蛋白质和氨基酸的代谢课件

第一节蛋白质的降解一.蛋白质的生理功能

1、维持细胞组织的生长、更新和修补；

2、参与多种重要的生理活动酶、多肽激素、抗体、调节蛋白、肌肉收缩、血液凝固、胺类神经递质等；

3、氧化供能：17.19kJ（4.1kCal）/g蛋白质*食物蛋白质的互补作用：

营养价值较低的食物蛋白质合理搭配、混合食用，从而互补必需氨基酸的不足，提高蛋白质营养价值的作用。如：谷类蛋白质：赖氨酸少，色氨酸多豆类蛋白质：赖氨酸多，色氨酸少二.蛋白质的需要量2、氮平衡氮的总平衡：摄入氮=排出氮（正常成人）1、生理需要量成人：分解20g/日 最低需30-50g/日 我国营养学会推荐80g/日氮的负平衡：摄入氮<排出氮(饥饿、消耗性疾病)正氮平衡：摄入氮>排出氮(儿童、孕妇和恢复期病人)第一节蛋白质的降解一、蛋白质降解的特性

1、细胞有选择地降解非正常蛋白质；

2、正常细胞内蛋白质被排除的速度是由它们的特性所决定的；

3、细胞中蛋白质降解的速度还与它的营养及激素状态有关。二、蛋白质降解的反应机制

1.溶酶体降解蛋白质体系溶酶体（lysozyme）含有50多种水解酶，可降解包括膜蛋白、细胞外的蛋白质以及长半寿期的蛋白质。分解方式：

a.自噬泡：将待分解物纳入，将其分解。

b.包吞作用：将细胞外蛋白质引入，再分解。ATP—依赖性的蛋白质降解体系工作程序a.被选定降解的蛋白质以共价键与泛肽连接“Ubiquitin”在ATP水解推动下与泛肽活化酶（E1）偶联——与泛肽携带蛋白（E2）结合——经泛肽蛋白连接酶（E3）催化，泛肽与宣布无用的蛋白质上的lys的ε氨基形成异肽键。一般情况下是若干个泛肽分子形成的多聚体与那些宣布无用的蛋白质相连接。b.泛肽连接的蛋白质由蛋白水解酶体降解先在复合体上降解为小的肽段、释放——由细胞溶胶中的肽酶水解为氨基酸。

三、外源蛋白质的需要及其消化1.成人每天需要80g左右的蛋白质补充。2.蛋白质在高等动物体内的消化吸收.食物中的蛋白质胃多肽小肠氨基酸胃蛋白酶*多种酶血液全身各组织合成机体蛋白质分解代谢C2O、H2O、ATP糖、脂肪

糜蛋白酶（MW23500）一些蛋白水解酶原的激活

胃蛋白酶、HCl氨基末端

胃蛋白酶（MW33000）

胰蛋白酶原（MW24000）

胰蛋白酶（MW23200）胰蛋白酶胰蛋白酶糜蛋白酶原（MW24000）SSSSS—SS--S--肠激酶（或胰蛋白酶）42aa3.蛋白质的消化：特异蛋白水解酶作用

胃蛋白酶：色、苯丙、酪、蛋、亮胰蛋白酶：精、赖糜蛋白酶：苯丙、酪、色弹性蛋白酶：脂肪族氨基酸残基氨基肽酶：除脯氨酸外任何氨基酸残基（氨基端）羧基肽酶A：除精、赖、脯外氨基酸残基（羧基端）羧基肽酶B：精、赖（羧基端）

氨基肽酶内肽酶羧基肽酶H2N-CH-CO-NH-CH…NH-CH-CO-NH-CH-CO…NH-CH-CO-NH-CH-COOHR1R2R3R4R5R6

二肽酶

氨基酸+H2N-CH-CO-NH-CH-COOHRR

氨基酸（三）.其他有害物质的生成:

苯酚、吲哚、甲基吲哚、硫化氢一、转氨基作用

在转氨酶的催化下，α-氨基酸的氨基转移到α-酮酸的酮基碳原子上，结果原来的α-氨基酸生成相应的α-酮酸，而原来的α-酮酸则形成了相应的α-氨基酸，这种作用称为转氨基作用或氨基移换作用。转氨酶（辅酶：磷酸吡哆醛）R1|H-C-NH2+|COOHR2|H-C-NH2|COOHR2|C=O|COOHR1|C=O+|COOH转氨酶

具有优势的酮酸是α-酮戊二酸，经转氨后形成谷氨酸。转氨作用的意义将不同氨基酸的氨基集中成为谷氨酸的氨基。谷氨酸在生物合成中提供氨基，也可通过排泄系统将氮排出体外。二、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α-酮酸的过程称为氧化脱氨基作用。主要有以下两种类型：（肝细胞线粒体中、肾脏细胞中）

α-氨基酸

氨基酸氧化酶（FAD、FMN）α-酮酸

R-CH-COO-

NH+3

|

R-C-COO-+NH3O||H2O+O2H2O2

L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸+H2O-酮戊二酸+NH3NAD（P）+NAD（P）Ha.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H20+NAD+NH3+NADHα-酮酸α-氨基酸α-酮戊二酸L-谷氨酸b.转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联α-氨基酸α-酮酸α-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*-酮酸的代谢

