第十章蛋白质的降解和氨基酸修改-1

1、第十章第十章 蛋白质的降解和氨基酸蛋白质的降解和氨基酸代谢代谢第一节第一节 蛋白质的降解蛋白质的降解第二节第二节 氨基酸的分解代谢氨基酸的分解代谢第三节第三节 尿素的形成尿素的形成第四节第四节 氨基酸碳骨架的氧化途径氨基酸碳骨架的氧化途径第五节第五节 氨基酸的生物合成氨基酸的生物合成第六节第六节 生物固氮生物固氮( (略略) ) 主要知识点与重点主要知识点与重点: :蛋白质的酶促降解过蛋白质的酶促降解过程，氨基酸的分解代谢程，氨基酸的分解代谢，生糖氨基酸和，生糖氨基酸和生酮氨基酸，生酮氨基酸，尿素循环尿素循环，生物固氮的概，生物固氮的概念，念，氨基酸碳骨架的氧化途径氨基酸碳骨架的氧化途径 。

2、自然界的氮素循环自然界的氮素循环 植物、微生物从环境中吸收氨、铵盐、亚硝酸盐、硝酸盐等无机氮，合成各种氨基酸、蛋白质、含氮化合物。 人和动物消化吸收动、植物蛋白质，得到氨基酸，合成蛋白质及含氮物质。 有些微生物能把空气中的N2转变成氨态氮，合成氨基酸。自然界的氮素循环自然界的氮素循环硝酸盐硝酸盐亚硝酸亚硝酸NH3生物固氮生物固氮工业固氮工业固氮固氮生物固氮生物动植物动植物大气固氮大气固氮大气氮素大气氮素岩浆源的岩浆源的固定氮固定氮蛋白质蛋白质动植物废物动植物废物死的有机体死的有机体火成岩火成岩反硝化作用反硝化作用硝酸盐还原硝酸盐还原氧化亚氮氧化亚氮入地下水入地下水一、一、蛋白质的营养功能蛋白质

3、的营养功能1.1.是构成组织细胞的重要成分是构成组织细胞的重要成分, ,并维持组织细并维持组织细胞的生长、修补和更新。胞的生长、修补和更新。2. 2. 转变为生理活性分子，参与多种重要的生理转变为生理活性分子，参与多种重要的生理活动及物质代谢的调控：活动及物质代谢的调控：催化（酶）、免疫（抗原及抗体）、运催化（酶）、免疫（抗原及抗体）、运动（肌肉）、物质转运（载体）、凝血（凝动（肌肉）、物质转运（载体）、凝血（凝血系统）血系统）、调节代谢（激素）、调节代谢（激素）等。等。3. 3. 氧化供能：氧化供能：人体每日人体每日18%18%能量能量由蛋白质提供。由蛋白质提供。 l人体每日须分解一定量的组

4、织蛋白质，并以含氮人体每日须分解一定量的组织蛋白质，并以含氮终产物的形式排出体外。同时，须从食物中摄取终产物的形式排出体外。同时，须从食物中摄取一定量的蛋白质，以维持正常生理活动之需。由一定量的蛋白质，以维持正常生理活动之需。由于食物中的含氮物主要是蛋白质，故可用于食物中的含氮物主要是蛋白质，故可用氮的摄氮的摄入量来代表蛋白质的摄入量入量来代表蛋白质的摄入量。 l体内蛋白质的合成与分解处于动态平衡中，故每体内蛋白质的合成与分解处于动态平衡中，故每日氮的摄入量与排出量也维持着动态平衡，这种日氮的摄入量与排出量也维持着动态平衡，这种动态平衡就称为动态平衡就称为氮平衡氮平衡(nitrogen bal

5、ance)(nitrogen balance)。二、蛋白质需要量和营养价值二、蛋白质需要量和营养价值1. 1. 氮平衡氮平衡(nitrogen balance)(nitrogen balance)摄入食物的含氮量与排泄物（尿与粪）中含摄入食物的含氮量与排泄物（尿与粪）中含氮量之间的关系。氮量之间的关系。氮总平衡：机体摄入的氮量和排出量，在正常情况氮总平衡：机体摄入的氮量和排出量，在正常情况下处于平衡状态。即摄入氮排出氮，正常成年动下处于平衡状态。即摄入氮排出氮，正常成年动物。物。氮正平衡：摄入氮排出氮，部分摄入的氮用于合氮正平衡：摄入氮排出氮，部分摄入的氮用于合成体内蛋白质，儿童、孕妇（生长动

