9.-蛋白质分解幻灯片

第九章蛋白质分解和氨基酸代谢生命的物质基础处于经常的动态更新之中生命体的特征1

合成:

氨基酸蛋白质蛋白质更新一般代谢

分解:蛋白质

氨基酸

特殊代谢

特殊的碳骨架氨基(N)(R基团)羧基(CO2)21.维持组织生长、更新与修复(蛋白质特有)2.生成生理活性物质（胺、激素、神经递质）3.蛋白质特殊生理作用（Hb、凝血因子、酶）

4.供能(占总能量的10-15%,可由糖、脂替代）第一节蛋白质的生理功能与营养问题一、蛋白质和氨基酸的主要生理功能3是科技进步的悲哀，还是人类良知的泯灭！“大头娃娃”:奶粉中蛋白质含量不足“婴儿肾结石”:添加了三聚氰胺相同的原因，不同的事件，时跨四年4

二、氮平衡和人体对蛋白质的需要量

1.氮平衡(实验)

评价蛋白质在体内的代谢情况的一种方法

蛋白质中氮含量：16%(平均),1gN=6.25g蛋白质

食物中的含氮物质：主要是蛋白质蛋白质经代谢产生的含氮物经尿、粪、汗排出572.人体对蛋白质的需要量*蛋白质最低分解量:(成人,未摄蛋白质，尿排出N,53mgN/kg)6.2553mgN/kg

60kg=20g*维持氮的总平衡所需蛋白质量:(吸收损耗及aa质的差别)成人补充:30-45g/日*推荐标准:70g/天(成人,1-1.2g/Kg)2-4g/Kg(婴幼儿,儿童)8

三、必需氨基酸与蛋白质的生理价值(1)必需氨基酸

--体内需要，机体不合成,必需食物供给(8种)

Lys,Trp,Phe,Met,Leu,Ile,Val,Thr(2)半必需氨基酸(His、Arg)

--婴幼儿合成少,(3)非必需氨基酸--体内需要，机体能合成，不需食物供给需食物供给9

食物蛋白质所含必需氨基酸数量、种类与人体

收量(4)蛋白质的生理价值—衡量食物蛋白质营养价值高低的指标

(表9-2，p176)蛋白质愈接近,N的保留量愈高,则生理价值高p17510生理价值低混合必需aa营养价值

五、氨基酸制剂的临床应用：

14氨基酸-800：14种(8种必需,芳香族极低)肝硬化

6氨基酸-520:支链氨基酸和鸟、谷、天冬重症肝炎四、蛋白质的互补作用(数量,种类)11第二节

蛋白质的消化、吸收与腐败

一、消化食物蛋白质

胃、小肠(蛋白水解酶)氨基酸,小肽

分子大结构复杂难分解分子小结构简单易吸收,分解抗原性，毒性12口腔：(-)胃：

胃蛋白酶原胃蛋白酶

自身激活

蛋白质

H+

小肠：图9-1图9-2消化产物--氨基酸，少量小肽

未消化蛋白质多肽+(pH1.5-2.5)13

内肽酶●外肽酶

(吸收)

小肠粘膜细胞刷状缘(血液)氨基酸14(外肽酶)(外肽酶)15二、吸收：部位：小肠粘膜上皮细胞形式：氨基酸（血循环）机制：①耗能、需钠的主动转运图9-3,9-4

②γ-谷氨酰基循环图9-5

16粘膜面载体：依赖Na+浆膜面载体：不依赖Na+形成三联体多种载体a.a结构差异17氨基酸浓度小肠粘膜上皮细胞毛细血管肠腔图9-4肠腔中氨基酸吸收时的浓度关系18转肽酶小肠粘膜和肾小管19

大肠杆菌蛋白质及小肽化学变化**

未消化蛋白质肠菌蛋白酶a.a

a.a肠菌中其它酶有毒物质(大肠下部)(脱羧基/脱氨基)三、腐败*95%食物蛋白质可被完全水解未消化/未吸收1.腐败(无氧分解)202.腐败作用时的化学反应(肠菌中其它酶)：①脱羧基：产生胺类（组胺、色胺）②还原脱氨：产生NH3、苯酚、吲哚、

毒性腐败产物粪排出(大部分)

肠道吸收后入肝处理p180P179-180甲烷、乙烷、硫化氢

有毒物质如：NH321腐败产物有益(Vit,脂酸)有害(大多数)组胺,尸胺:降血压酪胺:升血压酪胺

β-多巴胺苯乙胺苯乙醇胺(羟酪胺)类似儿茶酚胺(假性神经递质)干扰儿茶酚胺作用阻碍神经冲动传递抑制大脑功能223.肠道中氨的来源：

血液尿素肠道渗透氨肝(合成尿素)

重吸收(脲酶)(25%)肠道a.

