蛋白质的分解代谢代谢

1、会计学1蛋白质的分解代谢代谢蛋白质的分解代谢代谢1. 维持细胞、组织的生长、更新和修补2. 参与合成重要的含氮化合物3. 氧化供能 二、 氮平衡(nitrogen balance)指摄入食物的含氮量与排泄物（尿与粪）中含氮量之间的关系。1.氮总平衡：摄入氮 = 排出氮（正常成人） 指示蛋白质合成=蛋白质分解2.氮正平衡：摄入氮 排出氮（儿童、孕妇等） 蛋白质合成 蛋白质分解氮负平衡：摄入氮 排出氮（饥饿、消耗性疾病患者） 蛋白质合成 蛋白质分解氮平衡可以反映体内蛋白质代谢的慨况。（二）蛋白质的营养价值（一）必需氨基酸(essential amino acid)指体内需要而又不能自身合成，必须由

2、食物供给的氨基酸。共有8种：缬、亮、异亮、苏、赖、色、苯丙、蛋。 三.蛋白质的营养价值蛋白质的营养价值取决于必需氨基酸的数量、种类、量质比。 （三）生理需要量 成人每日最低蛋白质需要量为3050g，我国营养学会推荐成人每日蛋白质需要量为80g。（四）蛋白质的互补作用 指营养价值较低的蛋白质混合食用，其必需氨基酸可以互相补充而提高营养价值的作用。 第 二 节 蛋白质的消化、吸收和腐败（一）胃中的消化作用 胃蛋白酶的最适pH为1.52.5，对蛋白质肽键作用特异性差，产物主要为多肽及少量氨基酸。 胃蛋白酶原胃蛋白酶 + 多肽碎片胃酸、胃蛋白酶 一、 蛋白质的消化 蛋白质消化依赖蛋白水解酶，蛋白水解酶

3、是以酶原的形式分泌，需一定条件被激活。 蛋白水解酶对所水解肽键的位置和形成肽键的氨基酸残基有一定的选择性（二）肠中的消化小肠是蛋白质消化的主要部位。1. 胰酶及其作用胰酶是消化蛋白质的主要酶，最适pH为7.0左右，包括内肽酶和外肽酶。 内肽酶水解蛋白质肽链内部的一些肽键，如胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶。 外肽酶自肽链的末段开始每次水解一个氨基酸残基，如羧基肽酶(A、B)、氨基肽酶。氨基肽酶内肽酶羧基肽酶氨基酸 +氨基酸二肽酶蛋白水解酶作用示意图 2. 小肠粘膜细胞对蛋白质的消化作用主要是寡肽酶的作用，例如氨基肽酶及二肽酶。二、氨基酸的吸收收部位：主要在小肠吸收形式：氨基酸、寡肽、二肽吸收机制

4、：耗能需钠、需要载体的主动转运过程-谷氨酰基循环半胱氨酰甘氨酸(Cys-Gly)半胱氨酸甘氨酸肽酶-谷氨 酸环化 转移酶氨基酸H2NCHCOOHR5-氧脯氨酸谷氨酸 5-氧脯氨酸酶ATPADP+Pi-谷氨酰半胱氨酸-谷氨酰半胱氨酸 合成酶ADP+PiATP谷胱甘肽 合成酶ATPADP+Pi细胞外 -谷 氨酰 基转 移酶细胞膜谷胱甘肽 GSH细胞内-谷氨酰基循环过程-谷氨酰氨基酸COOHCHNH2CH2CH2CONHCHCOOHRCHH2NCOOHR氨基酸目 录腐败作用(putrefaction)是指肠道细菌对未被消化和吸收的蛋白质及其消化产物所起的分解作用。(一)概念(二)产物: 胺、氨、苯酚