6、物、疾病恢复成体内蛋白质，儿童、孕妇（生长动物、疾病恢复期及妊娠动物等）期及妊娠动物等） 。氮负平衡：摄入氮排出氮。饥锇、消耗性疾病。氮负平衡：摄入氮排出氮。饥锇、消耗性疾病。氮平衡的意义：可以反映体内蛋白质代谢的慨况。氮平衡的意义：可以反映体内蛋白质代谢的慨况。2. 2. 蛋白质的最低生理需要量蛋白质的最低生理需要量在糖和脂肪等物质充分供应的条件下，为维持在糖和脂肪等物质充分供应的条件下，为维持氮的总平衡，至少必需摄入的蛋白质的量，氮的总平衡，至少必需摄入的蛋白质的量，称为称为。成人每日最低蛋白质需要量为成人每日最低蛋白质需要量为303050g50g，我国，我国营养学会推荐成人每日蛋白质需要

7、量为营养学会推荐成人每日蛋白质需要量为80g80g。评价蛋白质的营养价值的依据是食物中蛋白质评价蛋白质的营养价值的依据是食物中蛋白质的必需氨基酸质和量的多少。的必需氨基酸质和量的多少。3. 3. 蛋白质的生理价值蛋白质的生理价值必需氨基酸必需氨基酸(essential amino acid)(essential amino acid)指体内需要但自身不能合成，或合成不能满足需要的，指体内需要但自身不能合成，或合成不能满足需要的，必须由食物供给的氨基酸，共有必须由食物供给的氨基酸，共有8 8种：种：ValVal、IleIle、LeuLeu、PhePhe 、MetMet、TrpTrp、ThrThr

8、、LysLys。缬异亮亮苯蛋色苏赖 “借一两本淡色书来”另有两种半必需氨基酸：另有两种半必需氨基酸：HisHis、ArgArg。 其余其余1010种氨基酸体内可以合成，称非必需氨基酸。种氨基酸体内可以合成，称非必需氨基酸。蛋白质的生理价值蛋白质的生理价值(nutrition value)(nutrition value)蛋白质的生理价值指饲料蛋白质被动物蛋白质的生理价值指饲料蛋白质被动物机体合成组织蛋白质的利用率，取决于必需机体合成组织蛋白质的利用率，取决于必需氨基酸的数量、种类、量质比。氨基酸的数量、种类、量质比。蛋白质的互补作用蛋白质的互补作用 指营养价值较低的蛋白质混合食用，其必需指营养

9、价值较低的蛋白质混合食用，其必需氨基酸可以互相补充而提高营养价值。氨基酸可以互相补充而提高营养价值。 10种：种：Thr、Val、Leu、Ile、Met、Lys、Phr、Trp 、(His、Arg)三、三、 氨基酸代谢氨基酸代谢库库 食物蛋白中，经消化而被吸收的氨基酸（外源性a.a）与体内组织蛋白降解产生的氨基酸（内源性a.a）混在一起，分布于体内各处，凡在体内参加代谢的氨基酸，统称为氨基酸代谢库(metabolic pool) 。包括血液氨基酸和组织氨基酸。氨基酸代谢库以游离a.a总量计算。肌肉中a.a占代谢库的50以上。肝脏中a.a占代谢库的10。肾中a.a占代谢库的4。血浆中a.a占代谢

10、库的16。肝、肾体积小，它们所含的a.a浓度很高，血浆a.a是体内各组织之间a.a转运的主要形式。第一节第一节 蛋白质的酶促降解蛋白质的酶促降解一、一、 蛋白质的消化吸收蛋白质的消化吸收胃中的消化胃中的消化1 1、HClHCl的作用的作用 胃酸可使蛋白质变性，有利于蛋白酶发挥胃酸可使蛋白质变性，有利于蛋白酶发挥作用。作用。2 2、胃蛋白酶：以胃蛋白酶原形式分泌，在、胃蛋白酶：以胃蛋白酶原形式分泌，在 H H+ + 条件下被激活成为胃蛋白酶。条件下被激活成为胃蛋白酶。 蛋白质蛋白质 多肽（主）多肽（主） 胃蛋白酶胃蛋白酶小肠中的消化：小肠中的消化：内肽酶内肽酶: : （水解蛋白质内部肽键）（水解

11、蛋白质内部肽键） 胰蛋白酶胰蛋白酶, ,糜蛋白酶糜蛋白酶, ,弹性蛋白酶弹性蛋白酶 外肽酶外肽酶: :（从肽键两端开始水解）（从肽键两端开始水解） 羧基肽酶羧基肽酶 A A和和 羧基肽酶羧基肽酶 B B 氨基肽酶氨基肽酶 提问提问：不同蛋白酶之间功能上区别可：不同蛋白酶之间功能上区别可能有什么？能有什么？NH3+ NH3+ COO- COO-外肽酶外肽酶氨肽酶氨肽酶随机内肽酶内肽酶特定氨基酸间限制性内肽酶限制性内肽酶外肽酶外肽酶羧肽酶羧肽酶最终产物最终产物氨基酸及一些寡肽氨基酸及一些寡肽氨基酸的吸收氨基酸的吸收 在小肠中进行在小肠中进行 耗能的主动吸收过程耗能的主动吸收过程（1 1）肠粘膜细胞