腐败作用时产生b.

尿素的肠肝循环23血液

渗透(25%)

肠道

肾

排出NH2-CO-NH2

NH3

(7g

/天)NH2-CO-NH2

脲酶

NH3肠道重吸收尿素的肠肝循环：(大肠杆菌)(20g)(4g/天)肝脏合成24肠道吸收的NH3(腐败,循环)：血NH3重要来源之一抑制肠菌，降低肠道pH血NH3

严重肝病血NH3

正常人：血NH3肝脏(合成尿素)肝昏迷乳果糖乳酸+醋酸(酸化肠道)25第三节

氨基酸的一般代谢合成体内蛋白质及其它生物分子不能储存

不能排出体外一般代谢一、概述细胞内液血液(外源)(内源)26血浆a.a浓度内源性蛋白质分解各种组织利用稳态平衡*人每天更新机体总蛋白的1％-2％(肌肉蛋白质为主)*a.a分解代谢过程主要在肝脏进行(处理氨)肌肉和肝脏对维持血浆中a.a水平起着重要作用1.血浆a.a浓度及其影响因素：(合成，分解)27a.处于恒定的代谢更新中(合成，分解)

b.各种蛋白质降解速率差别很大2.体内蛋白质的更新：*关键性调节酶的半衰期均较短，如HMG-CoA还原酶*Cyt、LDH—

t1/2>100h*鸟氨酸脱羧酶的半衰期最短(11min)具有重要代谢调节作用的蛋白质的含量改变细胞的代谢与功能快速影响28*严重饥饿导致的骨骼肌蛋白质降解↑c.组织结构的生理性改变→蛋白质降解速率加快*妊娠中的子宫组织等3.细胞内监测和清除需降解蛋白质的机制：泛素:分子量较小(8.5kD)的蛋白质几分子泛素即能引发依赖泛素的蛋白质降解行将降解的蛋白质的标志物蛋白酶体：主要降解异常蛋白和短寿蛋白，消耗ATP294.某些血浆蛋白质的降解:和寡糖链的非还原末端唾液酸部分丢失相关溶酶体中组织蛋白酶：主要降解细胞外来蛋白质、膜蛋白及胞内长寿蛋白不消耗ATP30二、氨基酸脱氨基作用(一)L-谷氨酸氧化脱氨基作用L-谷氨酸氧化脱氨基转氨基联合脱氨基嘌呤核苷酸循环

谷氨酸脱氢酶—最重要的氨基酸氧化脱氢酶

31●线粒体基质中●六个相同亚基，M.W.330,000●

不需氧脱氢酶，NAD+/NADP+●

别构酶：激活剂--ADP，GDP●

催化反应可逆●

特异性强，分布广泛，肝中含量最丰富

特点：321.

转氨酶作用下，α-氨基酸

α-酮酸α-氨基酸α-酮酸α-酮酸α-氨基酸α-酮酸α-氨基酸(二)转氨基作用

33

2.转氨酶的特点:分布广泛催化大多数aa转氨基(除Lys,Thr,Pro)催化反应可逆

合成非必需aa的重要途径

343.体内重要的转氨酶：(1)丙氨酸氨基转移酶表9-4(alaninetransaminaseALT/GPT)：

Glu+丙酮酸α-酮戊二酸+Ala肝细胞中酶，肝损伤ALTALT35(2)天冬氨酸氨基转移酶(aspartatetransaminaseAST/GOT)：

Glu+草酰乙酸α-酮戊二酸+ASP

心肌细胞中酶,心肌损伤ASTAST36(3)转氨酶的辅酶：磷酸吡哆醛与磷酸吡哆胺(传递氨基)3738(接受氨基形式)(供给氨基形式)3940α-氨基酸α-酮酸α-酮酸α-氨基酸*转氨基作用普遍存在,转移大多数a.a的氨基仅转移氨基,并未真正脱去氨基41