5、、吲哚、硫化氢等。 少量的肪酸及维生素 第三节细胞内的蛋白质降解 蛋白质的半寿期(half-life)蛋白质降低其原浓度一半所需要的时间，用t1/2表示蛋白质在体内不断的转换更新一、真核生物中蛋白质的降解途径 不依赖ATP利用组织蛋白酶(cathepsin)降解外源性蛋白、膜蛋白和长寿命的细胞内蛋白2. 依赖泛素(ubiquitin)的降解过程1. 溶酶体内降解过程依赖ATP降解异常蛋白和短寿命蛋白 二、泛素76个氨基酸的小分子蛋白(8.5kD)普遍存在于真核生物而得名一级结构高度保守 1. 泛素化 泛素与选择性被降解蛋白质形成共价连接，并使其激活。 2. 蛋白酶体(proteasome)对泛

6、素化蛋白质的降解 三、泛素介导的蛋白质降解过程泛素化过程E1：泛素活化酶E2：泛素携带蛋白E3：泛素蛋白连接酶泛素CO-O+HS-E1ATPAMP+PPi泛素COS E1HS-E2HS-E1泛素COS E2泛素COS E1被降解蛋白质HS-E2泛素COS E2泛素CNH 被降解蛋白质OE3 如基因表达、细胞增殖、炎症反应、诱发癌瘤（促进抑癌蛋白P53降解） 体内蛋白质降解参与多种生理、病理调节作用第四节氨基酸的一般代谢一.氨基酸在体内的代谢动态食物蛋白经消化吸收的氨基酸（外源性氨基酸）与体内组织蛋白降解产生的氨基酸（内源性氨基酸）混在一起，分布于体内各处参与代谢，称为氨基酸代谢库。氨基酸代谢库

7、食物蛋白质消化吸收 组织蛋白质分解 体内合成氨基酸 (非必需氨基酸)氨基酸代谢概况 -酮酸 脱氨基作用 酮 体氧化供能糖胺 类脱羧基作用氨 尿素代谢转变其它含氮化合物 (嘌呤、嘧啶等)合成 目 录指氨基酸脱去氨基生成相应-酮酸的过程。脱氨基方式氧化脱氨基转氨基作用联合脱氨基非氧化脱氨基 转氨基和氧化脱氨基偶联转氨基和嘌呤核苷酸循环偶联（一）氧化脱氨基作用存在于肝、脑、肾中辅酶为 NAD+ 或NADP+肌肉组织活性低 L-谷氨酸脱氢酶L-谷氨酸NH3-酮戊二酸NAD(P)+NAD(P)H+H+H2ONH2CH(CH2)2COOHCOOHNH2CH(CH2)2COOHCOOHNHC(CH2)2CO

8、OHCOOHNHC(CH2)2COOHCOOHOC(CH2)2COOHCOOH+OC(CH2)2COOHCOOH+L-谷氨酸脱氢酶催化的反应 2. 反应 辅酶磷酸吡哆醛（胺） 大多数氨基酸可参与转氨基作用，但赖氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸除外。 （二）转氨基作用 1.概念：在转氨酶的作用下，某一氨基酸去掉-氨基生成相应的-酮酸，而另一种-酮酸得到此氨基生成相应的氨基酸的过程。 3. 转氨酶（1）有多种，平衡常数近于1（即催化可逆反应）（2）辅酶是磷酸吡哆醛（3）转氨酶是细胞酶，正常使血液中含量较低（4）重要的转氨酶有丙氨酸转氨酶（谷丙转氨酶）和天冬氨酸转氨酶（谷草转氨酶）谷氨酸+丙氨酸 -酮戊二酸+

9、丙氨酸谷丙转氨酶谷氨酸+草酰乙酸 -酮戊二酸+天冬氨酸谷草转氨酶丙氨酸转氨酶 ALT 谷丙转氨酶 GPT天冬氨酸转氨酶 AST 谷草转氨酶 GOT 3. 转氨酶 正常人各组织GOT及GPT活性 (单位/克湿组织) 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。组织组织GOTGPT 心心1560007100肝骼肌骨骼肌990004800肾肾9100019000组织组织GOTGPT 胰腺胰腺脾脾肺肺血清血清280002000140001200100007002016 4. 转氨基作用的机制转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛氨基酸 磷酸吡哆醛 -酮酸 磷酸吡哆胺 谷氨酸 -酮