12、膜上的氨基酸吸收载体）肠粘膜细胞膜上的氨基酸吸收载体（2 2）g g- -谷氨酰基循环对氨基酸的转运作用谷氨酰基循环对氨基酸的转运作用（3 3）肽的吸收）肽的吸收 氨基酸进入组织细胞的需钠主动转运机制氨基酸进入组织细胞的需钠主动转运机制ADP+PiADP+PiATPATPK K+ +K K+ +NaNa+ +NaNa+ +NaNa+ +氨基酸氨基酸NaNa+ +氨基酸氨基酸外外膜膜内内K K+ +-ATP-ATP酶酶载体蛋白质载体蛋白质蛋白质的吸收蛋白质的吸收谷胱谷胱甘肽甘肽半胱氨酰甘氨酸半胱氨酰甘氨酸g g-谷氨酸谷氨酸环化酶环化酶5-氧脯氧脯氨酸氨酸谷胱甘肽谷胱甘肽合成酶合成酶g g-谷氨

13、酰谷氨酰半胱氨酸半胱氨酸合成酶合成酶5-氧脯氧脯氨酸酶氨酸酶细胞膜细胞膜细胞内细胞内g g-谷谷氨酰氨酰基转基转移酶移酶|细细胞胞外外g g- -谷氨酰基循环谷氨酰基循环甘氨酸甘氨酸半胱氨酸半胱氨酸肽酶肽酶氨氨基基酸酸COOHCHRH2Ng g-谷氨酰谷氨酰氨基酸氨基酸COOHCHNH2CH2CH2COHN CHCOOHRCOOHCHRH2NATPATP ATPADP+Pi谷氨酸谷氨酸ADP+Pig g-谷氨酰谷氨酰半胱氨酸半胱氨酸ADP+Pi（一）蛋白质水解酶（1）内肽酶（蛋白酶，肽链内切酶） 形成各种短肽（2）端肽酶（肽酶）羧肽酶氨肽酶二肽酶（二）蛋白质酶促降解 需内肽酶、羧肽酶、氨肽酶和

14、二肽酶的共同作用蛋白质多肽AA合成新蛋白质（三）蛋白酶（三）蛋白酶1 1、概念：、概念：肽链内切酶肽链内切酶，作用于肽链内部，将蛋白质分，作用于肽链内部，将蛋白质分解成长度较短的含氨基酸分子数较少的多肽链。解成长度较短的含氨基酸分子数较少的多肽链。2 2、植物含有的特殊蛋白酶、植物含有的特殊蛋白酶 木瓜蛋白酶：医药上用于治疗消化不良，工业上木瓜蛋白酶：医药上用于治疗消化不良，工业上用于对啤酒澄清和作肉类嫩化剂。用于对啤酒澄清和作肉类嫩化剂。 菠萝蛋白酶；啤酒澄清，面包（有弹性、疏松）菠萝蛋白酶；啤酒澄清，面包（有弹性、疏松） 种子发芽时，蛋白酶活性增强。种子发芽时，蛋白酶活性增强。 在许多食虫

15、植物中，发现有强烈分解蛋白质的在许多食虫植物中，发现有强烈分解蛋白质的酶类，这些蛋白酶可分解捕获到的虫体蛋白，供植酶类，这些蛋白酶可分解捕获到的虫体蛋白，供植物吸收利用。物吸收利用。3 3、动物中：胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、动物中：胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶消化道内几种蛋白酶的专一性消化道内几种蛋白酶的专一性（Phe.Tyr.Trp）（Arg.Lys）（脂肪族）（脂肪族）胰凝乳胰凝乳蛋白酶蛋白酶胃蛋白酶胃蛋白酶弹性蛋白酶弹性蛋白酶羧肽酶羧肽酶胰蛋白酶胰蛋白酶氨肽酶氨肽酶羧肽酶羧肽酶（Phe. Trp）NH CH COR4NH CH COR3NH CH COR2NH CH COR1

16、胰蛋白酶胰蛋白酶:R:R1 1=Lys=Lys、ArgArg侧链（专一性较强，水解速度快）侧链（专一性较强，水解速度快）胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶：R R1 1=Phe, Trp, Tyr; Leu=Phe, Trp, Tyr; Leu，MetMet和和HisHis水解水解稍慢。稍慢。胃蛋白酶：胃蛋白酶：R R1 1和和R R2 2=Phe, Trp, Tyr; Leu=Phe, Trp, Tyr; Leu以及其它疏水性以及其它疏水性氨基酸（水解速度较快）氨基酸（水解速度较快）嗜热菌蛋白酶嗜热菌蛋白酶：R R2 2=Phe, Trp, Tyr; Leu=Phe, Trp, Tyr; Leu，Il