*谷氨酸氧化脱氨基作用酶广泛存在,但仅作用于L-谷氨酸脱去氨基42(三)联合脱氨基作用

1.转氨基作用和谷氨酸氧化脱氨基作用的偶联

主要的脱氨基方式

反应可逆

合成非必需氨基酸的重要途径

图9-743

转氨酶：摧化大多数aa转氨基谷氨酸脱氢酶：使aa脱去氨基(转变成谷氨酸)(使谷氨酸脱去氨基)44

(四)

嘌呤核苷酸循环

骨骼肌中氨基酸的主要脱氨基方式(谷氨酸脱氢酶活性低)另一种形式的联合脱氨基作用45(五)非氧化脱氨基作用

1.脱水脱氨基

2.直接脱氨基丝氨酸丙酮酸+NH3天冬氨酸延胡索酸+NH3p185p18546三、氨的代谢氨有毒，不能积聚正常人血氨浓度：<0.1mg/100ml肝病变：血氨*有毒废物氨*某些含氮物质氮源经不同途径代谢*排出*利用471.各组织中氨基酸脱氨基3.肾小管上皮细胞分泌氨(谷氨酰胺水解)(一)

氨的来源图9-92.肠道吸收的氨(腐败+肠肝循环)48ab(肠肝循环)肾排出肾排出肾排出肾排出

来源去路运输血尿素49(肾小管上皮细胞)肾小管管腔尿液

H+铵盐(随尿排出)分泌谷氨酰胺谷氨酸代谢性酸中毒时:肾脏增加了其对谷氨酰胺的分解，加速氨的排出，以缓解酸中毒肝腹水病人不宜使用碱性利尿剂50ab(肠肝循环)肾排出肾排出肾排出肾排出

来源去路运输谷氨酰胺和丙氨酸形式

图9-9(二)体内氨的运输

51

1.谷氨酰胺转运氨

(1)生成:

脑、肌肉中：谷氨酰胺合成酶活性较高图9-952ab(肠肝循环)肾排出肾排出肾排出肾排出

来源去路运输53

谷氨酰胺

—

氨的暂时储存和运输形式图9-9(2)转运:尿素铵盐谷氨酰胺酶血循环(肝)合成含氮物(嘌呤/嘧啶/蛋白质)肝肾氨谷氨酰胺(肾)肾排出54（CO2+谷氨酰胺）555)在血液中浓度远高于其它氨基酸谷氨酰胺的代谢特点:1)是机体解除氨毒的方式之一(NH3的去路之一)

2)

氨的暂时储存和运输形式3)

合成蛋白质/某些含N化合物的原料

4)

调节体内酸碱平衡(NH3+H+)图10-1562.葡萄糖-丙氨酸循环(丙氨酸形式运输氨)丙氨酸是NH3的另一种运输和暂时储存形式57*氨作为废物排出体外(不同动物,不同形式)#直接排氨#转变成尿酸排出#尿素形式排出(人/其它哺乳动物)

(铵盐形式–少量)

(三)尿素的合成(NH3的去路)58ab(肠肝循环)肾排出肾排出肾排出肾排出

来源去路运输59

NH3最主要的去路—合成尿素尿素—氨代谢终产物，无毒，溶于水,肾排出，占成人排出氮的80-90%1.生成部位：肝(主要),

肾(甚微)2.合成过程：鸟氨酸循环(ornithinecycle)3.

原料：NH3(×2)CO2(×1)60

·NH2-CO-NH22德国，HansKrebs,19326115NH4ClNaH14CO3饲犬15NH2-14CO-15NH2(尿排出)(NaOH+

CO2)(NH3

+HCl)62(1)氨基甲酰磷酸的合成:(线粒体)氨甲酰磷酸合成酶I–别构酶N-乙酰Glu(AGA)–别构激活剂氨基甲酰磷酸63*氨甲酰磷酸合成酶I:#肝线粒体中最丰富的酶之一#占线粒体基质内总蛋白质的20％以上#别构酶*两种氨基甲酰磷酸合成酶(合成酶I和Ⅱ)64氨甲酰磷酸合成酶

IIINH3谷氨酰胺线粒体胞质/AGA(别构剂)尿素嘧啶p188p207(原料)(原料)(终产物)(终产物)65重要酶酸UMP原料嘧啶环dTMP***66(2)瓜氨酸的合成:(线粒体)

67

ASAS·268(3)精氨酸的合成(胞质)

氨基供体瓜氨酸进胞质,氨基化生成精氨酸(氨基来自Asp)69*精氨酸代琥珀酸合成酶(限速酶)

