蛋白质降解与氨基酸代谢

1、蛋白质降解与氨基酸代谢蛋白质降解与氨基酸代谢8.1 蛋白质的消化、吸收与腐败蛋白质的消化、吸收与腐败 Digestion, Absorption and Putrefaction of proteins一、蛋白质的消化一、蛋白质的消化胃蛋白酶胃蛋白酶胰液中的蛋白酶：对肽键有一定的专一性胰液中的蛋白酶：对肽键有一定的专一性内肽酶：胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶内肽酶：胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶外肽酶：羧基肽酶外肽酶：羧基肽酶A和羧基肽酶和羧基肽酶B小肠粘膜细胞中的氨基肽酶和二肽酶小肠粘膜细胞中的氨基肽酶和二肽酶(粘膜细胞粘膜细胞)。碱性氨基酸（碱性氨基酸（Lys、Arg）残基）残基 芳香族氨

2、基酸（芳香族氨基酸（Phe、Tyr）残基）残基 脂肪族氨基酸残基（如脂肪族氨基酸残基（如Val、Leu、Ser等）等）二、氮平衡（二、氮平衡（nitrogen balance）氮平衡氮平衡状态状态进、出氮进、出氮情况情况常见人群常见人群氮的总氮的总平衡平衡摄入氮摄入氮= =排出氮排出氮健康成年人健康成年人氮的正氮的正平衡平衡摄入氮摄入氮排出氮排出氮儿童、青春期青少年、孕妇及儿童、青春期青少年、孕妇及恢复期病人恢复期病人氮的负氮的负平衡平衡摄入氮摄入氮排出氮排出氮长期饥饿、消耗性疾病患者长期饥饿、消耗性疾病患者四、蛋白质的腐败作用四、蛋白质的腐败作用 肠道细菌对未被消化的蛋白质及其消化产肠道细菌

3、对未被消化的蛋白质及其消化产物所起的分解作用，称为腐败作用物所起的分解作用，称为腐败作用（putrefaction）。）。 主要产物：主要产物：NH3、胺类和一些有害物质。、胺类和一些有害物质。三、氨基酸的吸收三、氨基酸的吸收8.2 氨基酸的一般代谢氨基酸的一般代谢 General Metabolism of Amino Acid蛋白质降解：蛋白质降解：不依赖不依赖ATP的过程的过程依赖依赖ATP和泛素的过程和泛素的过程泛素：泛素：是一种参与蛋白质降解的小分子蛋白质。是一种参与蛋白质降解的小分子蛋白质。外源蛋白、膜蛋白及外源蛋白、膜蛋白及长寿命的细胞内蛋白长寿命的细胞内蛋白异常蛋白和短寿命蛋白

4、异常蛋白和短寿命蛋白氨基酸的来源和去路氨基酸的来源和去路 氨基酸代谢库脱氨基作用脱羧基作用NH3 -酮酸酮体氧化供能糖尿素肝胺类CO2转变其他含氮化合物消化吸收分解合成食物蛋白质组织蛋白质 体内合成的非必需氨基酸一、氨基酸的脱氨基作用一、氨基酸的脱氨基作用 转氨基转氨基 氧化脱氨基氧化脱氨基 联合脱氨基联合脱氨基 非氧化脱氨基非氧化脱氨基（一）转氨基作用（一）转氨基作用（transamination） 在转氨酶的作用下，在转氨酶的作用下， -氨基酸的氨基转移到氨基酸的氨基转移到 -酮酸的酮酸的 -碳上，生成相应的氨基酸，而原来的碳上，生成相应的氨基酸，而原来的氨基酸则转变成氨基酸则转变成 -酮

5、酸。酮酸。 CHNH2R1COOHCR2COOHOCR1COOHOCHNH2R2COOH+转氨酶 要点：要点：反应可逆。反应可逆。体内除体内除Lys、Pro和羟脯氨酸外，大多数和羟脯氨酸外，大多数氨基酸都可进行转氨基作用。氨基酸都可进行转氨基作用。转氨酶均以磷酸吡哆醛为辅酶。磷酸吡转氨酶均以磷酸吡哆醛为辅酶。磷酸吡哆醛是哆醛是VB6的衍生物。反应中起传递氨基的衍生物。反应中起传递氨基的作用。的作用。 体内重要的转氨酶体内重要的转氨酶Ala-酮戊二酸-酮戊二酸丙酮酸GluALT草酰乙酸AspGluAST丙氨酸氨基转移酶（丙氨酸氨基转移酶（alanine amino-transferase, AL