17、eIle, Met, Met以及以及其它疏水性强的氨基酸（水解速度较快）。其它疏水性强的氨基酸（水解速度较快）。水解速度较快蛋白水解酶作用的专一性蛋白水解酶作用的专一性蛋白酶蛋白酶专一性专一性胃蛋白酶胃蛋白酶Ala、Leu、Phe、Trp、Met、Tyr的羧基的羧基形成的肽键形成的肽键胰蛋白酶胰蛋白酶Lys、Arg的羧基形成的肽键的羧基形成的肽键糜蛋白酶糜蛋白酶Phe、Tyr、Trp的羧基形成的肽键的羧基形成的肽键弹性蛋白酶弹性蛋白酶脂肪族氨基酸的羧基形成的肽键脂肪族氨基酸的羧基形成的肽键氨基肽酶氨基肽酶除了除了Pro外任何氨基酸的氨基形成的肽键外任何氨基酸的氨基形成的肽键羧基肽酶羧基肽酶A除

18、了除了Lys、Arg、Pro外任何氨基酸的氨外任何氨基酸的氨基形成的肽键基形成的肽键羧基肽酶羧基肽酶BLys、Arg的氨基形成的肽键的氨基形成的肽键 胃蛋白酶原 胰凝乳蛋白酶 一些蛋白水解酶原的激活一些蛋白水解酶原的激活 胃蛋白酶、HCl氨基末端 胃蛋白酶（MW 33000） 胰蛋白酶原 胰蛋白酶（MW 23200）胰蛋白酶胰蛋白酶胰凝乳蛋白酶原SSSSS SS-S-肠激酶（或胰蛋白酶）42 aa二、二、 蛋白质酶促降解的特性蛋白质酶促降解的特性1、选择性：（1）异常蛋白（2）正常的调节蛋白和酶意义：清除异常蛋白,它们若一旦聚集，将对细胞有害；通过排除积累过多的酶和调节蛋白，使细胞代谢得以秩序

19、井然地进行。细胞对代谢进行调控的一种方式2、蛋白质的周转人及动物体内蛋白质处于不断降解和合成的动态平衡。周转的速度用半寿期表示。成人每天有总体蛋白的1%2%被降解、更新。不同蛋白的半寿期差异很大，人血浆蛋白质的t1/2约10天，肝脏的t1/2约18天，结缔组织蛋白的t1/2约180天，许多关键性的调节酶的t1/2 均很短。3、选择性降解的特点：（1）居于重要代谢调控位点的酶或调节蛋白，降解速度快（短寿蛋白多是调节蛋白或调节酶）（2）“ 持家蛋白”的降解速度慢（长寿蛋白多是持家蛋白）（3）蛋白质的降解速度受到细胞营养及激素状态的调节，营养缺乏，周转速度加快。4、蛋白质降解的泛肽途径、蛋白质降解的

20、泛肽途径真核细胞中蛋白质的选择性降解有两条途径：（1）不依赖ATP的溶酶体途径，没有选择性，含有50种水解酶，其中不少是不同种的蛋白酶，主要降解外源蛋白、膜蛋白及长寿命的细胞内蛋白。溶酶体融合细胞中的自噬泡，随即分解其内容物；溶酶体还能降解一些物质，这些物质是细胞的胞吞作用的目的物（2）依赖ATP的泛素途径，在胞质中进行，主要降解异常蛋白和短寿命蛋白，此途径在不含溶酶体的红细胞中尤为重要。有选择性的蛋白质先以共价键与泛肽连接，这个程序的目的是标记氨基酸的激活，它经过3步反应，泛肽连接的蛋白质在ATP依赖的反应中由泛肽结合降解酶专一降解与泛肽相接的蛋白质的水解酶催化而被降解。蛋白质降解的泛肽途径

21、蛋白质降解的泛肽途径（ubiquitin） 泛素是一种8.5KD（76a.a.残基）的小分子蛋白质，普遍存在于真核细胞内。 一级结构高度保守，酵母与人只相差3个a.a残基，它能与被降解的蛋白质共价结合，使后者活化，然后被蛋白酶降解。以色列科学家阿龙-西查诺瓦、阿弗拉姆-赫尔什科和美国科学家伊尔温-罗斯 第二节 氨基酸分解代谢氨基酸的生理功能合成蛋白质转变成一些含氮化合物氧化供能或转变为糖和脂肪氨基酸的来源氨基酸脱氨基肠道吸收肾脏产生氨基酸的去向 重新合成蛋白质（蛋白质周转）合成血红素、活性胺、GSH、核苷酸、辅酶等彻底分解，提供能量多余的氨基酸转化为葡萄糖、脂肪酸、酮体等不同的氨基酸化学结构不