(argininosuccinate

synthetase,ASAS)*精氨酸代琥珀酸裂解酶

(argininosuccinate

lyase,ASAL)#

需2个酶催化:70

ASAS·氨基供体：天冬氨酸天冬氨酸生成：草酰乙酸+谷氨酸天冬氨酸多种氨基酸的氨基谷氨酸的氨基转氨酶转氨酶271(4)精氨酸水解成尿素(胞质)鸟氨酸、赖氨酸：精氨酸酶的抑制剂

72(5)总反应：

NH3

+CO2

+天冬氨酸+3ATP

+2H2O

ASAS尿素+延胡索酸+2ADP+AMP+4Pi273*尿素的生物合成是一循环过程#鸟氨酸重新生成#无鸟、瓜、精的丢失/增加#消耗了NH3、C02、ATP和天冬氨酸#尿素中两个氨基:

直接或间接来自各种氨基酸的氨基74*形成一分子尿素:清除两分子氨和一分子C02消除氨毒,减少C02的酸性作用*合成尿素过程:耗能,4个高能键/1分子尿素*延胡索酸:每一个循环独立运转,联系程度取决于关键性中间产物在线粒体和胞质之间转运情况连接鸟氨酸循环和三羧酸循环,75

ASAS·276(6)尿素合成调节

a.食物：

如：长期饥饿时合成尿素的酶水平饮食变化大时鸟氨酸循环中的酶浓度(10-20倍)

摄入高蛋白尿素合成

(动物实验)77b.氨基甲酰磷酸合成酶I的影响

ArgAGA合成酶氨基甲酰磷酸合成酶ICO2+氨基甲酰磷酸NH3AGA(N-乙酰Glu）谷氨酸乙酰CoA+(尿素中N的主要来源)78

ASAS·转氨酶转氨酶279c.鸟氨酸循环的中间物(鸟,瓜,精)促进尿素合成

d.精氨酸代琥珀酸合成酶--限速酶

(7)

尿素合成的生理意义:

解除氨毒--将有毒的氨转变为无毒尿素排出 精氨酸鸟氨酸循环(AGA合成酶)图9-1280-酮戊二酸谷氨酸-酮戊二酸NADH+NH3能量谷氨酸+NH3+ATP

谷氨酰胺

过量的氨脑组织中ATP含量血氨

谷氨酸相对不足谷氨酰胺生成障碍a.(脑组织中)(8)血氨升高和肝昏迷**ATP含量81补充-酮酸(与必需氨基酸相应)谷氨酸-氨基丁酸(抑制性神经递质)

谷氨酸-氨基丁酸b.-CO2脑组织对氨的敏感性反应↑神经递质耗尽限制高蛋白摄入补充精氨酸诱发肝昏迷治疗时注意点C.ATP生成抑制肠菌，降低肠道pH假神经递质82三、α-酮酸的代谢(三条去路)细胞内液血液(外源)(内源)83

Gluα-酮戊二酸草酰乙酸ASPTCA循环α-酮酸加氨转氨非必需氨基酸Ala丙酮酸α-酮戊二酸GluTCA循环1．合成非必需氨基酸84生糖兼生酮aa--

脱去-NH2,其α-酮酸可转变为糖,脂肪/酮体

(Ile、Phe、Trp、Tyr、Lys)生酮氨基酸--脱去-NH2,其α-酮酸可转变(ketogenic为乙酰CoA进而生成脂肪或酮体

aminoacid)

(Leu)2．转变为糖/脂肪

(p192,表9-6)

生糖氨基酸--

脱去-NH2,其α-酮酸可转变为糖(glycogenic(Ala,Arg,Asp等13种)aminoacid)85生糖兼生酮生酮氨基酸生糖兼生酮8687

-NH2(糖,脂/酮体,TCA)不同中间产物糖,脂/酮体

氨基酸(R基团差异)

不同α-酮酸

转变TCA循环:联系糖、脂、蛋白质相互转变的重要枢纽88TCA循环:联系糖、脂、蛋白质相互转变的重要枢纽893.氧化供能：经三羧酸循环

氨基酸

脱-NH2

脱CO2

α-酮酸

胺类

非必需氨基酸转变为糖、脂

TCA循环氧化分解

90

1.酶与辅酶

酶--氨基酸脱羧酶类（aminoaciddeoarboxylases）

四.氨基酸的脱羧基作用氨基酸胺类(重要生理功能)脱羧CO2辅酶--磷酸吡哆醛(VitB6)

