蛋白質降解和氨基酸分解代謝

第三十章

氨基酸的分解代謝現在是1頁\一共有140頁\編輯于星期五一、蛋白質的降解（一）內源性蛋白質降解的特點1、有選擇性2、細胞的營養(yǎng)狀態(tài)現在是2頁\一共有140頁\編輯于星期五每天都有一定量的細胞內蛋白被降解：—被異常修飾的非正常蛋白、突變蛋白—需及時滅活的具調節(jié)活性的蛋白（如關鍵酶）當aa豐富時，蛋白降解加速—食物蛋白供應充足或過量—饑餓或糖尿病時無法獲得充足的糖做燃料現在是3頁\一共有140頁\編輯于星期五細胞如何有選擇地降解“過期蛋白”，而不影響細胞的正常功能？內源過期蛋白質水解氨基酸？泛肽識別并在溶酶體中水解（二）蛋白質降解的反應機制現在是4頁\一共有140頁\編輯于星期五泛肽：76個氨基酸的小肽過期蛋白質泛肽復合體溶酶體氨基酸泛肽現在是5頁\一共有140頁\編輯于星期五被標記后的內源蛋白質50~500nm各種水解酶單層膜游離于細胞質中，過于微小難以觀察小分子單元溶酶體白細胞殺菌時被該細菌同樣溶解白細胞殺菌、細胞自溶也與之有關現在是6頁\一共有140頁\編輯于星期五蛋白質降解的泛肽途徑E1-S-E1-SHE2-S-E1-SHE2-SHE2-SHATPAMP+PPiE3多泛肽化蛋白ATP26S蛋白酶體20S蛋白酶體ATP19S調節(jié)亞基去折疊水解E1：泛肽活化酶E2：泛肽載體蛋白

E3：泛肽-蛋白質連接酶（ubiquitin）現在是7頁\一共有140頁\編輯于星期五現在是8頁\一共有140頁\編輯于星期五現在是9頁\一共有140頁\編輯于星期五現在是10頁\一共有140頁\編輯于星期五蛋白質的生理功能組織細胞重要的組成成分，維持組織、細胞的生長，更新和修補組織參與多種重要的生理活動(如酶、激素)

氧化供能（17.9KJ/g蛋白質）可轉化為糖和脂肪等氨基酸為含氮化合物合成的提供氮源（三）機體對外源蛋白質的需要及消化現在是11頁\一共有140頁\編輯于星期五*總氮平衡：攝入氮=排出氮即蛋白質分解與合成處于平衡，如成人*正氮平衡：攝入氮>排出氮即蛋白質合成量多于分解量，如兒童、孕婦*負氮平衡：攝入氮<排出氮即蛋白質分解量多于合成量，如饑餓、消耗性疾病

食物攝入氮-(尿氮+糞氮)可反映體內蛋白質合成與分解的動態(tài)關系氮平衡現在是12頁\一共有140頁\編輯于星期五蛋白質的需要量成人每日最低需要量:

30～50g/d我國營養(yǎng)學會推薦的成人每日需要量:

80g/d揚州大學生物科學與技術學院現在是13頁\一共有140頁\編輯于星期五——取決于其含必需氨基酸種類及含量的多少必需氨基酸：機體不能合成、必需從食物中攝?。嘿?、纈、異亮、苯丙、蛋、亮、色、蘇氨酸非必需氨基酸：體內可合成的氨基酸半必需氨基酸：嬰幼兒時期合成量不能滿足需要

組氨酸和精氨酸蛋白質的營養(yǎng)價值現在是14頁\一共有140頁\編輯于星期五

氮的保留量BV=100%氮的吸收量蛋白質的互補作用

指營養(yǎng)價值較低的蛋白質若與必需氨基酸互相補充混合食用時則可大大提高營養(yǎng)價值。蛋白質的生理價值（BV）：指食物蛋白的利用率蛋白質營養(yǎng)價值的化學評分現在是15頁\一共有140頁\編輯于星期五

蛋白來源重量%單食時BV混食時BV——————————————————————豆腐干426577面筋5867——————————————————————小麥3967小米135789