22、同，各有其代谢不同的氨基酸化学结构不同，各有其代谢特点，但由于它们都含有特点，但由于它们都含有-氨基和氨基和-羧羧基，所以在代谢上有共同之处。基，所以在代谢上有共同之处。氨基酸的一般代谢就是指氨基酸的氨基酸的一般代谢就是指氨基酸的脱氨基脱氨基作用作用和和脱羧基作用脱羧基作用。氨基酸的分解代谢一般是：肝外组织以转氨基、联合脱氨基等形式脱去氨基，并以Ala、Gln的形式运到肝脏；尿素循环；脱氨后的碳骨架可以被氧化成CO2和H2O，也可以转化为糖、脂肪酸。一、一、 脱氨基作用脱氨基作用（一）（一） 氧化脱氨基氧化脱氨基氧化脱氨基作用普遍存在于动植物中。氧化脱氨基作用普遍存在于动植物中。第一步，脱氢，

23、生成亚胺。第二步，水解。1 1、概、概 念念 在酶促作用下，伴有脱氢（氧化）的脱在酶促作用下，伴有脱氢（氧化）的脱氨基作用氨基作用2 2、参与的酶及辅酶、参与的酶及辅酶 谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶 ( (肝肝) )、NADNAD+ +3 3、意义及特征、意义及特征 真正脱氨，且为氨基酸产能方式之一真正脱氨，且为氨基酸产能方式之一（3ATP3ATP），），但只限于谷氨酸但只限于谷氨酸（反应可逆（反应可逆 ）。* L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶 活性强，分布于肝、肾及脑组织活性强，分布于肝、肾及脑组织 为变构酶，受为变构酶，受ATP、ADP等调节，等调节， 辅酶为辅酶为NAD+或或NADP+ 专一性强

24、，只作用于谷氨酸，催化专一性强，只作用于谷氨酸，催化 的反应可逆的反应可逆其他催化氧化脱氨基反应的酶其他催化氧化脱氨基反应的酶（1 1）氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶 有两类辅酶，、（人和动物） （活性低，分布于肝及肾脏，辅基为FMN）对下列a.a不起作用：Gly、-羟氨酸（Ser、 Thr）、二羧a.a（Glu、 Asp）、二氨a.a （Lys、 Arg）（2 2）D-D-氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶 E-FAD E-FAD 有些细菌、霉菌和动物肝、肾细胞中有此酶，可广谱性地催化D-a.a脱氨。（活性强，但体内D-氨基酸少）（3 3）GlyGly氧化酶氧化酶 E-FADE-FAD使Gly脱氨生成乙醛酸

25、。（4 4）D-AspD-Asp氧化酶氧化酶 E-FAD E-FAD E-FAD 兔肾中有D-Asp氧化酶，D-Asp脱氨，生成草酰（5）氧化-还原脱氨基两个氨基酸互相发生氧化还原反应，生成有机酸、酮酸、氨。（6）脱酰胺基作用谷胺酰胺酶：谷胺酰胺 + H2O 谷氨酸 + NH3天冬酰胺酶：天冬酰胺 + H2O 天冬氨酸 + NH3（二）（二） 非氧化脱氨基作用非氧化脱氨基作用主要存在于微生物1、还原脱氨基（严格无氧条件下） 2、脱氨基（苯丙氨酸解氨酶）3、脱水脱氨基4、脱巯基脱氨基（三）转氨基作用（三）转氨基作用转氨作用是肝外组织中a.a脱氨的重要方式，除Gly、Lys、Thr、Pro外，a.

26、a都能参与转氨基作用。1 1、概、概 念念 在酶促作用下，在酶促作用下， 氨基酸之间进行的氨基氨基酸之间进行的氨基移换作用。移换作用。2 2、参与的酶及辅酶、参与的酶及辅酶 转氨酶、磷酸吡哆胺转氨酶、磷酸吡哆胺 / / 醛醛 3 3、意义特征、意义特征 广泛进行广泛进行 ( (尤其在肝尤其在肝 ), ), 但只转氨而没但只转氨而没有真正脱氨有真正脱氨（ 反应可逆反应可逆 ）。Aspartate aminotransferase (dimeric)PLP2-methyl-Asp-PLPPLP accepts and donatesamino groups in the activesite of

27、 aminotransferases谷丙转氨酶和谷草转氨酶谷丙转氨酶谷丙转氨酶（GPT）谷草转氨酶谷草转氨酶(GOT) 体内较为重要的转氨酶有： 丙氨酸氨基转移酶（alanine trans-aminase,ALT），又称为谷丙转氨酶（GPT）。催化丙氨酸与-酮戊二酸之间的氨基移换反应，为可逆反应。该酶在肝脏中活性较高，在肝脏疾病时，可引起血清中ALT活性明显升高。 ALT丙氨酸 + -酮戊二酸 丙酮酸 + 谷氨酸 转氨酶转氨酶 天冬氨酸氨基转移酶（aspartate transaminase,AST），又称为谷草转氨酶（GOT）。催化天冬氨酸与-酮戊二酸之间的氨基移换反应，为可逆反应。该酶在

