蛋白质降解和氨基酸的分解代谢

蛋白质降解和氨基酸的分解代谢1第1页，共46页，2023年，2月20日，星期二蛋白质的降解氨基酸的分解代谢尿素的形成氨基酸碳骨架的氧化途径生糖氨基酸和生酮氨基酸氨基酸的衍生物氨基酸代谢缺陷症2第2页，共46页，2023年，2月20日，星期二体内氨基酸代谢概况3第3页，共46页，2023年，2月20日，星期二真核细胞中蛋白质降解的两条途径不依赖ATP的途径，在溶酶体中进行，主要降解外源蛋白、膜蛋白及长寿命的细胞内蛋白。依赖ATP和泛肽的途径，在胞质中进行，主要降解异常蛋白和短寿命蛋白，此途径在不含溶酶体的红细胞中尤为重要。泛肽是一种8.5KD的小分子蛋白质，普遍存在于真核细胞内。一级结构高度保守，能与被降解的蛋白质共价结合，使后者活化，然后被蛋白酶降解。蛋白质的降解4第4页，共46页，2023年，2月20日，星期二蛋白质的消化吸收5第5页，共46页，2023年，2月20日，星期二蛋白水解酶作用示意图氨基酸二肽酶氨基肽酶内肽酶氨基酸+CNH羧基肽酶566第6页，共46页，2023年，2月20日，星期二氨基酸的分解代谢脱氨基作用脱羧基作用氨的代谢碳骨架的去向7第7页，共46页，2023年，2月20日，星期二氨基酸的脱氨基作用体内主要有3种脱氨基方式

1）转氨基作用：氨基转移酶

α-氨基酸

+

α-酮酸

→

α-酮酸

+

α-氨基酸

2）氧化脱氨基作用：氨基酸氧化酶

α-氨基酸+NAD(P)++H2O→α-酮酸+NAD(P)H++H++氨

3）联合脱氨基

a.转氨酶与谷氨酸脱氢酶的联合脱氨基作用：肝肾脑等器官

b.嘌呤核苷酸循环：肌肉8第8页，共46页，2023年，2月20日，星期二

转氨基作用：在转氨酶的催化下，某一氨基酸的-氨基转移到另一种-酮酸的酮基上，生成相应的氨基酸；原来的氨基酸则转变成-酮酸。转氨基作用转氨基作用由转氨酶催化完成9第9页，共46页，2023年，2月20日，星期二谷丙转氨酶（glutamicpyruvictransaminase,GPT，又称ALT)谷草转氨酶（glutamicoxaloacetictransminase,GOT，又称AST）10第10页，共46页，2023年，2月20日，星期二转氨基作用的机制转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛，起传递氨基的作用。11第11页，共46页，2023年，2月20日，星期二正常人各组织GOT及GPT活性(单位/克湿组织)血清转氨酶活性，临床上可作为疾病诊断和预后的指标之一。12第12页，共46页，2023年，2月20日，星期二L-谷氨酸脱氢酶：肝、肾、脑组织广泛存在，是一种不需氧脱氢酶。L-谷氨酸氧化脱氨基作用亚谷氨酸氧化脱氨基作用13第13页，共46页，2023年，2月20日，星期二联合脱氨基作用

两种脱氨基方式的联合作用，使氨基酸脱下α-氨基生成α-酮酸的过程。类型①转氨基作用偶联氧化脱氨基作用②转氨基作用偶联嘌呤核苷酸循环14第14页，共46页，2023年，2月20日，星期二*转氨基作用偶联谷氨酸氧化脱氨基的途径主要在肝、肾等组织内进行。联合脱氨基作用的主要反应途径。体内合成非必需氨基酸的主要途径。15第15页，共46页，2023年，2月20日，星期二malate苹果酸腺苷酸代琥珀酸次黄嘌呤核苷酸