牛肉2669大豆2264

—————————————————混合食物蛋白質的互補作用現在是16頁\一共有140頁\編輯于星期五水解胞外酶氨基酸

吸收入作為氮源和能源進行代謝蛋白質不能儲備外源蛋白質現在是17頁\一共有140頁\編輯于星期五現在是18頁\一共有140頁\編輯于星期五1、蛋白質的消化內肽酶：胃蛋白酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶、彈性蛋白酶（水解蛋白質內部肽鍵）外肽酶：氨基肽酶、羧基肽酶（從肽鏈兩端開始水解肽鍵）主要的酶類：據水解肽鍵部位的不同分為兩類：現在是19頁\一共有140頁\編輯于星期五NH3+—

NH3+—COO-—COO-—外切酶—氨肽酶隨機內切酶特定氨基酸間限制性內切酶外切酶—羧肽酶最終產物—氨基酸現在是20頁\一共有140頁\編輯于星期五胃蛋白酶原H+

蛋白質

多肽（主）酶原的激活水解2、消化過程（1）胃中消化胃蛋白酶胃蛋白酶現在是21頁\一共有140頁\編輯于星期五

胰蛋白酶原

腸激酶

糜蛋白酶彈性蛋白酶羧基肽酶（+）蛋白質

肽

氨基酸內肽酶外肽酶

酶原的激活

胰蛋白酶水解（2）小腸內消化（主要部位）現在是22頁\一共有140頁\編輯于星期五消化道內幾種蛋白酶的專一性（Phe.Tyr.Trp）（Arg.Lys）（脂肪族）胰凝乳蛋白酶胃蛋白酶彈性蛋白酶羧肽酶胰蛋白酶氨肽酶羧肽酶（Phe.Trp）現在是23頁\一共有140頁\編輯于星期五（1）

主要部位：小腸A氨基酸運載蛋白堿性氨基酸運載蛋白酸性氨基酸運載蛋白亞氨基酸運載蛋白B-谷氨酸循環(huán)（2）

吸收機制中性氨基酸運載蛋白3、氨基酸的吸收現在是24頁\一共有140頁\編輯于星期五氨基酸-谷氨?；D移酶谷胱甘肽半胱氨酰甘氨酸-谷氨酰氨基酸-谷氨酸環(huán)化酶5-氧脯氨酸氨基酸谷胱甘肽合成酶甘氨酸-谷氨酰半胱氨酸-谷氨酰半胱氨酸合成酶谷氨酸5-氧脯氨酸酶半胱氨酸肽酶細胞膜細胞內||||||||||||||||||||||細胞外-谷氨?；h(huán)—氨基酸吸收現在是25頁\一共有140頁\編輯于星期五GeneralMetabolismofAminoAcid氨基酸代謝庫(metabolicpool)食物蛋白質消化吸收組織蛋白質分解合成合成脫氨基作用NH3α-酮酸尿素糖氧化供能酮體脫羧基作用CO2胺類其他含氮化合物(purine,pyrimide)轉變現在是26頁\一共有140頁\編輯于星期五二、氨基酸的分解代謝現在是27頁\一共有140頁\編輯于星期五氨基酸α酮酸1、氧化：CO2、H2O、ATP2、提供可轉化為G（燃料）的3碳和4碳單位NH4+1、再利用生成AA2、排泄：

NH4+、尿素、尿酸現在是28頁\一共有140頁\編輯于星期五（一）脫氨基作用

(DeaminationofAminoAcid)現在是29頁\一共有140頁\編輯于星期五1、轉氨基作用

氨基轉移酶(aminotransferase)

轉氨酶(transaminase)(Donoraminoacid)(Newaminoacid)(Newketoacid)(Accepterketoacid)(transaminase)現在是30頁\一共有140頁\編輯于星期五（1）體內比較重要的轉氨基反應：①現在是31頁\一共有140頁\編輯于星期五谷丙轉氨酶(glutamicpyruvictransaminase,GPT)

谷草轉氨酶(glutamicoxaloacetictransaminase,GOT)

GluPyruvateα-Ketoglutarate(α-KG)AlaGPT②現在是32頁\一共有140頁\編輯于星期五肝細胞中轉氨酶活力比其他組織高出許多，是血液的100倍抽血化驗若轉氨酶比正常水平偏高則有可能：肝組織受損破裂結合乙肝抗原等指標進一步確定原因查肝功抽血化驗轉氨酶指數現在是33頁\一共有140頁\編輯于星期五現在是34頁\一共有140頁\編輯于星期五（2）轉氨基作用的機制現在是35頁\一共有140頁\編輯于星期五現在是36頁\一共有140頁\編輯于星期五現在是37頁\一共有140頁\編輯于星期五現在是38頁\一共有140頁\編輯于星期五

