第11章蛋白质的分解代谢课件

1、第11章 蛋白质的分解代谢7/25/20221第一节 蛋白质的消化和吸收第二节 氨基酸的分解第三节 氨基酸分解产物的转化第四节 氨基酸的生物合成目录本章着重讨论蛋白质在机体内的降解，以及氨基酸的分解和合成的共同代谢途径。7/25/20222生物化学 第6章 生物氧化蛋白质消化吸收哺乳动物的胃、小肠中含有胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、羧肽酶、氨肽酶等。经上述酶的作用，蛋白质水解成游离氨基酸，在小肠被吸收。被吸收的氨基酸（与糖、脂一样）一般不能直接排出体外，需经历各种代谢途径。7/25/20223生物化学 第6章 生物氧化第一节 蛋白质的消化和吸收蛋白质的水解酶类/蛋白质的消化过程7/25/2

2、0224生物化学 第6章 生物氧化蛋白质的水解酶类编号 名 称 作 用 特 征-氨酰肽水解酶(-aminoacyl peptide hydrolase)作用于多肽链的N-末端-羧肽水解酶(-carboxyl peptide hydrolase)作用于多肽链的C-末端二羧肽水解酶(depeptide hydrolase)水解二肽7/25/20225生物化学 第6章 生物氧化编号 名 称 作用特征 实例丝氨酸蛋白酶类(serine pritelnase)活性中心含Ser硫醇蛋白酶类(Thiol pritelnase)活性中心含Cys羧基（酸性）蛋白酶类carboxyl(asid) pritelna

3、se活性中心含Asp,最适pH在5以下金属蛋白酶类(metallopritelnase)活性中心含有Zn2+ 、 Mg2+等金属胰凝乳蛋白酶胰蛋白酶凝血酶木瓜蛋白酶无花果蛋白酶菠萝酶胃蛋白酶凝乳酶枯草杆菌蛋白酶嗜热菌蛋白酶7/25/20226生物化学 第6章 生物氧化7/25/20227生物化学 第6章 生物氧化（Phe.Tyr.Trp）（Arg.Lys）糜蛋白酶羧肽酶胰蛋白酶氨肽酶羧肽酶（Glu）消化道内几种蛋白酶的专一性胃蛋白酶弹性蛋白酶7/25/20228生物化学 第6章 生物氧化蛋白质的消化过程7/25/20229生物化学 第6章 生物氧化第二节 氨基酸的分解一、氨基酸代谢概况三、氨基

4、酸的脱羧基作用二、氨基酸的脱氨基作用7/25/202210生物化学 第6章 生物氧化一、氨基酸代谢概况食物蛋白质氨基酸特殊途径-酮酸糖及其代谢中间产物脂肪及其代谢中间产物TCA鸟氨酸循环NH4+NH4+NH3CO2H2O体蛋白尿素尿酸激素卟啉尼克酰胺衍生物肌酸胺嘧啶嘌呤生物固氮硝酸还原（次生物质代谢）CO2胺7/25/202211生物化学 第6章 生物氧化二、氨基酸的脱氨基作用4、非氧化脱氨基作用1、氧化脱氨基作用 2、转氨基作用3、联合脱氨基作用7/25/202212生物化学 第6章 生物氧化1、氧化脱氨基作用氨基酸在酶的催化下脱去氨基生成相应的-酮酸的过程称为氧化脱氨基作用。主要有以下两种

5、类型： -氨基酸 氨基酸氧化酶（FAD、FMN）-酮酸 R-CH-COO- NH+3 | R-C-COO-+NH3 O|H2O+O2H2O2 L-谷氨酸脱氢酶+ H2O+ NH3NAD(P)+NAD(P)H+H+COOHCH2CH2C=OCOOHCOOHCH2CH2CH NH2COOH7/25/202213生物化学 第6章 生物氧化2、转氨基作用在转氨酶的催化下，-氨基酸的氨基转移到-酮酸的酮基碳原子上，结果原来的-氨基酸生成相应的-酮酸，而原来的-酮酸则形成了相应的-氨基酸，这种作用称为转氨基作用或氨基移换作用。7/25/202214生物化学 第6章 生物氧化 -氨基酸1 R1-CH-COO