10、戊二酸 转氨酶（1）是体内多数氨基酸脱氨基的起始步骤。（2）是机体合成非必需氨基酸的重要途径。 通过此种方式并未产生游离的氨。5. 转氨基作用的生理意义（三）联合脱氨基作用 两种脱氨基方式的联合作用，使氨基酸脱下-氨基生成-酮酸的过程。 2. 类型 转氨基偶联氧化脱氨基作用 1. 定义 转氨基偶联嘌呤核苷酸循环 转氨基偶联氧化脱氨基作用氨基酸 谷氨酸 -酮酸 -酮戊二酸 H2O+NAD+转氨酶 NH3+NADH+H+L-谷氨酸脱氢酶 此种方式是氨基酸脱氨基的主要方式，是体内合成非必需氨基酸的主要方式。主要在肝、肾组织进行。 转氨基偶联嘌呤核苷酸循环苹果酸 腺苷酸代琥珀酸次黄嘌呤 核苷酸 (IM

11、P)腺苷酸代琥珀酸合成酶-酮戊 二酸氨基酸 谷氨酸-酮酸 转氨酶 1草酰乙酸天冬氨酸转氨酶 2此种方式主要在肌肉组织进行。腺苷酸脱氢酶H2ONH3延胡索酸腺嘌呤核苷酸(AMP)三、氨 的 代 谢 血氨的来源1. 氨基酸脱氨基产生的氨, 胺类的分解产生氨。2. 肠道吸收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3. 肾小管泌氨 主要来自谷氨酰胺 肠道吸收的氨和肾小管上皮细胞分泌的氨与肠道和肾小管的pH值有关，pH升高吸收的氨增多。血氨的去路1. 在肝内合成尿素，这是最主要的去路2. 合成非必需氨基酸及其它含氮化合物3. 合成谷氨酰胺 谷氨酸 + NH3谷氨酰胺 谷氨酰胺合

12、成酶ATPADP+Pi （一）尿素的生成 1.生成部位 主要在肝细胞的线粒体及胞液中。 2.生成过程尿素生成的过程由Hans Krebs 和Kurt Henseleit 提出，称为鸟氨酸循环(orinithine cycle)，又称尿素循环(urea cycle)或Krebs- Henseleit循环。 （1） 氨基甲酰磷酸的合成 CO2 + NH3 + H2O + 2ATP氨基甲酰磷酸合成酶（N-乙酰谷氨酸，Mg2+）COH2NO PO32-+ 2ADP + Pi氨基甲酰磷酸反应在线粒体中进行（2） 瓜氨酸的合成鸟氨酸氨基甲酰转移酶H3PO4+氨基甲酰磷酸NH2(CH2)3CHCOOHNH2

13、鸟鸟氨氨酸酸NH2(CH2)3CHCOOHNH2鸟鸟氨氨酸酸NH2COOPO32-NH2COOPO32-NHCHCOOHNH2NH2CO瓜瓜氨氨酸酸(CH2)3（3） 精氨酸的合成反应在胞液中进行。 精氨酸代琥珀酸合成酶ATPAMP+PPiH2OMg2+天冬氨酸精氨酸代琥珀酸NHCHCOOHNH2NH2CO瓜瓜氨氨酸酸(CH2)3COOHCHH2NCH2COOHNH(CH2)3CHCOOHNH2NH2CNCOOHCHCH2COOH精氨酸延胡索酸精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸代琥珀酸COOHCHCHHOOC+NH(CH2)3CHCOOHNH2NH2CNHNH(CH2)3CHCOOHNH2NH2CNC

14、OOHCHCH2COOHNH(CH2)3CHCOOHNH2NH2CNCOOHCHCH2COOH（4） 精氨酸水解生成尿素反应在胞液中进行尿素鸟氨酸精氨酸鸟氨酸循环2ADP+PiCO2 + NH3 + H2O氨基甲酰磷酸2ATPN-乙酰谷氨酸Pi鸟氨酸瓜氨酸精氨酸延胡索酸氨基酸草酰乙酸苹果酸-酮戊 二酸谷氨酸-酮酸精氨酸代 琥珀酸瓜氨酸天冬氨酸ATPAMP + PPi鸟氨酸尿素线粒体胞 液目 录 3.反应小结原料：2 分子氨， 一个来自于游离氨，另一个来自天冬氨酸。过程：先在线粒体中进行，再在胞液中进行。耗能：3 个ATP，4 个高能磷酸键。 高氨血症和氨中毒 血氨浓度升高称高氨血症 ，常见于肝