+磷酸吡哆醛氨基酸–H2O+H2OSchiff’s堿轉氨基作用機制（醛亞胺）現在是39頁\一共有140頁\編輯于星期五磷酸吡哆胺-酮酸+–H2O+H2O分子重排Schiff’s堿異構體現在是40頁\一共有140頁\編輯于星期五(主要是肌肉)（3）葡萄糖-丙氨酸循環(huán)各組織細胞脫氨NH3谷氨酸α-酮戊二酸谷氨酸丙酮酸丙氨酸谷氨酰胺血液肝臟脫氨，轉化為排泄形式以Gln、Ala轉運氨經濟性高效（一舉兩得）肌肉劇烈運動丙酮酸NH3丙氨酸糖異生糖原脫氨酵解蛋白質分解產能現在是41頁\一共有140頁\編輯于星期五現在是42頁\一共有140頁\編輯于星期五L-氨基酸氧化酶（活性低，分布于肝及腎臟，輔基為FMN）D-氨基酸氧化酶（活性強，但體內D-氨基酸少，輔基為FAD）氨基酸氧化脫氨的主要酶：2、（谷氨酸的）氧化脫氨基L-谷氨酸脫氫酶現在是43頁\一共有140頁\編輯于星期五氨基酸+FAD+H2O

α-酮酸+NH3+FADH2FADH2+O2

FAD+H2O

D或L氨基酸氧化酶現在是44頁\一共有140頁\編輯于星期五L-Glu氧化脫氨基作用

L-谷氨酸脫氫酶(L-glutamatedehydrogenase）分布：Liver，Kidney，Brain不需氧脫氫酶，輔酶：NAD+orNADP+(－)：GTP、ATP(＋)：GDP、ADP現在是45頁\一共有140頁\編輯于星期五現在是46頁\一共有140頁\編輯于星期五+H2O_H2O+

NH3-酮戊二酸L-谷氨酸L-谷氨酸脫氫酶

NAD+NADH+H+L-谷氨酸氧化脫氨基作用現在是47頁\一共有140頁\編輯于星期五（三）脫酰胺基作用現在是48頁\一共有140頁\編輯于星期五（四）非氧化脫氨基反應主要在微生物中進行1、還原脫氨基現在是49頁\一共有140頁\編輯于星期五2、脫水脫氨基現在是50頁\一共有140頁\編輯于星期五3、裂解脫氨基現在是51頁\一共有140頁\編輯于星期五轉氨基作用轉氨酶種類多、分布廣、活性高但氨基酸沒有真正脫掉氨基氧化脫氨基作用氨基酸氧化酶只有Glu脫氫酶分布廣、活性高，但肌肉缺乏——不是體內主要的脫氨基方式現在是52頁\一共有140頁\編輯于星期五最佳脫氨基的方式是？聯合脫氨基=轉氨基+氧化脫氨基①轉氨酶與Glu脫氫酶的聯合脫氨基肝、腦、腎②嘌呤核苷酸循環(huán)肌肉、腦、腎現在是53頁\一共有140頁\編輯于星期五（五）聯合脫氨基作用α-KG谷氨酸轉氨酶谷氨酸脫氫酶現在是54頁\一共有140頁\編輯于星期五肌肉、肝、腦、腎中的嘌呤核苷酸循環(huán)現在是55頁\一共有140頁\編輯于星期五產物腺苷酸琥珀酸草酰乙酸嘌呤核苷酸循環(huán)谷氨酸α-酮戊二酸轉氨酶α-氨基酸α-酮酸NH3NH3天冬氨酸次黃嘌呤核苷酸H2ONH3H2ONAD+NADH+H+腺苷酸延胡索酸蘋果酸谷-草轉氨酶H2O反應物現在是56頁\一共有140頁\編輯于星期五嘌呤核苷酸循環(huán)

（purinenucleotidecycle）現在是57頁\一共有140頁\編輯于星期五（六）氨基酸的脫羧基作用1、直接脫羧基PLP現在是58頁\一共有140頁\編輯于星期五2、羥化脫羧基現在是59頁\一共有140頁\編輯于星期五Putrefaction（腐敗）ofProtein胺類(amines)的生成組胺、γ氨基丁酸等生理活性物質氨(ammonia)的生成