28、心肌中活性较高，故在心肌疾患时，血清中AST活性明显升高。 AST天冬氨酸 + -酮戊二酸 草酰乙酸 + 谷氨酸 血清转氨酶活性，临床上可作为疾病诊断和血清转氨酶活性，临床上可作为疾病诊断和预后的指标之一。预后的指标之一。（四）联合脱氨基（四）联合脱氨基单靠转氨基作用不能最终脱掉氨基，单靠氧化脱氨基作用也不能满足机体脱氨基的需要，因为只有Glu脱氢酶活力最高，其余L-氨基酸氧化酶的活力都低。机体借助联合脱氨基作用可以迅速脱去氨基 。-氨基酸氨基酸 - -酮酸酮酸-酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸H H2 2O ONADNAD氨氨NADHNADHH H氨是受体是氨是受体是-酮戊二酸酮戊二酸脱氨基后的

29、产物是脱氨基后的产物是-酮酸和氨酮酸和氨1 1、概、概 念念 ( ( 特征特征 ) ) 为转氨基和氧化脱氨基两种作用的协同效应（主为转氨基和氧化脱氨基两种作用的协同效应（主要在肝脏进行）要在肝脏进行）2 2、酶与辅酶、酶与辅酶转氨酶转氨酶（ B B6 6 PP）和和 谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶（ NADNAD+ +）3 3、反应意义、反应意义 反应可逆，其逆过程是合成非必需氨基酸的主要反应可逆，其逆过程是合成非必需氨基酸的主要途径途径 是体内氨基酸脱氨基的主要途径是体内氨基酸脱氨基的主要途径AST (AST (心肌心肌. .肝肝) ) 为氨基酸氧化产能方式之一为氨基酸氧化产能方式之一（ 3ATP

30、 3ATP ） 有重要的临床诊断意义有重要的临床诊断意义ALT (ALT (肝肝) )以谷氨酸脱氢酶为中心的联合脱氨基作用以谷氨酸脱氢酶为中心的联合脱氨基作用以谷氨酸脱氢酶为中心的联合脱氨基作用通过嘌呤核苷酸循环的联合脱氨基做用通过嘌呤核苷酸循环的联合脱氨基做用骨骼肌、心肌、肝脏、脑都是以嘌呤核苷酸循环的方式为主。嘌呤核苷酸循环将氨基酸的氨基于次黄嘌呤核苷酸结合形成腺嘌呤核苷酸，再经水解脱下NH4+。二、脱羧作用二、脱羧作用(decarboxylation)生物体内大部分a.a可进行脱羧作用，生成相应的一级胺。a.a脱羧酶专一性很强，每一种a.a都有一种脱羧酶，辅酶都是磷酸吡哆醛。a.a脱羧反

31、应广泛存在于动、植物和微生物中，有些产物具有重要生理功能，如脑组织中L-Glu脱羧生成r-氨基丁酸，是重要的神经介质。His脱羧生成组胺（又称组织胺），有降低血压的作用。Tyr脱羧生成酪胺，有升高血压的作用。但大多数胺类对动物有毒，体内有胺氧化酶，能将胺氧化为醛和氨。 1 1、定义：氨基酸在其脱羧酶催化下，脱羧、定义：氨基酸在其脱羧酶催化下，脱羧产生产生COCO2 2和相应的胺的过程。和相应的胺的过程。* *直接脱羧作用：脱羧酶（辅酶为磷酸吡哆醛直接脱羧作用：脱羧酶（辅酶为磷酸吡哆醛/ /胺）胺） GluGlu氨基丁酸（氨基丁酸（GABAGABA His His组胺组胺 Trp5Trp5羟色胺

32、羟色胺 CysCys牛磺酸牛磺酸 OrnOrn多胺多胺( (腐胺、精脒、精胺腐胺、精脒、精胺) )腐败细菌作用时，常发生此类脱羧反应，生成胺类腐败细菌作用时，常发生此类脱羧反应，生成胺类RCHCOOHNH2氨基酸脱羧酶氨基酸脱羧酶R-CH2NH2CO2（1 1）-氨基丁酸氨基丁酸 (-aminobutyric acid, GABA) L- L-谷氨酸谷氨酸GABAGABACO2L- L- 谷氨酸脱酶谷氨酸脱酶GABA是抑制性神经递质，对中枢神经有抑制是抑制性神经递质，对中枢神经有抑制作用。作用。（2 2）牛磺酸）牛磺酸( (taurine)牛磺酸是结合胆汁酸的组成成分。牛磺酸是结合胆汁酸的组成