15、功能严重损伤时，尿素合成酶的遗传缺陷也可导致高氨血症。 高氨血症时可引起脑功能障碍，称氨中毒。（二）氨的转运 1. 丙氨酸-葡萄糖循环反应过程生理意义 肌肉中氨以无毒的丙氨酸形式运输到肝。 肝为肌肉提供葡萄糖。丙氨酸葡萄糖 肌肉蛋白质氨基酸NH3谷氨酸-酮戊 二酸丙酮酸糖酵解途径肌肉丙氨酸血液丙氨酸葡萄糖-酮戊二酸谷氨酸丙酮酸NH3尿素尿素循环糖异生肝丙氨酸-葡萄糖循环葡萄糖目 录 2. 谷氨酰胺的运氨作用 反应过程谷氨酸 + NH3谷氨酰胺 谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi谷氨酰胺酶在脑、肌肉合成谷氨酰胺，运输到肝和肾后再分解为氨和谷氨酸，从而进行解毒。 生理意义谷氨酰胺是氨的解毒产物，也是

16、氨的储存及运输形式。 四、-酮酸的代谢（一）经氨基化生成非必需氨基酸（二）转变成糖及脂类甘甘氨氨酸酸、丝丝氨氨酸酸、缬缬氨氨酸酸、组组氨氨酸酸、精精氨氨酸酸、羟羟脯脯氨氨酸酸、丙丙氨氨酸酸、谷谷氨氨酸酸、谷谷氨氨酰酰胺胺、蛋蛋氨氨酸酸、天天冬冬氨氨酸酸、天天冬冬酰酰胺胺、脯脯氨氨酸酸、半半胱胱氨氨酸酸类类别别氨氨 基基 酸酸生生糖糖氨氨基基酸酸生生酮酮氨氨基基酸酸亮亮氨氨酸酸、赖赖氨氨酸酸生生糖糖兼兼生生酮酮氨氨基基酸酸异异亮亮氨氨酸酸、苯苯丙丙氨氨酸酸、酪酪氨氨酸酸、苏苏氨氨酸酸、色色氨氨酸酸氨氨基基酸酸生生糖糖及及生生酮酮性性质质的的分分类类甘甘氨氨酸酸、丝丝氨氨酸酸、缬缬氨氨酸酸、组组氨

17、氨酸酸、精精氨氨酸酸、羟羟脯脯氨氨酸酸、丙丙氨氨酸酸、谷谷氨氨酸酸、谷谷氨氨酰酰胺胺、蛋蛋氨氨酸酸、天天冬冬氨氨酸酸、天天冬冬酰酰胺胺、脯脯氨氨酸酸、半半胱胱氨氨酸酸类类别别氨氨 基基 酸酸生生糖糖氨氨基基酸酸生生酮酮氨氨基基酸酸亮亮氨氨酸酸、赖赖氨氨酸酸生生糖糖兼兼生生酮酮氨氨基基酸酸异异亮亮氨氨酸酸、苯苯丙丙氨氨酸酸、酪酪氨氨酸酸、苏苏氨氨酸酸、色色氨氨酸酸甘甘氨氨酸酸、丝丝氨氨酸酸、缬缬氨氨酸酸、组组氨氨酸酸、精精氨氨酸酸、羟羟脯脯氨氨酸酸、丙丙氨氨酸酸、谷谷氨氨酸酸、谷谷氨氨酰酰胺胺、蛋蛋氨氨酸酸、天天冬冬氨氨酸酸、天天冬冬酰酰胺胺、脯脯氨氨酸酸、半半胱胱氨氨酸酸类类别别氨氨 基基 酸