6、- NH+3 |-酮酸1 R1-C-COO- O| R2-C-COO- O|-酮酸2 R2-CH-COO- NH+3 |-氨基酸2转氨酶（辅酶：磷酸吡哆醛）7/25/202215生物化学 第6章 生物氧化-氨基酸磷酸吡哆醛醛亚胺酮亚胺磷酸吡哆胺磷酸吡哆醛的作用机理-酮酸互变异构7/25/202216生物化学 第6章 生物氧化大多数转氨酶，优先利用-酮戊二酸作为氨基的受体，生成Glu。如丙氨酸转氨酶，可生成Glu，叫谷丙转氨酶（GPT）。肝细胞受损后，血中此酶含量大增，活性高。肝细胞正常，血中此酶含量很低。动物组织中，Asp转氨酶的活性最大。在大多数细胞中含量高，Asp是合成尿素时氮的供体，通过

7、转氨作用解决氨的去向。7/25/202217生物化学 第6章 生物氧化谷丙转氨酶和谷草转氨酶谷丙转氨酶（GPT）谷草转氨酶(GOT)7/25/202218生物化学 第6章 生物氧化3、联合脱氨基作用（1）概念（2）类型a、转氨酶与L-谷氨酸脱氢酶作用相偶联b、转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联转氨基作用和氧化脱氨基作用联合进行的脱氨基作用方式。7/25/202219生物化学 第6章 生物氧化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。 7/25/202220生物

8、化学 第6章 生物氧化转氨酶与L-谷氨酸脱氢酶作用相偶联转氨酶L-谷氨酸脱氢酶H2O+NAD+NH3+NADH-酮酸-氨基酸-酮戊二酸L-谷氨酸7/25/202221生物化学 第6章 生物氧化转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联-氨基酸-酮酸-酮戊二酸谷氨酸草酰乙酸天冬氨酸腺苷酰琥珀酸苹果酸延胡索酸腺苷酸次黄苷酸（骨骼肌、心肌、肝脏、脑都是以嘌呤核苷酸循环的方式为主 ）7/25/202222生物化学 第6章 生物氧化4、非氧化脱氨基作用（1）脱水脱氨（2）脱硫化氢脱氨（3）直接脱氨（4）还原脱氨（5）氧化还原脱氨（6）脱酰胺7/25/202223生物化学 第6章 生物氧化L-丝氨酸和L-苏氨酸的脱

9、氨基是利用脱水方式完成。脱水脱氨7/25/202224生物化学 第6章 生物氧化L-半胱氨酸的脱氨作用是由脱硫氢基酶催化的。脱硫化氢脱氨7/25/202225生物化学 第6章 生物氧化直接脱氨天冬氨酸酶7/25/202226生物化学 第6章 生物氧化在严格无氧的条件下，某些含有氢化酶的微生物，能用还原脱氨基方式使氨基酸脱去氨基。 还原脱氨基作用7/25/202227生物化学 第6章 生物氧化两个氨基酸互相发生氧化-还原反应，分别形成有机酸、酮酸和氨。氧化-还原脱氨基以上的反应中，一个氨基酸是氢的供体，另一个氨基酸是氨的受体。7/25/202228生物化学 第6章 生物氧化谷氨酸胺和天冬酰胺可在

10、谷氨酰胺酶和天冬酰胺酶的作用下，分别发生脱酰胺基作用而形成相应的氨基酸。脱酰胺基7/25/202229生物化学 第6章 生物氧化三、氨基酸的脱羧基作用1、概念3、脱羧产物的进一步转化（次生物质代谢） 氨基酸在脱羧酶的作用下脱掉羧基生成相应的一级胺类化合物的作用。脱羧酶的辅酶为磷酸吡哆醛。直接脱羧 胺羟化脱羧 羟胺 2、类型:7/25/202230生物化学 第6章 生物氧化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-氨基丁酸，是重要的神经介质。His脱羧生成组胺（又称组

