乙酰-CoA草酰乙酸α--酮戊二酸琥珀酰

1、30 30 蛋白质降解和蛋白质降解和 氨基酸的分解代谢氨基酸的分解代谢蛋白质降解和蛋白质降解和 氨基酸的分解代谢氨基酸的分解代谢 蛋白质的降解蛋白质的降解 氨基酸分解代谢氨基酸分解代谢 尿素的形成尿素的形成 氨基酸碳骨架的氧化途径氨基酸碳骨架的氧化途径 生糖氨基酸和生酮氨基酸生糖氨基酸和生酮氨基酸 由氨基酸衍生的其他重要物质由氨基酸衍生的其他重要物质30.1 30.1 蛋白质的降解蛋白质的降解 活细胞的组成成分在不断地转换更新。蛋白质有自己的存活时间，短到几分钟，长到几周。 不论何种情况，细胞总是不断地从氨基酸合成蛋白质，又把蛋白质降解为氨基酸。机体对外源蛋白质的需要及其消化作用机体对外源蛋白

2、质的需要及其消化作用 外源蛋白质外源蛋白质进入机体后，总是先经过水解作进入机体后，总是先经过水解作用变为小分子的用变为小分子的氨基酸氨基酸，然后才被吸收。氨基，然后才被吸收。氨基酸的分解代谢主要在酸的分解代谢主要在肝脏肝脏进行。进行。 机体对外源蛋白质的需要及其消化作用机体对外源蛋白质的需要及其消化作用 一个体重一个体重70千克的人，千克的人，一般每天可有一般每天可有400g蛋蛋白质白质发生变化。其中发生变化。其中1/4 进行进行氧化降解氧化降解转转变为葡萄糖，并由外变为葡萄糖，并由外源蛋白质加以补充；源蛋白质加以补充；3/4 在体内进行在体内进行再循再循环环。蛋白质在哺乳动物体内的消化蛋白质

3、在哺乳动物体内的消化 胃 中: 胃蛋白酶 小肠中: 胰蛋白酶、 糜蛋白酶 羧肽酶 氨肽酶 最后水解为游离氨基酸最后水解为游离氨基酸 氨基酸在体内的代谢氨基酸在体内的代谢 生物合成蛋白质分解代谢转化为糖或脂肪蛋白质在哺乳动物体内的消化蛋白质在哺乳动物体内的消化30.2 30.2 氨基酸分解代谢氨基酸分解代谢-氨基酸不仅是蛋白质的组成单位，还是能量代谢的物质，也是体内许多重要含氮化合物的前体氨基酸分解代谢氨基酸分解代谢血红素、生物活性胺、谷胱甘肽、核苷酸等血红素、生物活性胺、谷胱甘肽、核苷酸等氨基酸的降解： 脱氨基 氨基形成尿素 碳骨架转化降解氨基酸分解代谢氨基酸分解代谢30.2.1 30.2.1

4、 氨基酸的脱氨基作用氨基酸的脱氨基作用30.2.1.1 30.2.1.1 氨基转移反应氨基转移反应 氨基转移酶氨基酸 +酮戊二酸 酮酸 + 谷氨酸 转氨酶转氨酶（transaminasetransaminase）,也称氨基转移氨基转移酶酶 ( (aminotransforaseaminotransforase) )大多数氨基转移酶需要酮戊二酸酮戊二酸作为氨基的受体，对另外一个底物则无严格的专一性。辅酶：磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛 氨基酸的脱氨基作用氨基酸的脱氨基作用 转氨酶转氨酶 与肝炎与肝炎氨基酸的脱氨基作用氨基酸的脱氨基作用HCNH2COOHROCRH+HCNCOOHCRHRCNCOOHCRHR

5、HCRHH2NHCOCOOHR+醛亚胺磷酸吡哆醛磷酸吡哆胺醛亚酮 氨基酸的脱氨基作用氨基酸的脱氨基作用30.2.1.2 30.2.1.2 葡萄糖葡萄糖- -丙氨酸循环，氨运入肝脏丙氨酸循环，氨运入肝脏有一组肌肉氨基酸转氨酶，以丙酮酸为酮酸底物。 氨基酸转氨 氨基 （转氨酶） 丙氨酸 （血液 肝脏）丙酮酸（ 糖异生） 葡萄糖 丙酮酸 葡萄糖葡萄糖- -丙氨酸循环丙氨酸循环起着将氨运入肝脏的作用。 30.2.2 30.2.2 氧化脱氨基作用：氧化脱氨基作用： 谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶 H2NCHCCH2OHOCH2COHOOCCCH2OHOCH2COHO+NAD(P)+NAD(P)H + H+NH