18、酸生生糖糖氨氨基基酸酸生生酮酮氨氨基基酸酸亮亮氨氨酸酸、赖赖氨氨酸酸生生糖糖兼兼生生酮酮氨氨基基酸酸异异亮亮氨氨酸酸、苯苯丙丙氨氨酸酸、酪酪氨氨酸酸、苏苏氨氨酸酸、色色氨氨酸酸类类别别氨氨 基基 酸酸生生糖糖氨氨基基酸酸生生酮酮氨氨基基酸酸亮亮氨氨酸酸、赖赖氨氨酸酸生生糖糖兼兼生生酮酮氨氨基基酸酸异异亮亮氨氨酸酸、苯苯丙丙氨氨酸酸、酪酪氨氨酸酸、苏苏氨氨酸酸、色色氨氨酸酸氨氨基基酸酸生生糖糖及及生生酮酮性性质质的的分分类类（三）氧化供能琥珀酰CoA 延胡索酸草酰乙酸-酮戊二酸柠檬酸乙酰CoA丙酮酸PEP磷酸丙糖葡萄糖或糖原糖-磷酸甘油脂肪酸脂肪甘油三酯乙酰乙酰CoA丙氨酸半胱氨酸丝氨酸苏氨酸色

19、氨酸异亮氨酸亮氨酸色氨酸天冬氨酸天冬酰胺苯丙氨酸酪氨酸异亮氨酸 蛋氨酸丝氨酸 苏氨酸 缬氨酸酮体亮氨酸 赖氨酸酪氨酸 色氨酸 苯丙氨酸 谷氨酸精氨酸 谷氨酰胺组氨酸 缬氨酸CO2CO2氨基酸、糖及脂肪代谢的联系T A C目 录第五节 个别氨基酸的代谢 一、氨基酸脱羧基作用脱羧基作用的产物是生物胺。氨基酸脱羧酶氨基酸胺类RCH2NH2+ CO2(磷酸吡哆醛)CCOOHNH2HR （一）谷氨酸脱羧 生成氨基丁酸(GABA) L-谷氨酸GABACO2L- 谷氨酸脱酶 GABA是抑制性神经递质，对中枢神经有抑制作用。（二）组氨酸脱羧生成组胺L-组氨酸组胺组氨酸脱羧酶CO2 组胺是强烈的血管舒张剂，可增

20、加毛细血管的通透性，还可刺激胃蛋白酶及胃酸的分泌。（三）色氨酸羟化脱羧 生成5-羟色胺 (5-HT) 色氨酸5-羟色氨酸5-HT色氨酸羟化酶5-羟色氨酸脱羧酶CO2 5-HT在脑内作为神经递质，起抑制作用；在外周组织有收缩血管的作用。（四）鸟氨酸脱羧 多胺 鸟氨酸腐胺 S-腺苷蛋氨酸 (SAM )鸟氨酸脱羧酶CO2精脒 精胺 多胺是调节细胞生长的重要物质。在生长旺盛的组织（如胚胎、再生肝、肿瘤组织）含量较高，其限速酶鸟氨酸脱羧酶活性较强。（一）概念种类1.概念： 某些氨基酸在分解代谢过程中产生的只含有一个碳原子的基团，称为一碳单位(one carbon unit)。 2.种类甲基 (methy

21、l)-CH3甲烯基 (methylene)-CH2-甲炔基 (methenyl)-CH=甲酰基 (formyl)-CHO亚胺甲基 (formimino)-CH=NH （二）一碳单位的载体: 四氢叶酸 FH4携带一碳单位的形式 （一碳单位通常是结合在FH4分子的N5、N10位上）N5CH3FH4N5、N10CH2FH4N5、N10=CHFH4N10CHOFH4N5CH=NHFH4丝氨酸 N5, N10CH2FH4甘氨酸 N5, N10CH2FH4组氨酸 N5CH=NHFH4色氨酸 N10CHOFH4 （三）一碳单位的来源与互变1.来源（2）一碳单位的互相转变N10CHOFH4N5, N10=CH