33、成分。 L- L-半胱氨酸半胱氨酸磺酸丙氨酸磺酸丙氨酸牛磺酸牛磺酸 磺酸丙氨酸脱羧酶磺酸丙氨酸脱羧酶CO2 2（3）组胺）组胺 (histamine)L-L-组氨酸组氨酸组胺组胺组氨酸脱羧酶组氨酸脱羧酶CO2组胺是强烈的血管舒张剂，可增加毛细血管的组胺是强烈的血管舒张剂，可增加毛细血管的通透性，还可刺激胃蛋白酶及胃酸的分泌。通透性，还可刺激胃蛋白酶及胃酸的分泌。促进细胞增殖促进细胞增殖 羟化脱羧基作用 * *羟化脱羧基作用羟化脱羧基作用酪氨酸酪氨酸 二羟苯丙氨酸（多巴）二羟苯丙氨酸（多巴） 二羟苯乙胺（二羟苯乙胺（多巴胺多巴胺） 2 2、脱羧基产物的代谢、脱羧基产物的代谢（1 1）胺的代谢）胺

34、的代谢R-CH2NH2O2H2O胺氧化酶胺氧化酶NH3H2O2RCHORCHOO2加单氧酶加单氧酶RCOOHCO2H2O所产生的胺可由胺氧化酶氧化为醛、酸，酸可由所产生的胺可由胺氧化酶氧化为醛、酸，酸可由尿液排出，也可再氧化为尿液排出，也可再氧化为CO2CO2和水。和水。 （2 2）COCO2 2的代谢：参加体内的羧化反应或的代谢：参加体内的羧化反应或由肺呼出。由肺呼出。三、氨的命运三、氨的命运氨对生物机体有毒，特别是高等动物的脑对氨极敏感，血中1%的氨会引起中枢神经中毒，因此，脱去的氨必须排出体外。氨中毒的机理：脑细胞的线粒体可将氨与-酮戊二酸作用生成Glu，大量消耗-酮戊二酸，影响TCA，

35、同时大量消耗NADPH，产生肝昏迷。谷氨酸谷氨酸NHNH3 3乙酰乙酰CoACoA - -酮戊二酸酮戊二酸柠檬酸柠檬酸琥珀酸琥珀酸草酰乙酸草酰乙酸谷氨酰胺谷氨酰胺血氨的来源与去路血氨的来源与去路氨的来源氨的来源 氨基酸脱氨基作用产生的氨是血氨主要来源氨基酸脱氨基作用产生的氨是血氨主要来源, , 胺类的分解也可以产生氨胺类的分解也可以产生氨 RCH2NH2RCHO + NH3胺氧化酶胺氧化酶 肠道吸收的氨肠道吸收的氨氨基酸在肠道细菌作用下产生的氨氨基酸在肠道细菌作用下产生的氨尿素经肠道细菌尿素酶水解产生的氨尿素经肠道细菌尿素酶水解产生的氨 肾小管上皮细胞分泌的氨主要来自谷氨酰胺肾小管上皮细胞分泌

36、的氨主要来自谷氨酰胺 谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酸谷氨酸 + NH3谷氨酰胺酶谷氨酰胺酶（一）氨的去向：1、重新利用 合成a.a、核酸。 2、贮存 Gln，Asn高等植物将氨基氮以Gln，Asn的形式储存在体内。3、排出体外排氨动物：水生动物，排泄时需少量水排尿素动物：陆生脊椎动物排尿酸动物：鸟类、爬虫类 （二）血氨的转运（肝外（二）血氨的转运（肝外肝脏）肝脏）1 1、GlnGln转运转运 ：GlnGln合成酶、合成酶、GlnGln酶酶Gln合成酶，催化Glu与氨结合，生成Gln。Gln中性无毒，易透过细胞膜，是氨的主要运输形式。Gln经血液进入肝中，经Gln酶分解，生成Glu和NH3。谷氨酸+NH

37、4+ ATP谷氨酰胺 + ADP + H+gln合成酶肝外谷氨酰胺 + H2O谷氨酸 + NH4+谷胺酰胺酶肝脏2 2、丙氨酸丙氨酸-葡萄糖循环葡萄糖循环GlcGlc-Ala-Ala循环循环肌肉中NH4+-酮戊二酸+NADPH + H+谷氨酸+ NADP+谷氨酸脱氢酶肌肉中Glu + 丙酮酸-酮戊二酸 + Ala丙氨酸转氨酶丙氨酸在PH7时接近中性，不带电荷，经血液运到肝脏 肝脏中Ala + -酮戊二酸丙酮酸 + Glu丙氨酸转氨酶丙丙氨氨酸酸葡葡萄萄糖糖 肌肉肌肉蛋白质蛋白质氨基酸氨基酸NH3谷氨酸谷氨酸-酮戊酮戊 二酸二酸丙酮酸丙酮酸糖酵解途径糖酵解途径肌肉肌肉丙丙氨氨酸酸血液血液丙氨酸丙