(IMP)腺苷酸代琥珀酸合成酶Α-ketoglutarateα-酮戊二酸AA

Gluα-ketoacidsα-酮酸transaminaseoxaloacetate草酰乙酸AspGOT腺苷酸脱氢酶H2ONH3fumarate延胡索酸腺嘌呤核苷酸(AMP)转氨基偶联嘌呤核苷酸循环muscle16第16页，共46页，2023年，2月20日，星期二氨基酸的脱羧基作用由氨基酸脱羧酶催化，辅酶：磷酸吡多醛（组氨酸不需要此酶）。胺过量将对机体造成伤害，故产生的胺还要进行生物转化。胺→醛→酸→CO2+H2O17第17页，共46页，2023年，2月20日，星期二-氨基丁酸（-aminobutyricacid,GABA）功能：抑制性神经递质18第18页，共46页，2023年，2月20日，星期二组胺（histamine）功能：平滑肌收缩，毛细血管扩张，与过敏反应有关。还可刺激胃蛋白酶及胃酸的分泌。存在于肥大细胞19第19页，共46页，2023年，2月20日，星期二儿茶酚胺（Catecholamines）邻苯二酚帕金森氏病(Parkinsondisease)患者多巴胺生成减少20第20页，共46页，2023年，2月20日，星期二血氨的来源与去路氨的命运21第21页，共46页，2023年，2月20日，星期二氨的转运丙氨酸-葡萄糖循环谷氨酰胺的运氨作用氨在血液中主要以两种形式运输：22第22页，共46页，2023年，2月20日，星期二丙氨酸-葡萄糖循环肌肉中的氨以无毒的丙氨酸形式运输到肝；肝脏为肌肉提供了葡萄糖。23第23页，共46页，2023年，2月20日，星期二谷氨酰胺的运氨作用主要从脑、肌肉等组织向肝、肾运氨脑中解氨毒的一种重要方式是氨的运输形式，也是氨的贮存、利用形式谷氨酸+NH3谷氨酰胺谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi谷氨酰胺酶+

H2O24第24页，共46页，2023年，2月20日，星期二氨的排泄形式氨(铵离子)

大部分水生脊椎动物。释放NH4+到水环境。尿素

大部分陆生脊椎动物，鲨鱼。通过尿液排泄尿素。尿酸

鸟类和爬行类。氨基N转化为嘌呤，嘌呤分解产生尿酸。25第25页，共46页，2023年，2月20日，星期二主要器官：肝脏反应部位：肝细胞线粒体及胞液2NH3+CO2H2N-C-NH2+H2OO尿素循环尿素的形成NH3+CO2+3ATP+天冬氨酸+2H2O

NH2-CO-NH2+

2ADP+2Pi+

AMP+PPi+延胡索酸26第26页，共46页，2023年，2月20日，星期二1932年HansAKrebs及其同事提出了尿素循环鸟氨酸循环Krebs循环27第27页，共46页，2023年，2月20日，星期二鸟氨酸瓜氨酸精氨酸(ornithine)

(citrulline)(arginine)氨甲酰基脒基28第28页，共46页，2023年，2月20日，星期二尿素循环场所：肝细胞原料：CO2，NH3产物：尿素1.氨甲酰磷酸合成酶I2.鸟氨酸转氨甲酰酶3.精氨酸代琥珀酸合成酶4.精氨酸代琥珀酸酶5.精氨酸酶29第29页，共46页，2023年，2月20日，星期二尿素循环和柠檬酸循环的关系30第30页，共46页，2023年，2月20日，星期二*要点

部位：肝细胞线粒体、胞液原料：NH3

、

CO2、ATP、

天冬氨酸2个氮原子，1个来自氨，1个来自天冬氨酸涉及的氨基酸及其衍生物：6种鸟氨酸、精氨酸、瓜氨酸、天冬氨酸、精氨酸代琥珀酸、N-乙酰谷氨酸限速酶：精氨酸代琥珀酸合成酶、氨甲酰磷酸合成酶I耗能：3个ATP；4个高能磷酸键与三羧酸循环的联系物质：延胡索酸*意义