22、FH4N5, N10CH2FH4N5CH3FH4N5CH=NHFH4H+H2ONADPH+H+NADP+NADH+H+NAD+NH3 （五）一碳单位的生理功能 1.是嘌呤和嘧啶合成的原料之一,参与核酸代谢使氨基酸代谢和核酸代谢联系起来。 2.N5CH3FH 4和SAM协同作用为体内多种物质合成提供甲基.。 3.一碳基团代谢与新药设计抑菌药物抗肿瘤药物（一）甲硫氨酸的代谢1. 甲硫氨酸与转甲基作用（SAM的生成）腺苷转移酶PPi+Pi+甲硫氨酸ATPS腺苷甲硫氨酸(SAM) 三、含硫氨基酸代谢甲基转移酶RHRHCH3腺苷SAMS腺苷同型半胱氨酸同型半胱氨酸SAM为体内甲基的直接供体2. 甲硫氨酸

23、循环(methionine cycle)甲硫氨酸S-腺苷同型 半胱氨酸S-腺苷甲硫氨酸同型半胱氨酸FH4N5CH3FH4N5CH3FH4 转甲基酶(VitB12)H2O腺苷RHATPPPi+PiRH -CH3意义提供活性甲基有利于FH4再生 3. 肌酸的合成肌酸和磷酸肌酸是能量储存、利用的重要化合物。肝是合成肌酸的主要器官。肌酸以甘氨酸为骨架，由精氨酸提供脒基，SAM提供甲基而合成。肌酸在肌酸激酶的作用下，转变为磷酸肌酸。肌酸和磷酸肌酸代谢的终产物为肌酸酐。H2O+目 录半胱氨酸胱氨酸（-S-S-）活性硫酸PAPS牛磺酸 结合胆汁酸成分谷胱甘肽 抗氧化剂、参与生物转化（二）半胱氨酸的代谢PAP

24、S参与体内生物转化（3-磷酸腺苷-5-磷酸硫酸）芳香族氨基酸 苯丙氨酸 酪氨酸 色氨酸（一）苯丙氨酸的代谢苯丙氨酸 + O2酪氨酸 + H2O苯丙氨酸羟化酶四氢生物蝶呤二氢生物蝶呤NADPH+H+NADP+此反应为苯丙氨酸的主要代谢途径。 苯酮酸尿症(phenyl keronuria, PKU) 体内苯丙氨酸羟化酶缺陷，苯丙氨酸不能正常转变为酪氨酸，苯丙氨酸经转氨基作用生成苯丙酮酸、苯乙酸等，并从尿中排出的一种遗传代谢病。（二）. 酪氨酸代谢 1. 儿茶酚胺的合成帕金森病(Parkinson disease)患者多巴胺生成减少 2. 黑色素的合成 在黑色素细胞中，酪氨酸可经酪氨酸酶等催化合成黑

25、色素。 人体缺乏酪氨酸酶，黑色素合成障碍，皮肤、毛发等发白，称为白化病(albinism)。3. 酪氨酸的分解代谢 体内代谢尿黑酸的酶先天缺陷时，尿黑酸分解受阻，可出现尿黑酸症。对羟苯丙酮酸 尿黑酸延胡索酸+乙酰乙酸酪氨酸（二）色氨酸代谢色氨酸5-羟色胺一碳单位丙酮酸 + 乙酰乙酰CoA维生素 PP 氨基酸的重要含氮衍生物化化合合物物生生理理功功能能氨氨基基酸酸前前体体嘌嘌呤呤碱碱嘧嘧啶啶碱碱卟卟啉啉化化合合物物肌肌酸酸、磷磷酸酸肌肌酸酸尼尼克克酸酸儿儿茶茶酚酚胺胺甲甲状状腺腺素素黑黑色色素素5-羟羟色色胺胺组组胺胺-氨氨基基丁丁酸酸精精胺胺、精精脒脒含含氮氮碱碱基基、核核酸酸成成分分含含氮氮碱碱基基、核核酸酸成成分分血血红红素素、细细胞胞色色素素能能量量储储存存维维生生素素神神经经递递质质、激激素素激激素素皮皮肤肤色色素素血血管管收收缩缩剂剂、神神经经递递质质血血管管舒舒张张剂剂神神经经递递质质细细胞胞增增殖殖促促进进剂剂Asp、Gln、GlyAspGlyGly、Arg、MetTrpTyr、PheTyrTyr、PheTrpHisGluArg、Met一一氧氧化化氮氮（NO）细细胞胞信信号号转转导导分分子子Ar