6、4+30.2.3 30.2.3 其他的脱氨基作用其他的脱氨基作用 L-氨基酸氧化酶和 D-氨基酸氧化酶 氨基酸 + FAD + H2O -酮酸 + NH3 + FADH2FADH2 +O2 FAD +H2O230.2.4 30.2.4 联合脱氨基作用联合脱氨基作用 *以谷氨酸脱氢酶为主的以谷氨酸脱氢酶为主的 联合脱氨基作用联合脱氨基作用 -氨基酸-酮酸-酮戊二酸谷氨酸转 氨酶谷氨酸脱氢酶NH3+NAD(P)H2NADP+嘌呤嘌呤核苷酸核苷酸的的联合联合脱氨基脱氨基作用作用30.2.5 30.2.5 氨基酸的脱羧基作用氨基酸的脱羧基作用 机体内部分氨基酸可脱羧基生成一级胺脱羧酶脱羧酶催化磷酸吡哆

7、醛磷酸吡哆醛为辅酶HCNH2COOHROCRH+HCNCOOHCRHRCNHCRHRCRHOCNH2HR+醛亚胺磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛HH+H2OCO2H2O氨基酸的脱羧基作用氨基酸的脱羧基作用氨基酸氨基酸 一级胺一级胺 作用作用 L-谷氨酸谷氨酸 -氨基丁酸氨基丁酸 神经递质神经递质组氨酸组氨酸 组胺组胺 降低血压降低血压酪氨酸酪氨酸 酪胺酪胺 升高血压升高血压氨基酸的脱羧基作用氨基酸的脱羧基作用 脱羧后的产物脱羧后的产物30.2.6 30.2.6 氨的命运氨的命运 氨对生物体是有毒的物质，尤其是高等动物的脑对氨极为敏感，血液中1%的氨就可引起中枢神经系统中毒。因此，排氨是生物维持正常生命活动

8、所必需的。氨的命运氨的命运 生物排氨生物排氨有些 微生物 游离氨游离氨用于合成，多余的排到周围环境中。某些水生动物以氨的形式将氨排出体外： 为排氨动物为排氨动物绝大多数陆生动物将脱下的氨转变为尿素： 排尿素动物排尿素动物鸟和陆生的爬虫类 将氨以尿酸的形式排出： 排尿酸动物排尿酸动物30.230.2.6.1 .6.1 氨的转运氨的转运 谷氨酰胺合成酶氨酰胺合成酶NH4+谷氨酸 +ATP - 谷氨酰胺 +ADP +Pi +H+ 谷氨酰胺中性无毒，易通过细胞膜。谷氨酰胺由血液到肝脏： 谷氨酰胺酶 谷氨酰胺 + H2O 谷氨酸+NH4+ 30.2.6.2 30.2.6.2 氨的排泄氨的排泄 排氨动物排

9、氨动物排尿素动物排尿素动物 尿素循环尿素循环 30.3 30.3 尿素的形成尿素的形成30.3.1 30.3.1 尿素循环的发现尿素循环的发现 尿素循环是最早发现的代谢循环。尿素循环是最早发现的代谢循环。 Sir Hans Adolf Krebs The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1953 尿素循环的发现尿素循环的发现 19321932年年Krebs Krebs 和他的学和他的学生观察到，向悬浮有肝生观察到，向悬浮有肝脏切片的缓冲液中加入脏切片的缓冲液中加入鸟氨酸鸟氨酸或或瓜氨酸瓜氨酸或或精氨精氨酸酸时，都可显著加快尿时，都可显著加快尿素的合成

10、，而其他任何素的合成，而其他任何氨基酸或含氮化合物都氨基酸或含氮化合物都不能起到上述作用。不能起到上述作用。精氨酸精氨酸+ H2O 鸟氨酸鸟氨酸+尿素尿素较早人们就知道：较早人们就知道： 精氨酸酶精氨酸酶尿素循环的发现尿素循环的发现H2NCHCCH2OHOCH2CH2NHCNH2NHH2NCHCCH2OHOCH2CH2NHCNH2OH2NCHCCH2OHOCH2CH2NH2瓜氨酸鸟氨酸H2NCHCCH2OHOCH2CH2NHCNH2NHH2NCHCCH2OHOCH2CH2NHCNH2OH2NCHCCH2OHOCH2CH2NH2瓜氨酸鸟氨酸H2NCHCCH2OHOCH2CH2NHCNH2NHH2