6、T或或glutamic pyruvic transaminase, GPT）：）：肝中活性最高肝中活性最高天冬氨酸氨基转移酶（天冬氨酸氨基转移酶（aspartate amino-transferase, AST或或glutamic oxalo-acetic transaminase, GOT）：心肌中活性最高）：心肌中活性最高临床意义临床意义（二）（二）L-谷氨酸氧化脱氨基作用谷氨酸氧化脱氨基作用 NAD +L-谷氨酸脱氢酶NADH+H +ATP、GTPADP、GDP -酮戊二酸L-谷氨酸CCH2CH2CCOOHOOHOCHNH2CH2CH2CCOOHOOHCCH2CH2CCOOHOOHNH+

7、H2O-H2O+ NH3(NADP+) (NADPH+H +)要点：要点：反应可逆。反应可逆。L-谷氨酸脱氢酶为不需氧脱氢酶，辅酶为谷氨酸脱氢酶为不需氧脱氢酶，辅酶为NAD+或或NADP+。此酶分布广泛，但以肝、肾、脑中活性较强。此酶分布广泛，但以肝、肾、脑中活性较强。此酶为别构酶。此反应与能量代谢密切相关。此酶为别构酶。此反应与能量代谢密切相关。 （三）联合脱氨基作用（三）联合脱氨基作用 在转氨酶和谷氨酸脱氢酶的联合作用下，在转氨酶和谷氨酸脱氢酶的联合作用下，使各种氨基酸脱下氨基的过程。它是体内使各种氨基酸脱下氨基的过程。它是体内各种氨基酸脱氨基的主要形式。其逆反应各种氨基酸脱氨基的主要形式

8、。其逆反应也是体内生成非必需氨基酸的途径。也是体内生成非必需氨基酸的途径。+ H2OL-谷氨酸脱氢酶+ NH3-氨基酸 -酮戊二酸L-谷氨酸转氨酶 -酮酸NAD+H2N CHRCOOHCRCOOHONADH + H+CCH2CH2CCOOHOOHOH2N CHCH2H2CCCOOHOOH（四）嘌呤核苷酸循环（四）嘌呤核苷酸循环-氨基酸 -酮戊 二酸谷氨酸转氨酶 -酮酸草酰乙酸Asp苹果酸延胡索酸腺苷酸代 琥珀酸IMPAMPNH3H2OAST腺苷酸 脱氨酶 肌肉中的脱氨基反应肌肉中的脱氨基反应 是一种特殊的联合脱是一种特殊的联合脱氨基作用氨基作用嘌呤核苷酸循环嘌呤核苷酸循环二、二、 - -酮酸的

9、代谢酮酸的代谢 氨基酸 -酮酸NH3合成非必需氨基酸转变成糖和脂肪氧化供能脱掉氨基后的脱掉氨基后的 - -酮酸可转变成：酮酸可转变成： -酮戊二酸酮戊二酸琥珀酰琥珀酰 CoA延胡索酸延胡索酸草酰乙酸草酰乙酸丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoA乙酰乙酰乙酰乙酰 CoA三羧酸循环中间产物三羧酸循环中间产物PEP葡萄糖葡萄糖脂肪酸脂肪酸酮体酮体 生糖氨基酸：在体内能转变成糖的氨基酸。生糖氨基酸：在体内能转变成糖的氨基酸。 生酮氨基酸：在体内能转变成酮体的氨基生酮氨基酸：在体内能转变成酮体的氨基酸。有酸。有Leu和和Lys。 生糖兼生酮氨基酸：既能转变成糖也能转生糖兼生酮氨基酸：既能转变成糖也能转变成酮体的氨基

