第九章-蛋白質(zhì)的降解和氨基酸代謝課件

第九章蛋白質(zhì)的降解和氨基酸代謝人體內(nèi)蛋白質(zhì)處于不斷降解與合成的動(dòng)態(tài)平衡中。成人每天約有1%-2%的體內(nèi)蛋白質(zhì)被降解。食物的消化過程基因突變、生物合成誤差、自發(fā)誘變和疾病等可導(dǎo)致反常蛋白產(chǎn)生具有重要生理功能的酶蛋白，壽命短。維持體內(nèi)AA代謝庫(kù)防御機(jī)制組成部分蛋白質(zhì)前體的裂解加工3、蛋白質(zhì)降解的意義蛋白質(zhì)的需要量成人每日最低需要量:

30～50g/d我國(guó)營(yíng)養(yǎng)學(xué)會(huì)推薦的成人每日需要量:

80g/d真核細(xì)胞中存在兩條不同的降解途徑：1.不依賴ATP的降解途徑：在溶酶體內(nèi)進(jìn)行，主要降解外源性蛋白質(zhì)、膜蛋白和長(zhǎng)壽命的胞內(nèi)蛋白質(zhì)。（酸性系統(tǒng)）在胞液中進(jìn)行，主要降解異常蛋白質(zhì)和短壽命的蛋白質(zhì)。需ATP和泛素參與。泛肽(ubiquitin)是一種小分子蛋白質(zhì)，普遍存在于真核細(xì)胞中。2.依賴ATP和泛肽的降解途徑：泛素化是指泛素分子在一系列特殊的酶作用下，將細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)分類，從中選出靶蛋白分子，并對(duì)靶蛋白進(jìn)行特異性修飾的過程.泛素化參與了細(xì)胞周期、增殖、凋亡、分化、轉(zhuǎn)移、基因表達(dá)、轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)、信號(hào)傳遞、損傷修復(fù)、炎癥免疫等幾乎一切生命活動(dòng)的調(diào)控。泛素化與腫瘤、心血管等疾病的發(fā)病密切相關(guān)。因此，作為近年來生物化學(xué)研究的一個(gè)重大成果，它已然成為研究、開發(fā)新藥物的新靶點(diǎn)。⑴蛋白質(zhì)的泛素化(ubiquitination)：泛素與被降解的蛋白質(zhì)形成共價(jià)連接，從而使后者活化。泛素介導(dǎo)的蛋白質(zhì)降解過程蛋白質(zhì)的泛素化過程E1：泛素活化酶E2：泛素?cái)y帶蛋白E3：泛素蛋白連接酶⑵蛋白酶體的降解：泛素化的蛋白質(zhì)與多種蛋白質(zhì)構(gòu)成蛋白酶體(proteasome)，使蛋白質(zhì)降解。氨基酸代謝庫(kù)的來源與去路氨基酸代謝庫(kù)食物蛋白質(zhì)消化吸收組織細(xì)胞蛋白質(zhì)分解非必需氨基酸合成合成蛋白質(zhì)和多肽脫氨基作用脫羧基作用轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌锏诙?jié)氨基酸的分解代謝脫氨基作用尿酸或尿囊素氨基酸α酮酸1、氧化：CO2、H2O、ATP2、提供可轉(zhuǎn)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、尿酸一、氨基酸的分解代謝

（一）、氨基酸的脫氨基作用1、氧化脫氨基作用谷氨酸脫氫酶

L-谷氨酸脫氫酶(L-glutamatdehydrogenase)：是一種不需氧脫氫酶，以NAD+或NADP+為輔酶，生成的NADH或NADPH可進(jìn)入呼吸鏈經(jīng)氧化磷酸化產(chǎn)生ATP。該酶活性高，分布廣泛，因而作用較大；該酶屬于變構(gòu)酶，其活性受ATP，GTP的抑制，受ADP，GDP的激活。HNH2R-C-COOH--+H2O2+NH3AA氧化酶+O2+H2OR-C-COOHOL-氨基酸氧化酶（L-aminoacidoxidase)：是一種需氧脫氫酶，以FAD或FMN為輔基，脫下的氫原子交給O2，生成H2O2。該酶活性不高，在各組織器官中分布局限，因此作用不大。2、轉(zhuǎn)氨基作用氨基酸＋α—酮戊二酸α—