11、NCHCCH2OHOCH2CH2NHCNH2OH2NCHCCH2OHOCH2CH2NH2瓜氨酸鸟氨酸尿素循环的发现尿素循环的发现 -各化合物的结构关系各化合物的结构关系?30.3.2 30.3.2 尿素循环尿素循环 氨甲酰磷酸合成酶氨甲酰磷酸合成酶I 2ATP +HCO3-+NH3NH3COPH2O3O+ 2ADP+Pi氨甲酰磷酸合成酶I氨甲酰磷酸尿素循环尿素循环（1）尿素的合成）尿素的合成1. 氨的代谢转变氨的代谢转变尿尿 素素 的的合合 成成 氨基酸的氧化途径各异，但他们都集氨基酸的氧化途径各异，但他们都集中形成中形成5 5种产物种产物而进入柠檬酸循环，最而进入柠檬酸循环，最后氧化为水和后

12、氧化为水和COCO2 2。 乙酰乙酰- -CoACoA 草酰乙酸草酰乙酸 -酮戊二酸酮戊二酸 琥珀酰琥珀酰CoACoA 延胡索酸延胡索酸30.4 30.4 氨基酸碳骨架的氧化途径氨基酸碳骨架的氧化途径 形成形成乙酰乙酰- -CoACoA： 丙氨酸、苏氨酸、丝氨酸、丙氨酸、苏氨酸、丝氨酸、 半胱氨半胱氨 酸、甘氨酸、苯丙氨酸酸、甘氨酸、苯丙氨酸 酪氨酸、亮氨酸、赖氨酸、色氨酸酪氨酸、亮氨酸、赖氨酸、色氨酸. .氨基酸碳骨架的氧化途径氨基酸碳骨架的氧化途径 形成形成-酮戊二酸酮戊二酸： 谷氨酸、谷氨酰胺、脯氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、脯氨酸、 组氨酸、精氨酸组氨酸、精氨酸. . 氨基酸碳骨架的氧化途径

13、氨基酸碳骨架的氧化途径 形成形成琥珀酰琥珀酰CoACoA： 异亮氨酸、甲硫氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸、 缬氨酸缬氨酸氨基酸碳骨架的氧化途径氨基酸碳骨架的氧化途径 形成形成延胡索酸延胡索酸： 苯丙氨酸、酪氨酸苯丙氨酸、酪氨酸 形成形成草酰乙酸草酰乙酸： 天冬氨酸、天冬酰胺天冬氨酸、天冬酰胺氨基酸碳骨架的氧化途径氨基酸碳骨架的氧化途径 30.4.1 30.4.1 形成乙酰形成乙酰CoACoA的途径的途径 30.4.1.1 30.4.1.1 经丙酮酸到乙酰经丙酮酸到乙酰CoACoA的途径的途径 丙氨酸丙氨酸 L-丙氨酸+-酮戊二酸 丙酮酸+ 谷氨酸 甘氨酸甘氨酸 甘氨酸 + N5,N10甲烯及四氢叶酸

14、 L-丝氨酸 + 四氢叶酸 此也是丝氨酸合成丝氨酸合成的途径。 氨基酸碳骨架的氧化途径氨基酸碳骨架的氧化途径 甘氨酸的重要作用之一是一碳单位的供体一碳单位的供体 H3N+-CH2-COO- + NAD+ N5,N10甲烯THF+ CO2 +NH4+ +NADH +H+氨基酸碳骨架的氧化途径氨基酸碳骨架的氧化途径 丝氨酸（丝氨酸脱水酶催化） HO-CH2-CHNH3+-COO- CH3-CO-COO- 苏氨酸 （苏氨酸醛缩酶催化） CH3 CHOH- CHNH3+ -COO- H3N+-CH2-COO- + CH3-CHO 乙酰CoA氨基酸碳骨架的氧化途径氨基酸碳骨架的氧化途径 半胱氨酸 半胱氨

15、酸硫酸 亚磺酰丙酮酸 丙酮酸 图30-15氨基酸碳骨架的氧化途径氨基酸碳骨架的氧化途径 30.4.1.2 30.4.1.2 经乙酰乙酰经乙酰乙酰CoACoA 到乙酰到乙酰CoACoA 的途径的途径 有苯丙氨酸、酪氨酸、亮氨酸、赖氨酸及色氨酸。 30-17、18、19、20 氨基酸碳骨架的氧化途径氨基酸碳骨架的氧化途径 30.4.2 30.4.2 -酮戊二酸途径酮戊二酸途径 经-酮戊二酸进入柠檬酸的氨基酸有 谷氨酸、谷氨酰胺、脯氨酸、组氨酸和精氨酸。 图30-23、24、25、26。氨基酸碳骨架的氧化途径氨基酸碳骨架的氧化途径 30.4.3 30.4.3 形成琥珀酰形成琥珀酰CoACoA的途径的