解除氨毒以保持血氨的低浓度水平31第31页，共46页，2023年，2月20日，星期二高血氨症：肝功能严重损伤，尿素合成障碍氨中毒：降血氨的常用方法：给予谷氨酸、精氨酸；肠道抑菌药；酸性盐水灌肠；限制蛋白质进食量。尿素循环受膳食蛋白质和两种限速酶活性的调节；尿素合成障碍可引起高血氨症与氨中毒。32第32页，共46页，2023年，2月20日，星期二TAC↓脑供能不足α-酮戊二酸谷氨酸谷氨酰胺NH3NH3脑内α-酮戊二酸↓氨中毒的可能机制(脑)33第33页，共46页，2023年，2月20日，星期二1-乙酰CoA途径2-α-酮戊二酸途径3-琥珀酰CoA途径4-延胡索酸途径5-草酰乙酸途径氨基酸碳骨架进入TCA循环氧化34第34页，共46页，2023年，2月20日，星期二生糖氨基酸：凡能分解产生TCA循环中间产物的氨基酸Gly、Ser、Val、His、Arg、Cys、Pro、Ala、Glu、Gln、Asp、Asn生酮氨基酸：凡能分解产生乙酰CoA的氨基酸Leu、Lys生糖兼生酮氨基酸：既能产生乙酰CoA又能产生TCA循环中间产物的氨基酸Ile、Phe、Tyr、Trp、Thr生糖氨基酸和生酮氨基酸35第35页，共46页，2023年，2月20日，星期二一碳单位定义：某些氨基酸在分解代谢过程中可以产生含有一个碳原子的基团，称为一碳单位（onecarbonunit）体内的一碳单位：甲基（–CH3）、甲烯基（–CH2–）、甲炔基（–CH=）、甲酰基（–CHO）、亚胺甲基（–CH=NH）CO2不是一碳单位一碳单位不能游离存在，常与四氢叶酸结合氨基酸的衍生物36第36页，共46页，2023年，2月20日，星期二NNNNH2NOHCH2NHCO谷氨酸1蝶呤啶2345678109对氨基苯甲酸四氢叶酸*四氢叶酸是一碳单位的载体一碳单位通常结合在四氢叶酸分子的N5、N10上一碳单位与四氢叶酸HHHHH37第37页，共46页，2023年，2月20日，星期二38第38页，共46页，2023年，2月20日，星期二一碳单位主要来源于氨基酸代谢丝氨酸

N5,N10—CH2—FH4甘氨酸

N5,N10—CH2—FH4组氨酸

N5—CH=NH—FH4色氨酸

N10—CHO—FH439第39页，共46页，2023年，2月20日，星期二一碳单位的互相转变N10—CHO—FH4N5,N10=CH—FH4N5,N10—CH2—FH4N5—CH3—FH4N5—CH=NH—FH4H+H2ONADPH+H+NADP+NADH+H+NAD+NH3甲硫氨酸循环40第40页，共46页，2023年，2月20日，星期二一碳单位的生理功能合成嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸的原料。一碳单位代谢将氨基酸代谢与核苷酸代谢联系起来。叶酸缺乏，产生巨幼红细胞性贫血。41第41页，共46页，2023年，2月20日，星期二腺苷转移酶PPi+Pi+甲硫氨酸ATPS—腺苷甲硫氨酸(SAM)*SAM中的甲基是高度活化的，称活性甲基，SAM称为活性甲硫氨酸。S—腺苷甲硫氨酸(SAM)42第42页，共46页，2023年，2月20日，星期二

SAM提供甲基可参与体内多种物质合成。例如肌酸、肾上腺素、胆碱等。43第43页，共46页，2023年，2月20日，星期二甲硫氨酸循环(methioninecycle)甲硫氨酸S-腺苷同型半胱氨酸S-腺苷甲硫氨酸同型半胱氨酸FH4N5—CH3—FH4N5—CH3—FH4

转甲基酶(VitB12)H2O腺苷RHATPPPi+PiR-CH344第44页，共46页，2023年，2月20日，星期二

N5－CH3－FH4