1.生成非必需氨基酸；2.转变成糖和脂类；3.氧化供能

氨基酸生糖及生酮性质的分类--------------------------------------------------------------------------------

类别氨基酸--------------------------------------------------------------------------------生糖氨基酸

甘、丝、缬、精、半胱、脯、羟脯、丙、组、谷、谷氨酰胺、天冬、天冬酰胺、蛋生酮氨基酸亮、赖生糖兼生酮氨基酸异亮、苯丙、酪、苏、色---------------------------------------------------------------------------------（一）、葡萄糖-丙氨酸循环将氨运入肝脏丙酮酸丙氨酸血液氨基转移酶肌肉中释放肝脏转氨作用丙酮酸葡萄糖糖异生糖酵解氨基酸最后以氨或天冬氨酸告终，产物用于尿素的形成。*氨基酸转移酶肌肉中有，心肌含量丰富。（二）.谷氨酰胺的运氨形式COOH

CONH2||（CH2）2NH3+ATPADP+Pi（CH2）2|谷氨酰胺合成酶

|CHNH2CHNH2|

谷氨酰胺酶

|COOHNH3H2OCOOHL-谷氨酸谷氨酰胺脑，肌肉肝，肾谷氨酰胺：氨的解毒产物，氨的贮存和运输形式

体内氨的来源1.氨基酸脱氨基以及胺、嘌呤、嘧啶的分解胺氧化酶

RCH2NH2

RCHO+

NH32.肠道吸收

碱性NH4

NH3

吸收

酸性+3.肾脏产生

肾小管H+NH4

尿谷氨酰胺谷氨酸+NH3OH-

血+3.尿素的形成——尿素循环a、概念

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。b、总反应和过程NH3+CO2+3ATP+天冬氨酸+2H2O

NH2-CO-NH2+2ADP+2+AMP+PPi+延胡索酸酶c、合成部位：肝脏d、合成机理:鸟氨酸循环鸟氨酸瓜氨酸精氨酸尿素+H2O-H2O+-NH2

-H2O+NH3+CO2

图尿素生成的鸟氨酸循环NH2NH2||C=OC=NH||NH2NHNH|||（CH2）3

（CH2）3

（CH2）3|||CH-NH2CH-NH2CH-NH2|||COOHCOOHCOOH鸟氨酸瓜氨酸精氨酸

鸟氨酸氨基甲酰转移酶瓜氨酸尿素

(线粒体)氨基甲酰磷酸天冬氨酸氨基甲酰转移酶氨甲酰天冬氨酸嘧啶

(胞液)

2.瓜氨酸的合成部位：线粒体NH2|C=O|NH2NH||（CH2）3+NH2

鸟氨酸氨基（CH2）3||甲酰转移酶|

CH-NH2C=OCH-NH2+H3PO4

|||COOHO-PCOOH鸟氨酸氨基甲酰磷酸瓜氨酸

4、精氨琥珀酸酶的作用部位：细胞溶胶5.尿素生成部位：胞液NH2|C=NH|NHNH2||(CH2)3NH2(CH2)3|精氨酸酶

||CH-NH2+H2OC=O+CH-NH2

|||COOHNH2COOH精氨酸尿素鸟氨酸12345五.尿素循环的调节

a.氨基甲酰磷酸合成酶I对尿素合成的影响乙酰CoA谷氨酸N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸合成酶精氨酸激活氨基甲酰磷酸合成酶I变构激活b.底物浓度控制尿素循环中的其他酶c.其他物质对尿素合成的调节①物质代谢相互联系的影响②氨代谢的其他途径可影响尿素的合成：如谷氨酰胺和谷氨酸的生成b.底物浓度控制尿素循环中的其他酶

ＧＰＴ谷氨酸＋丙酮酸ａ－酮戊二酸＋丙氨酸

ＧＯＴ谷氨酸＋草酰乙酸ａ－酮戊二酸＋天冬氨酸

谷丙转氨酶：glutamicpyruvictransaminase(GPT)

（丙氨酸转氨酶alaninetransaminase,ALT)谷草转氨酶：glutamicoxaloacetictransaminase(GOT)(天冬氨酸转氨酶aspartatetransaminase,AST)六.氨基酸的脱羧基作用1、概念

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:3、脱羧产物的进一步转化（次生物质代谢）（一）.γ-氨基丁酸