其它有害物質的生成苯酚、吲哚、硫化氫等現在是60頁\一共有140頁\編輯于星期五現在是61頁\一共有140頁\編輯于星期五現在是62頁\一共有140頁\編輯于星期五有毒！L-谷氨酸脫氫酶NAD++H2ONADH+H++NH4+α-谷氨酸α-酮戊二酸谷氨酸氧化脫氨(七)氨的轉運與排泄血氨過高可引起中樞神經系統(tǒng)中毒！現在是63頁\一共有140頁\編輯于星期五1、體內氨的來源AminoAcid脫氨基(Deamination)腸道細菌的腐敗作用與尿素(Urea)的分解腎小管上皮分泌—Gln的分解現在是64頁\一共有140頁\編輯于星期五若外環(huán)境NH3大量進入細胞，或細胞內NH3大量積累α酮戊二酸大量轉化NADPH大量消耗TCA循環(huán)中斷，能量供應受阻，某些敏感器官（如神經、大腦）功能障礙表現：語言障礙、視力模糊、昏迷、死亡三羧酸循環(huán)丙酮酸α酮戊二酸2、氨中毒的可能機制L-谷氨酸脫氫酶NAD++H2ONADH+H++NH4+

α-谷氨酸

α-酮戊二酸？現在是65頁\一共有140頁\編輯于星期五現在是66頁\一共有140頁\編輯于星期五血氨正常參考值：5.54～65mol/L降低血氨的措施：

限制蛋白進食量給于腸道抑菌藥物給予Glu使其與氨結合為Gln現在是67頁\一共有140頁\編輯于星期五3、氨的轉運Gln合成酶γ谷氨酰磷酸Gln合成酶以中性Gln形式轉運肝臟現在是68頁\一共有140頁\編輯于星期五現在是69頁\一共有140頁\編輯于星期五4、氨的排泄現在是70頁\一共有140頁\編輯于星期五水生生物直接擴散脫氨（NH3）哺乳、兩棲動物排尿素各種生物根據安全、價廉的原則排氨直接排氨，不消耗能量；排氨形式越復雜、越耗能？體內水循環(huán)迅速，NH3濃度低，擴散流失快，毒性小。？體內水循環(huán)較慢，NH3濃度較高，需要消耗能量使其轉化為較簡單，低毒的尿素形式?，F在是71頁\一共有140頁\編輯于星期五鳥類、爬蟲排尿酸均來自轉氨不溶于水毒性很小需更多能量為什么這類生物如此排氨？水循環(huán)太慢，保留水分同時不中毒，付出高能量代價。高等植物，以Gln/Asn形式儲存氨，不排氨?，F在是72頁\一共有140頁\編輯于星期五1932年HansKrebs提出尿素循環(huán)(ureacycle)鳥氨酸循環(huán)(ornithinecycle)5、尿素(urea)的生成現在是73頁\一共有140頁\編輯于星期五實驗：動物切除肝臟，輸入AA后，血氨濃度升高動物保留肝臟、切除腎臟，輸入AA后，血中尿素濃度升高動物肝臟、腎臟同時切除，輸入氨基酸后，血中尿素含量較低，但血氨濃度升高結論：肝臟是合成尿素的主要器官現在是74頁\一共有140頁\編輯于星期五現在是75頁\一共有140頁\編輯于星期五現在是76頁\一共有140頁\編輯于星期五UreaBiosynthesis-1氨基甲酰磷酸(Carbamoylphosphate)CPS-ⅠAGA（1）氨基甲酰磷酸的合成：氨甲酰磷酸合成酶Ⅰ