11、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。 7/25/202231生物化学 第6章 生物氧化7/25/202232生物化学 第6章 生物氧化氨基丁酸是谷氨酸经谷氨酸脱羧酶催化脱羧的产物，它对中枢神经系统的传导有抑制作用。7/25/202233生物化学 第6章 生物氧化天冬氨酸脱羧酶促使天冬氨酸脱羧形成-丙氨酸，它是维生素泛酸的组成成分。7/25/202234生物化学 第6章 生物氧化组胺可使血管舒张、降低血压，而酪胺则使血压升高。7/25/202235生物化学 第6章 生物氧化如果体内生成大量胺类，能引起神经或心

12、血管等系统的功能紊乱，但体内的胺氧化酶能催化胺类氧化成醛，继而醛氧化成脂肪酸，再分解成二氧化碳和水。7/25/202236生物化学 第6章 生物氧化第三节 氨基酸分解产物的转化一、氨的去路二、氨基酸碳骨架的转化途径三、氨基酸与一碳基团7/25/202237生物化学 第6章 生物氧化一、氨的去路1、氨的排泄方式2、氨的转运 （1）谷氨酰胺形式 （2）丙氨酸形式3、尿素的生成尿素循环4、合成其他含N物质7/25/202238生物化学 第6章 生物氧化氨的毒性血液中1%的氨就可引起中枢神经系统中毒。其机理是：高浓度的氨使TCA中间产物-酮戊二酸转变成L-Glu，使大脑内-酮戊二酸大量减少，甚至缺乏，

13、而导致TCA无法运转，ATP生成受到严重的阻碍，引起脑功能受损。以上反应还使NADPH大量消耗，严重地影响需要还原力(NADPH+H+)反应的正常进行。因此动物体内游离氨形成后需立即进行代谢7/25/202239生物化学 第6章 生物氧化不同动物排泄氨的方式 动物 方式 水生动物 氨 爬虫类 尿酸 鸟 类 尿酸 两栖类 尿素 哺乳类 尿素7/25/202240生物化学 第6章 生物氧化谷氨酸+NH3+ATP谷氨酰氨+ADP谷胺酰氨合成酶（1）谷氨酸形式转运氨7/25/202241生物化学 第6章 生物氧化（2）丙氨酸形式转运氨7/25/202242生物化学 第6章 生物氧化3、尿素的生成（1）

14、尿素循环在排尿动物体内由NH3合成尿素是在肝脏中通过一个循环机制完成的，这一个循环称为尿素循环（鸟氨酸循环）。7/25/202243生物化学 第6章 生物氧化尿素的合成部位：合成在肝脏的线粒体及胞液中，尿素是中性、无毒、水溶性很强的物质。由血液运输至肾，从尿中排出。7/25/202244生物化学 第6章 生物氧化(1) 氨甲酰磷酸的合成CO2 + NH3 + H2O + 2ATP氨基甲酰磷酸合成酶（N-乙酰谷氨酸，Mg2+）COH2NO PO32-+ 2ADP + Pi氨甲酰磷酸反应在线粒体中进行尿素循环分步反应7/25/202245生物化学 第6章 生物氧化(2) 瓜氨酸的合成鸟氨酸氨基甲酰

15、转移酶H3PO4+氨基甲酰磷酸7/25/202246生物化学 第6章 生物氧化(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7/25/202247生物化学 第6章 生物氧化精氨酸延胡索酸精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸代琥珀酸7/25/202248生物化学 第6章 生物氧化(4)精氨酸水解生成尿素尿素鸟氨酸精氨酸7/25/202249生物化学 第6章 生物氧化尿素循环部位肝脏细胞氨基酸（外来的或自身的） -酮戊二酸（转氨作用）谷氨酸谷氨酸酮戊二酸NH4+CO22ADP+Pi+H+2ATPPi鸟氨酸瓜氨酸氨甲酰磷酸Pi瓜氨酸天冬氨酸精