酮酸＋谷氨酸轉(zhuǎn)氨酶谷丙轉(zhuǎn)氨酶轉(zhuǎn)氨基作用(transamination)可以在各種氨基酸與-酮酸之間普遍進(jìn)行。除Lys，Pro外，均可參加轉(zhuǎn)氨基作用。

各種轉(zhuǎn)氨酶(transaminase)均以磷酸吡哆醛(胺)為輔酶。R’-CH-COOHR”-C-COOH

NH2

OR’-C-COOHR”-CH-COOH

O

NH2轉(zhuǎn)氨酶

轉(zhuǎn)氨基作用機(jī)制轉(zhuǎn)氨酶⑴丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（alaninetransaminase,ALT），又稱為谷丙轉(zhuǎn)氨酶（GPT）：ALT催化丙氨酸與-酮戊二酸之間的氨基移換反應(yīng)，為可逆反應(yīng)。ALT在肝中活性較高，在肝的疾病時(shí)，可引起血清中ALT活性明顯升高。重要的轉(zhuǎn)氨酶丙氨酸+-酮戊二酸

ALT丙酮酸+谷氨酸⑵天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（aspartate

transaminase,AST），又稱為谷草轉(zhuǎn)氨酶（GOT）：AST催化天冬氨酸與-酮戊二酸之間的氨基移換反應(yīng)，為可逆反應(yīng)。AST在心肌中活性較高，故在心肌疾患時(shí)，血清中AST活性明顯升高。天冬氨酸+-酮戊二酸草酰乙酸+谷氨酸AST3、聯(lián)合脫氨基作用

轉(zhuǎn)氨基作用與氧化脫氨基作用聯(lián)合進(jìn)行，從而使氨基酸脫去氨基并氧化為-酮酸(-ketoacid)的過程，稱為聯(lián)合脫氨基作用。聯(lián)合脫氨基作用可在肝、腎等大多數(shù)組織細(xì)胞中進(jìn)行，是體內(nèi)主要的脫氨基的方式。

聯(lián)合脫氨基作用嘌呤核苷酸循環(huán)

嘌呤核苷酸循環(huán)（purinenucleotidecycle,PNC）是存在于骨骼肌和心肌中的一種特殊的聯(lián)合脫氨基作用方式。在骨骼肌和心肌中，由于谷氨酸脫氫酶的活性較低，而腺苷酸脫氨酶(adenylatedeaminase)的活性較高，故采用此方式進(jìn)行脫氨基。

腺苷酸脫氨酶(adenylatedeaminase)可催化AMP脫氨基，此反應(yīng)與轉(zhuǎn)氨基反應(yīng)聯(lián)系，即構(gòu)成嘌呤核苷酸循環(huán)(PNC)的脫氨基作用。

腺苷酸脫氨酶+NH3腺嘌呤核苷酸（AMP）次黃嘌呤核苷酸（IMP）+H2OIMP腺苷酸代琥珀酸氨基酸-酮酸NH3H2O-酮戊二酸谷氨酸天冬氨酸草酰乙酸AMP延胡索酸蘋果酸嘌呤核苷酸循環(huán)次黃嘌呤核苷酸腺嘌呤核苷酸腺苷酸脫氫酶（二）、氨基酸的脫羧基作用二、氨在血中的轉(zhuǎn)運(yùn)

肌肉中的氨基酸將氨基轉(zhuǎn)給丙酮酸生成丙氨酸，后者經(jīng)血液循環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)至肝再脫氨基，生成的丙酮酸異生為葡萄糖后再經(jīng)血液循環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)至肌肉重新分解產(chǎn)生丙酮酸，這一循環(huán)反應(yīng)過程就稱為丙氨酸-葡萄糖循環(huán)(alanine-glucosecycle)。