16、途径 甲硫氨酸、异亮氨酸、缬氨酸.30-27、28、29、30氨基酸碳骨架的氧化途径氨基酸碳骨架的氧化途径 试计算：试计算： 一分子谷氨酸完全氧化降解可生成多少一分子谷氨酸完全氧化降解可生成多少ATP ?氨基酸碳骨架的氧化途径氨基酸碳骨架的氧化途径 30.4.4 30.4.4 形成延胡索酸的途径形成延胡索酸的途径 苯丙氨酸和酪氨酸 图30-17、18氨基酸碳骨架的氧化途径氨基酸碳骨架的氧化途径 30.4.5 30.4.5 形成草酰乙酸的途径形成草酰乙酸的途径 天冬酰胺和天冬氨酸 图30-31 氨基酸碳骨架的氧化途径氨基酸碳骨架的氧化途径30.5 30.5 生糖氨基酸和生酮氨基酸生糖氨基酸和生酮

17、氨基酸 生酮氨基酸生酮氨基酸： 苯丙氨酸、酪氨酸、亮氨酸和色氨酸，在分解过程中转变为乙酰乙酰CoA，而乙酰乙酰CoA在动物的肝脏中可转变为酮体，因此这5种氨基酸称为生酮氨基酸。 生糖氨基酸：生糖氨基酸：凡能生成丙酮酸、-酮戊二酸、琥珀酸和草酰乙酸的氨基酸都能生成葡萄糖和糖原，称为生糖氨基酸。生糖氨基酸和生酮氨基酸生糖氨基酸和生酮氨基酸 生酮生糖氨基酸：生酮生糖氨基酸：苯丙氨酸和酪氨酸即可生成酮体又可生成糖，因此称为生酮生糖氨基酸 30.6.1 30.6.1 氨基酸与一碳单位氨基酸与一碳单位30.6 30.6 由氨基酸衍生的其他重要物质由氨基酸衍生的其他重要物质 一碳单位一碳单位：生物化学中将具

18、有一个碳原子的集团称为“一碳单位”或“一碳基团” 生物体内的一碳单位： 亚胺甲基：亚胺甲基： -CHNH 甲酰基：甲酰基：HCO- 羟甲基：羟甲基：-CH2OH 亚甲基（甲叉基，甲烯基亚甲基（甲叉基，甲烯基）：）：-CH2- 次甲基（甲川基）：次甲基（甲川基）：-CH = 甲基：甲基：-CH3由氨基酸衍生的其他重要物质由氨基酸衍生的其他重要物质 可提供一碳单位的氨基酸有 甘氨酸、苏氨甘氨酸、苏氨酸、丝氨酸和组氨酸等酸、丝氨酸和组氨酸等 一碳单位不仅与氨基酸代谢氨基酸代谢密切相关还参与嘌呤和嘧啶的生物合成及其它生物体中嘌呤和嘧啶的生物合成及其它生物体中化合物的合成化合物的合成。 一碳单位的转移靠

19、四氢叶酸四氢叶酸来携带。 图30-32 一碳单位的转移图30-33由氨基酸衍生的其他重要物质由氨基酸衍生的其他重要物质 30.6.2 30.6.2 氨基酸与生物活性物质氨基酸与生物活性物质 生物活性分子生物活性分子 少量就能发挥作用的生物分子称为生物活少量就能发挥作用的生物分子称为生物活性分子。性分子。 由氨基酸衍生的其他重要物质由氨基酸衍生的其他重要物质氨基酸氨基酸转变产物转变产物生物作用生物作用甘氨酸甘氨酸嘌呤碱嘌呤碱肌酸肌酸卟啉卟啉核酸及核苷酸次分核酸及核苷酸次分组织中储能物质组织中储能物质血红蛋白及细胞色素等辅基血红蛋白及细胞色素等辅基丝氨酸丝氨酸 乙醇胺及胆碱乙醇胺及胆碱乙酰胆碱乙酰胆碱磷脂成分磷脂成分神经递质神经递质半胱氨酸半胱氨酸牛磺酸牛磺酸结合胆汁酸成分结合胆汁酸成分天冬氨酸天冬氨酸嘧啶碱嘧啶碱核酸及核苷酸成分核酸及核苷酸成分谷氨酸谷氨酸-氨基丁酸氨基丁酸抑制性神经递质抑制性神经递质组氨酸组氨酸组胺组胺神经递质神经递质氨基酸与生物活性物质氨基酸与生物活性物质酪氨酸酪氨