16、氨琥珀酸ATPAMP+PPi延胡索酸鸟氨酸精氨酸H2O尿素消耗4ATP能量7/25/202250生物化学 第6章 生物氧化尿素循环示意图7/25/202251生物化学 第6章 生物氧化（2）总反应和过程NH3+CO2+3ATP+天冬氨酸+2H2O NH2-CO-NH2 + 2ADP +2Pi+ AMP +PPi+延胡索酸循环实质：尿素分子中的两个氮原子，一个来自氨，另一个则来自天冬氨酸，而Asp又由其它aa通过转氨基作用而生成，因此，尿素分子中两个N的来源都直接或间接来自各种aa。7/25/202252生物化学 第6章 生物氧化二、氨基酸碳骨架的转化途径1、再氨基化生成氨基酸2、转变成糖或脂肪

17、生糖氨基酸生酮氨基酸生酮兼生糖氨基酸3、氧化供能生成CO2和H2O7/25/202253生物化学 第6章 生物氧化碳骨架的氧化异柠檬酸柠檬酸延胡索酸苹果酸草酰乙酸CoASH乙酰CoA -酮戊二酸琥珀酰CoA乙酰乙酰CoA苯丙氨酸酪氨酸亮氨酸赖氨酸色氨酸丙氨酸苏氨酸甘氨酸丝氨酸半胱氨酸丙酮酸精氨酸组氨酸谷氨酰胺脯氨酸谷氨酸异亮氨酸甲硫氨酸缬氨酸苯丙氨酸酪氨酸天冬氨酸天冬酰胺7/25/202254生物化学 第6章 生物氧化 丙氨酸色氨酸（一）形成乙酰-CoA7/25/202255生物化学 第6章 生物氧化丝氨酸甘氨酸苏氨酸丝/苏氨酸转羟甲基酶丝氨酸转羟甲基酶乙酰CoA7/25/202256生物化学

18、 第6章 生物氧化 丝氨酸半胱氨酸7/25/202257生物化学 第6章 生物氧化精氨酸谷氨酸脯氨酸（二）形成-酮戊二酸谷氨酸半醛鸟氨酸7/25/202258生物化学 第6章 生物氧化组氨酸-酮戊二酸谷氨酰胺谷氨酸7/25/202259生物化学 第6章 生物氧化同型/高半胱氨酸甲硫氨酸苏氨酸（三）形成琥珀酸-CoA-酮丁酸7/25/202260生物化学 第6章 生物氧化琥珀酸-CoA苏氨酸缬氨酸异亮氨酸7/25/202261生物化学 第6章 生物氧化（4）形成延胡索酸苯丙氨酸酪氨酸对羟苯丙酮酸尿黑酸乙酰乙酸延胡索酸7/25/202262生物化学 第6章 生物氧化（5）形成草酰乙酸天冬酰胺天冬氨

19、酸草酰乙酸7/25/202263生物化学 第6章 生物氧化生糖氨基酸：凡能生成丙酮酸、-酮戊二酸、琥珀酸、延胡索酸、草酰乙酸的aa都称为生糖aa，它们都能生成Glc。如Asp、Asn、Ser、Gly、Thr、Ala、Cys、Glu、Gln、His、Arg、Pro、Met。 生酮氨基酸：Leu、Lys。在分解过程中转变为乙酰乙酰CoA，后者在动物肝脏中可生成乙酰乙酸和-羟丁酸。Phe、Tyr、Ile、Trp是生酮兼生糖aa。 7/25/202264生物化学 第6章 生物氧化一碳基团在代谢过程中，某些化合物（如氨基酸）可以分解产生具有一个碳原子的基团（不包括CO2），称为一碳基团，一碳基团的转移除了和许多氨基酸的代谢直接有关外，还参与嘌呤和胸腺嘧啶及磷脂的生物合成。 一碳基团的转移由相应的一碳基团转移酶催化，其辅酶为FH4 一碳基团和氨基酸代谢-CH=NH 亚氨甲基H-CO- 甲酰基-CH2OH 甲醇基