COOH|(CH2)2COOH|L-谷氨酸脱羧酶|CH-NH2(CH2)2|CO2

|

COOHCH2NH2

L-谷氨酸γ-氨基丁酸γ-氨基丁酸:γ-aminobutyricacid,GABA

抑制性神经递质（二）.牛磺酸

CH2SHCH2SO3H|3[O]|磺酸丙氨酸脱羧酶

CH2SO3HCH-NH2CH-NH2|||CO2CH2NH2COOHCOOH

L-半胱氨酸磺酸丙氨酸牛磺酸

牛磺酸：胆汁酸的组成成分（三）.组胺

组氨酸脱羧酶

HC=C-CH2CHCOOHHC=C-CH2CH2NH2|||CO2||HNNNH2HNNCCHH

L-组氨酸组胺组胺：血管舒张剂（四）.5-羟色胺5羟色胺：抑制性神经递质；收缩血管作用七.高氨血症和氨中毒正常血氨浓度：<0.1mg/dl(0.6mol/L)肝功损伤尿素合成血氨脑a酮戊二酸（与氨生成谷氨酸）肝昏迷脑功能ATP生成三羧酸循环

第三节氨基酸碳骨架的分解代谢一、氨基酸碳骨架的代谢途径（1）再氨基化生成氨基酸（2）转变成糖或脂肪生糖氨基酸和生酮氨基酸（3）氧化成CO2和H2O二、分解部位主要在肝脏，次之在肾脏，肌肉中少见。草酰乙酸磷酸烯醇式酸-酮戊二酸天冬氨酸天冬酰氨丙酮酸延胡索酸琥珀酰CoA乙酰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色氨酸苏氨酸甘氨酸丝氨酸半胱氨酸谷氨酸谷氨酰胺精氨酸组氨酸脯氨酸异亮氨酸亮氨酸缬氨酸苯丙氨酸酪氨酸天冬氨酸异亮氨酸甲硫氨酸缬氨酸葡萄糖柠檬酸三、氨基酸碳骨架进入三羧酸循环的途径1234⑤⑥四.一碳单位的代谢

1.定义：某些氨基酸代谢过程中所产生的含有一个碳原子基团的总称.包括：甲基(-CH3),甲烯基(-CH2-),甲炔基(-CH=),甲酰基(-CHO),亚氨甲基(-CH=NH)等。2.载体四氢叶酸是携带一碳单位的载体.

二氢叶酸还原酶二氢叶酸还原酶叶酸二氢叶酸四氢叶酸

NADPHNADP+NADPHNADP++H++H+

3.来源:

丝氨酸、甘氨酸、组氨酸、色氨酸CH2OH|

丝氨酸羟甲基转移酶CHNH2+FH4N5,N10-CH2-FH4+CH2NH2|-H2O|COOHCOOH丝氨酸甘氨酸CH2NH2|甘氨酸裂解酶系COOH+FH4CO2+NH3+N5,N10-CH2-FH4NAD+NADH+H+甘氨酸

N10-CHO-FH4N10甲酰四氢叶酸N5,N10=CH-FH4N5,N10甲炔四氢叶酸N5,N10-CH2-FH4N5,N10甲烯四氢叶酸N5-CH3-FH4N5甲基四氢叶酸+NH3

N5-CH=NH-FH4-NH3

N5亚氨甲基四氢叶酸NADPH+H+NADP+NADH+H+NAD+H+H2O不可逆4.一碳单位的相互转变5.一碳基团的来源与转变S-腺苷蛋氨酸N5-CH2-FH4N5N10-

CH2-FH4N5，N10=CH-FH4

N10-CHO-FH4N5，

N10-CH2-FH4还原酶N5，

N10-CH2-FH4脱氢酶环水化酶

丝氨酸

组氨酸苷氨酸参与

甲基化反应为胸腺嘧啶合成提供甲基参与嘌呤合成FH4FH4FH4

HCOOHH2ONAD+NDAH+H+NAD+NDAH+H+H+参与嘌呤合成6.氨基酸代谢库(metabolicpool)：体内所有游离氨基酸的总称肌肉50%肝脏10%肾脏4%血浆1-6%五、氨基酸与生物活性物质1.儿茶酚胺与黑色素的合成儿茶酚胺：多巴胺、去甲肾上腺素、肾上腺素

酪氨酸Dopa（多巴）多巴胺OHCOOHCOOHCH2NH2

||CO2|CHNH2酪氨酸羟化酶CHNH2CH2|||CH2CH2

||OH

HOHOOH限速酶CH2NH2CH2NH——CH3

|S腺苷蛋氨酸S腺苷同型半胱氨酸

|CHOH

CHOH||

HOHOOHOH去甲肾上腺素肾上腺素2、色氨酸的代谢

5羟色胺色氨酸一碳单位核酸代谢丙酮酸糖代谢乙酰乙酰辅酶A脂代谢

表氨基酸衍生的重要含氮化合物------------------------------------------------------------------------------------------------

化合物生理功能氨基酸前体------------------------------------------------------------------------------------------------嘌呤碱含氮碱基，核酸合成天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸嘧啶碱含氮碱基，核酸合成天冬氨酸卟啉化合物血红素、细胞色素甘氨酸肌酸、磷酸肌酸能量贮存甘氨酸、精氨酸、蛋氨酸尼克酸维生素色氨酸多巴胺、肾上腺素神经递质、激素苯丙氨酸、酪氨酸去甲肾上腺素甲状腺素激素酪氨酸黑色素皮肤色素苯丙氨酸、酪氨酸5羟色胺