（一）丙氨酸-葡萄糖循環(huán)肝liver血液blood骨骼肌muscleGGGpyruvateNH3analine

analine

pyruvateNH3analine

丙氨酸-葡萄糖循環(huán)（二）谷氨酰胺的運(yùn)氨作用肝外組織，如腦、骨骼肌、心肌，氨在谷氨酰胺合成酶（glutaminesynthetase)的催化下，合成谷氨酰胺，以谷氨酰胺的形式將氨基經(jīng)血液循環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)到肝，再由谷氨酰胺酶將其分解，產(chǎn)生的氨即可用于合成尿素。因此，谷氨酰胺(glutamine)對(duì)氨具有運(yùn)輸、貯存和解毒作用。

ATP+NH3ADP+PiglutaminesynthetaseglutamicacidglutamineglutaminaseNH3

H2O肝外組織細(xì)胞肝細(xì)胞血液谷氨酰胺的運(yùn)氨作用（三）、氨的命運(yùn)鳥氨酸循環(huán)氨基酸谷氨酸谷氨酸氨甲酰磷酸鳥氨酸瓜氨酸瓜氨酸精氨琥珀酸鳥氨酸精氨酸延胡索酸草酰乙酸氨基酸谷氨酸-酮戊二酸天冬氨酸ATPAMP+PPiH2O2ATP+CO2+NH3+H2O2ADP+Pi基質(zhì)線粒體胞液NH2-C-NH2O尿素尿素的生成

體內(nèi)氨的主要代謝去路是用于合成無毒的尿素(urea)。合成尿素的主要器官是肝，但在腎及腦中也可少量合成。尿素合成是經(jīng)稱為鳥氨酸循環(huán)(ornithinecycle)的反應(yīng)過程來完成的。1．氨基甲酰磷酸的合成：在線粒體中進(jìn)行。由氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ（carbamoylphosphatesynthetase-Ⅰ,CPS-Ⅰ）催化，需N-乙酰谷氨酸（AGA）作為變構(gòu)激活劑。反應(yīng)不可逆。尿素生成的鳥氨酸循環(huán)NH3+CO2

H2O+2ATP2ADP+Pi氨基甲酰磷酸合成酶ⅠAGA，Mg2+NH2O~PO32-CO氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸的合成2．瓜氨酸的合成：在線粒體內(nèi)進(jìn)行。反應(yīng)由鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶（ornithinecarbamoyltrans-ferase,OCT）催化，將氨甲?；D(zhuǎn)移到鳥氨酸的-氨基上，生成瓜氨酸。NH2O~PO32-CO(CH2)3NH2H2N-CHCOOHCO(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2+H3PO4+氨基甲酰磷酸鳥氨酸瓜氨酸鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶瓜氨酸的合成3．精氨酸代琥珀酸的合成：在胞液中進(jìn)行。瓜氨酸在精氨酸代琥珀酸合成酶(arginino-succinatesynthetase)催化下，消耗ATP合成精氨酸代琥珀酸。精氨酸代琥珀酸合成酶是尿素合成的限速酶。

CO(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2精氨酸代琥珀酸合成酶ATPAMP+PPi

+H2OCH2-CHCOOHCOOHH2NCH2-CHCOOHCOOHCN(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2+瓜氨酸天冬氨酸精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸的合成4．精氨酸代琥珀酸的裂解：在胞液中進(jìn)行。反應(yīng)由精氨酸代琥珀酸裂解酶(arginino-succinatelyase)催化，將精氨酸代琥珀酸裂解生成精氨酸和延胡索酸。

精氨酸代琥珀酸裂解酶CH2-CHCOOHCOOHCN(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2精氨酸代琥珀酸CHCHCOOHCOOH+CNH(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2精氨酸延胡索酸精氨酸代琥珀酸的裂解5．精氨酸的水解：在胞液中進(jìn)行。反應(yīng)由精氨酸酶催化，精氨酸水解生成尿素(urea)和鳥氨酸(ornithine)。鳥氨酸可再轉(zhuǎn)運(yùn)入線粒體繼續(xù)進(jìn)行循環(huán)反應(yīng)。(CH2)3NH2H2N-CHCOOHCNH(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2精氨酸-NH2H2N-OC+鳥氨酸尿素精氨酸酶H2O精氨酸的水解胞液線粒體2ATP+CO2+NH3+H2O氨基甲酰磷酸①2ADP+Pi瓜氨酸精氨酸代琥珀酸③ATP+AspAMP+PPiNH3

草酰乙酸蘋果酸鳥氨酸②瓜氨酸Pi延