(carbamoylphophatesynthetaseⅠ,CPS-Ⅰ)(N-acetylglutamaticacid,AGA)現在是77頁\一共有140頁\編輯于星期五反應部位：線粒體蛋白質降解轉氨反應Glu濃度AGA最終促進CPSⅠ活性現在是78頁\一共有140頁\編輯于星期五現在是79頁\一共有140頁\編輯于星期五UreaBiosynthesis-2（2）瓜氨酸的合成(Carbamoylphosphate)(Ornithine)(Citrulline)現在是80頁\一共有140頁\編輯于星期五UreaBiosynthesis-3（3）精氨酸的合成（胞質）(Citrulline)(Asp)(Argininosuccinate)(Argininosuccinate)(Arginine)(Fumarate)現在是81頁\一共有140頁\編輯于星期五現在是82頁\一共有140頁\編輯于星期五現在是83頁\一共有140頁\編輯于星期五UreaBiosynthesis-4（4）精氨酸水解生成尿素(Arginine)(Urea)(Ornithine)現在是84頁\一共有140頁\編輯于星期五現在是85頁\一共有140頁\編輯于星期五現在是86頁\一共有140頁\編輯于星期五現在是87頁\一共有140頁\編輯于星期五尿素生成的要點亞細胞定位：線粒體與細胞質限速酶：氨甲酰磷酸合成酶耗能過程：4ATP/ureaN與C來源：氨基酸脫氨和CO2尿素合成的調節(jié)食物蛋白質的影響CPS-Ⅰ的調節(jié)尿素合成酶系的調節(jié)現在是88頁\一共有140頁\編輯于星期五現在是89頁\一共有140頁\編輯于星期五尿素循環(huán)部位——肝臟細胞氨基酸（外來的或自身的）α-酮戊二酸（轉氨作用）谷氨酸谷氨酸α酮戊二酸NH4+CO22ADP+Pi+H+2ATPPi鳥氨酸瓜氨酸氨甲酰磷酸Pi瓜氨酸轉氨基—氨精氨琥珀酸ATPAMP+PPi延胡索酸鳥氨酸精氨酸H2O尿素消耗4ATP能量現在是90頁\一共有140頁\編輯于星期五三、氨基酸碳骨架的氧化途徑

生成non-essentialaminoacid

轉變成Carbohydrate及Lipids生糖氨基酸(glucogenicaminoacid)生酮氨基酸(ketogenicaminoacid)

生糖兼生酮氨基酸(glucogenicandketogenicaminoacid)

氧化供能現在是91頁\一共有140頁\編輯于星期五碳骨架的氧化異檸檬酸檸檬酸延胡索酸蘋果酸草酰乙酸CoASH三羧酸循環(huán)乙酰CoAα-酮戊二酸琥珀酰CoA乙酰乙酰CoA苯丙氨酸酪氨酸亮氨酸賴氨酸色氨酸丙氨酸蘇氨酸甘氨酸絲氨酸半胱氨酸丙酮酸精氨酸組氨酸谷氨酰胺脯氨酸谷氨酸異亮氨酸甲硫氨酸纈氨酸苯丙氨酸酪氨酸天冬酰胺谷氨酰胺現在是92頁\一共有140頁\編輯于星期五現在是93頁\一共有140頁\編輯于星期五氧化供能或轉變成糖類及脂類現在是94頁\一共有140頁\編輯于星期五生糖氨基酸：甘、絲、丙……等多種氨基酸生酮氨基酸：亮、賴、苯丙、色、酪

生酮兼生糖氨基酸：苯丙、酪現在是95頁\一共有140頁\編輯于星期五

（一）形成乙酰-CoA

丙氨酸色氨酸現在是96頁\一共有140頁\編輯于星期五絲氨酸甘氨酸蘇氨酸絲/蘇氨酸轉羥甲基酶絲氨酸轉羥甲基酶乙酰CoA現在是97頁\一共有140頁\編輯于星期五

絲氨酸半胱氨酸現在是98頁\一共有140頁\編輯于星期五精氨酸谷氨酸脯氨酸（二）形成α酮戊二酸谷氨酸γ半醛現在是99頁\一共有140頁\編輯于星期五組氨酸α酮戊二酸谷氨酰胺谷氨酸現在是100頁\一共有140頁\編輯于星期五同型/高半胱氨酸甲硫氨酸蘇氨酸（三）形成琥珀酸-CoAα羥丁酸現在是101頁\一共有140頁\編輯于星期五琥珀酸-CoA蘇氨酸纈氨酸異亮氨酸現在是102頁\一共有140頁\編輯于星期五纈氨酸

亮氨酸

異亮氨酸轉氨基作用相應的-酮酸氧化脫羧基作用相應的脂肪酰CoA纈氨酸琥珀酸單酰CoA亮氨酸乙酰輔酶A及乙酰乙酰輔酶A異亮氨酸乙酰輔酶A及琥珀酸單酰輔酶A支鏈氨基酸的代謝現在是103頁\一共有140頁\編輯于星期五

（4）形成延胡索酸

乙酰乙酸兩條路徑進入現在是104頁\一共有140頁\編輯于星期五（5）形成草酰乙酸現在是105頁\一共有140頁\編輯于星期五（一）一碳單位(onecarbonunit,OCU)代謝概念：含一個碳原子的基團四、由氨基酸產生的其他重要物質methylmethylenemethenylformylformimino現在是106頁\一共有140頁\編輯于星期五葉酸、碟酰谷氨酸2-氨基-4-羥基-6