91胺类磷酸吡哆醛92

(1)γ-氨基丁酸

(γ-aminobutyricacid,GABA）

a.由谷氨酸生成(p193)b.谷氨酸脱羧酶--脑组织中活性最高c.GABA--抑制性神经递质d.临床给呕吐病人服B6的机理

2.几种氨基酸脱羧基后生成的重要物质93(2)5-羟色胺（5-hydroxytrptamine）

5-羟色胺:神经递质,b.强烈缩血管作用c.能调节人的情绪大脑5-羟色胺水平低易冲动、好斗a.由色氨酸生成(p194)5-羟色胺不能通过血脑屏障94

(3)牛磺酸

(taurine)a.由半胱氨酸生成(p194)b.结合胆汁酸的组分(4)组胺（histamine）(p194)a.

由组氨酸脱羧生成(自体活性物质)b.

扩血管作用

95c.刺激胃酸分泌*存在肥大和嗜碱性粒细胞颗粒中(皮肤、支气管粘膜、肠粘膜和神经系统含量多)*理化刺激/过敏反应细胞脱颗粒，组胺释放96(5)多胺（polyamine）(p195)

a.

含有3个或3个以上氨基的化合物

b.精胺、精脒--鸟氨酸的代谢产物

c.功能：

促进核酸与蛋白质的合成，促进细胞增殖97

特殊碳骨架特殊代谢(四种类型)(非必需-简单,必需-复杂)第四节个别氨基酸的代谢(R基团)98一、一碳单位及代谢⑴某些氨基酸在代谢过程中生成的,由FH4携带的,含一个碳原子的有机基团

包括：甲基(-CH3)、亚甲基(-CH2-)、

次甲基(-CH=)、甲酰基(H)、

亚氨甲基(-CH=NH)

O*一碳单位不能以游离形式存在C99(2)一碳单位的载体

--FH4b.一碳单位+FH4活性一碳单位参与核酸合成(3)一碳单位来源、互变及利用：

来源：Ser、Gly、His、Trp

(p196)c.甲基载体--FH4，S-腺苷甲硫氨酸a.携带位置：N5、N10

(图5-19)100****19N5,N10-CH2

-FH4101原料载体

合成核苷酸甲硫氨酸代谢机体在合成嘌呤、嘧啶时，需要一碳单位，

这些一碳单位来自某些a.a的代谢甲硫氨酸102一碳单位在核酸生物合成中占有重要地位乙酰辅酶A:联系糖、脂和蛋白质代谢中起枢纽作用一碳单位:在氨基酸和核酸代谢方面起重要的联接作用(图6-7)103-9104

(4)一碳单位生理功能l.参与嘌呤环合成2.为甲硫氨酸合成提供甲基

(图9-15)(图10-1)105原料载体

合成核苷酸甲硫氨酸代谢机体在合成嘌呤、嘧啶时，需要一碳单位，

这些一碳单位来自某些a.a的代谢甲硫氨酸106二、含硫氨基酸的代谢

(一)甲硫氨酸和转甲基作用1.Met是必需氨基酸3种：Met、Cys、胱氨酸

1072.S-腺苷甲硫氨酸结构3.S-腺苷甲硫氨酸--

Met提供甲基的形式图9-16加腺苷提供甲基腺苷活性甲基B12转甲基半胱氨酸1084.S-腺苷甲硫氨酸参与的代谢a.活泼甲基的供体,参与多种物质生物合成*去甲肾上腺素肾上腺素*乙醇胺胆碱*胍乙酸肌酸

p139图P301图16-5b.修饰蛋白质和核酸--影响功能c.消除活性或毒性--参与生物转化109CO2165110p139乙醇胺胆碱111体内ATP储存形式112转甲基甲硫氨酸合成缺乏FH4DNA合成障碍巨幼细胞性贫血(图9-16)补充甲硫氨酸(Met的重复利用)５.甲硫氨酸循环的生理意义：维生素B12:N5-CH3-FH4转甲基酶的辅酶B12(图9-15)(参与嘧啶合成)图9-16113加腺苷提供甲基腺苷活性甲基B12转甲基半胱氨酸114原料载体

合成核苷酸甲硫氨酸代谢机体在合成嘌呤、嘧啶时，需要一碳单位

这些一碳单位来自某些a.a的代谢甲硫氨酸115

还原氧化氧化脱羧p197半胱氨酸残基中巯基--巯基酶活性(LDH)

(二)半胱氨酸与胱氨酸代