38、氨酸葡萄糖葡萄糖-酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸丙酮酸丙酮酸NH3尿素尿素尿素循环尿素循环糖糖异异生生肝肝丙氨酸丙氨酸-葡萄糖循环葡萄糖循环葡葡萄萄糖糖反应过程反应过程 GlcGlc-Ala-Ala循环的生循环的生物学意义：物学意义：在肌肉中，糖酵解提供丙酮酸，在肝中，丙酮酸又可生成Glc。肌肉运动产生大量的氨和丙酮酸，两者都要运回肝脏进一步转化，而以Ala的形式运送，一举两得。 （三）氨的排泄（三）氨的排泄1 1、直接排氨、直接排氨排氨动物将氨以Gln形式运至排泄部位，经Gln酶分解，直接释放NH3。游离的NH3借助扩散作用直接排除体外。2 2、生成尿素、生成尿素（尿素循环）（尿素循环）3、生

39、成尿酸（家禽、爬行类）（家禽、爬行类）（见核苷酸代谢）首先利用氨基酸提供的首先利用氨基酸提供的氨基合成嘌呤，氨基合成嘌呤，再由嘌呤分解合成尿酸。再由嘌呤分解合成尿酸。尿酸（包括尿素）也是嘌呤代谢的终产物。嘌呤环的嘌呤环的N N1 1来自天冬氨酸；来自天冬氨酸；N-4N-4、N N7 7、C-5C-5来自甘氨酸；来自甘氨酸；N-3N-3和和N N9 9来自谷氨酰胺来自谷氨酰胺的酰胺基；的酰胺基；C-2C-2和和C-8C-8由甲酰四氢叶酸提供；由甲酰四氢叶酸提供；C-6C-6来自来自COCO2 2。55磷酸核糖磷酸核糖11焦磷酸焦磷酸次黄嘌呤核苷酸次黄嘌呤核苷酸AMP或GMP尿素尿素氨的去路：氨的

40、去路：合成尿素排出（主）合成尿素排出（主）与谷氨酸合成谷氨酰胺与谷氨酸合成谷氨酰胺合成非必需氨基酸及含氮物合成非必需氨基酸及含氮物经肾脏以铵盐形式排出经肾脏以铵盐形式排出第三节第三节 尿素的形成尿素的形成 排尿素动物在肝脏中合成尿素的过程称尿素循环，也称为鸟氨酸循环。一、尿素循环的发现 1932年，Krebs发现，向悬浮有肝切片的缓冲液中，加入鸟氨酸、瓜氨酸、Arg中的任一种，都可促使尿素的合成。二、尿素循环 N NH H3 3C CO O2 2H2O+2ATP2ATP2ADP+PiAGA氨基甲酰磷酸Pi鸟氨酸瓜氨酸鸟氨酸瓜氨酸精氨酸代 琥珀酸精氨酸天冬氨酸天冬氨酸草酰乙酸苹果酸延胡索酸-KG

41、谷氨酸氨基酸-酮酸ATPATPAMP+PPi线粒体线粒体胞液胞液鸟氨酸循环鸟氨酸循环尿素尿素1 1、生成部位：肝脏、生成部位：肝脏2 2、合成原料：、合成原料：NHNH3 3、天冬氨酸、天冬氨酸、 ATPATP和和COCO2 23 3、合成过程：、合成过程：(1)(1)氨甲酰磷酸的生成氨甲酰磷酸的生成( (限速步骤限速步骤）肝细胞液中的a.a经转氨作用，与-酮戊二酸生成Glu，Glu进入线粒体基质，经Glu脱氢酶作用脱下氨基，游离的氨（NH4+）与TCA循环产生的CO2反应生成氨甲酰磷酸。氨甲酰磷酸是高能化合物，可作为氨甲酰基的供体。氨甲酰磷酸合酶I：存在于线粒体中，参与尿素的合成。氨甲酰磷酸

42、合酶II：存在于胞质中，参与尿嘧啶的合成。N-乙酰Glu激活氨甲酰磷酸合酶 I、II (2)(2)合成瓜氨酸（鸟氨酸转氨甲酰酶）合成瓜氨酸（鸟氨酸转氨甲酰酶）鸟氨酸转氨甲酰酶存在于线粒体中，需要Mg2+作为辅因子瓜氨酸形成后就离开线粒体，进入细胞液。(3)(3)合成精氨琥珀酸（精氨琥珀酸合成酶）合成精氨琥珀酸（精氨琥珀酸合成酶）P313 图30-11精氨琥珀酸合成酶的催化机制精氨琥珀酸合成酶的催化机制(4)(4)精氨琥珀酸裂解成精氨酸和延胡索酸精氨琥珀酸裂解成精氨酸和延胡索酸（精氨琥珀酸裂解（精氨琥珀酸裂解酶）酶）此时Asp的氨基转移到Arg上。来自Asp的碳架被保留下来，生成延胡索酸。延胡索素酸可以经苹果酸、草酰乙酸再生为天冬氨酸，(5)(5)精氨酸水解生成鸟氨酸和尿素精氨酸水解生成鸟氨酸和尿素尿素形成后由血液运到肾脏随尿排除。 尿素循环小结NH4+ + HCO3- + 3ATP + Asp + 2H2O 尿素 + 2ADP + AMP + 2Pi + PPi + 延胡索酸4 4、尿素生成