10、酸。有变成酮体的氨基酸。有Ile、Phe、Tyr、Trp、Thr。丙氨酸、精氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、半胱氨 等等15种种PKU型苯丙酮尿症型苯丙酮尿症苯丙氨酸羟化酶苯丙氨酸羟化酶 氨基酸代谢异常与疾病氨基酸代谢异常与疾病PKU型苯丙酮尿症型苯丙酮尿症脑发育受阻，严重脑发育受阻，严重脑力呆滞，智商脑力呆滞，智商 仅仅有有050苯丙氨酸代谢途径关系到三种遗传病苯丙氨酸代谢途径关系到三种遗传病苯丙氨酸羟化酶苯丙氨酸羟化酶 酪氨酸酶酪氨酸酶 酪氨酸转氨基酶酪氨酸转氨基酶 对羟苯丙酮酸氧化酶对羟苯丙酮酸氧化酶 尿黑酸氧化酶尿黑酸氧化酶 苯丙氨酸酶苯丙氨酸酶 8.3 氨氨 的的 代代 谢谢 Metabo

11、lism of Ammonia血氨氨基酸脱氨基肠道吸收氨肾脏泌氨合成尿素合成Gln合成氨基酸及其它含氮物氨的来源去路氨的来源去路一、体内氨的来源一、体内氨的来源1. 氨基酸脱氨基作用：是主要来源。还有氨基酸脱氨基作用：是主要来源。还有少量胺的氧化。少量胺的氧化。2. 肠道吸收的氨：肠道吸收的氨：4g/日日蛋白质的腐败作用蛋白质的腐败作用肠道尿素的水解肠道尿素的水解尿素肠菌尿素酶2NH3 + CO2H2O 肠道对氨的吸收与肠道肠道对氨的吸收与肠道pH有关：有关：NH4+NH3H+OH- -排出入血3. 肾小管上皮细胞泌氨肾小管上皮细胞泌氨 GlnGlu谷氨酰胺酶H2ONH3碱酸入血NH4+随尿排

12、出CHNH2COOHCH2CH2COOHCHNH2COOHCH2CH2CONH2二、氨的转运二、氨的转运 氨是有毒物质，血中的氨是有毒物质，血中的NH3主要是以无毒主要是以无毒的的Ala及及Gln两种形式运输的。两种形式运输的。 是肌肉与肝之间氨的转运形式。是肌肉与肝之间氨的转运形式。 意义：既使肌肉中的氨以无毒的意义：既使肌肉中的氨以无毒的Ala形式运到肝，形式运到肝，肝又为肌肉提供生成丙酮酸的葡萄糖。肝又为肌肉提供生成丙酮酸的葡萄糖。+ H2ONADH + H+ NH3氨基酸-酮戊 二酸谷氨酸-酮酸NAD+丙酮酸AlaAlaAlaG丙酮酸GG-酮戊 二酸谷氨酸尿素肌肉血液肝（一）丙氨酸（一

13、）丙氨酸-葡萄糖循环葡萄糖循环（二）谷氨酰胺的运氨作用（二）谷氨酰胺的运氨作用 主要是从脑、肌肉等组织向肝或肾运氨。主要是从脑、肌肉等组织向肝或肾运氨。GlnGlu谷氨酰胺酶H2ONH3CHNH2COOHCH2CH2COOHCHNH2COOHCH2CH2CONH2Gln合成酶（脑、肌肉）NH3 + ATPADP + Pi（肝、肾）尿素尿素降低血氨作用降低血氨作用TCA受到干扰受到干扰 -酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸或谷氨酰胺谷氨酸或谷氨酰胺脑细胞功能紊乱脑细胞功能紊乱 Gln即是氨的一种解毒形式，也是氨的储即是氨的一种解毒形式，也是氨的储存和运输形式。存和运输形式。GlnGluH2ONH3CHNH2COOHCH2CH2COOHCHNH2COOHCH2CH2CONH2CHNH2COOHCH2COOHAsp+ATP AMP + PPiCHNH2COOHCH2CONH2Asn+天冬酰胺酶三、尿素的生成三、尿素的生成 是体内解除氨毒的主要方式。也是体内氨是体内解除氨毒的主要方式。也是体内氨