第九章蛋白质代谢

目的与要求1.熟记联合脱氨基作用的过程和意义2.叙述尿素合成的部位和全过程3.熟记一碳单位的概念、来源、载体和功能4.结合α-酮酸去路解释生糖、生酮和生糖兼生酮氨基酸；联系糖代谢途径复述丙氨酸、天冬氨酸与谷氨酸如何氧化成水和CO2，如何异生为糖5.重要概念：必需氨基酸；蛋白质的互补作用；氨基酸库；联合脱氨基作用；一碳单位；目前一页\总数九十二页\编于十六点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氨衍生物肌酸胺嘧啶嘌呤SO42

-生物固氮硝酸还原（次生物质代谢）CO2胺目前二页\总数九十二页\编于十六点食物蛋白质尿素体内合成氨基酸（非必需氨基酸）氨酮体－酮酸氧化供能组织蛋白质葡萄糖其他含氮化合物（嘌呤、嘧啶等）胺类氨基酸代谢概况氨基酸代谢库氨基酸代谢概况目前三页\总数九十二页\编于十六点一、蛋白质的营养作用

1、营养必需氨基酸(essentialaminoacid)：人体不能合成但机体不可缺少，必需由食物供给的氨基酸（8种），包括：缬、异亮（支链）、亮、苯丙、蛋（含硫非极性）、色（芳香族非极性）、苏、赖。半必需氨基酸：酪氨酸、半胱氨酸

2、食物蛋白质的互补作用：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，提高营养价值。如：谷类蛋白质：赖氨酸少，色氨酸多豆类蛋白质：赖氨酸多，色氨酸少第一节蛋白质的营养作用目前四页\总数九十二页\编于十六点二、蛋白质的生物学功能1、催化功能：酶，生物体内的反应都在酶的作用下进行2、调节功能：胰岛素，调节血糖代谢，糖尿病。3、转运功能：转运蛋白，如血红蛋白、血清清蛋白；还有一类膜转运蛋白通过渗透屏障转运养分和代谢废物。★目前五页\总数九十二页\编于十六点4、贮存蛋白：蛋白质是氨基酸的聚合物，可以提供氮源，如卵清蛋白为鸟类胚胎发育提供氮源，植物种子中的蛋白为种子发芽提供氮源，特殊蛋白如铁蛋白提供铁元素合成血红蛋白。5、运动功能：肌肉收缩和细胞游动，肌球蛋白和肌动蛋白。6、结构功能：建造和维持生物体的结构，给细胞和组织提供强度和保护，如角蛋白和胶原蛋白。7、支架功能：接头蛋白。8、防御和进攻功能：免疫球蛋白（抗体）、血液凝固蛋白、抗冻蛋白、神经蛋白和溶血蛋白（蛇毒和蜂毒）。9、异常功能：应乐果甜蛋白、昆虫的节肢弹性蛋白、海洋贝类的胶质蛋白。甜度以蔗糖为参照，蔗糖设为100，糖精为50000，应乐果甜蛋白为20000，糖醇类物质。氧化功能和调节渗透压目前六页\总数九十二页\编于十六点三、蛋白质的需要量氮平衡(nitrogenbalance)：摄入氮=排出氮，即氮的“收支”平衡，反映正常成人的蛋白质代谢情况。目前七页\总数九十二页\编于十六点目前八页\总数九十二页\编于十六点目前九页\总数九十二页\编于十六点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)目前十页\总数九十二页\编于十六点四、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）

目前十一页\总数九十二页\编于十六点

（一）胃中的消化胃蛋白酶原（Pepsinogen）胃蛋白酶（Pepsin）（胃粘膜主细胞分泌）目前十二页\总数九十二页\编于十六点

胃蛋白酶原（MW40000）

糜蛋白酶（MW23500）图8-1一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）42aa目前十三页\总数九十二页\编于十六点（二）小肠中的消化1、胰液中的蛋白酶及其作用内肽酶(endopeptidase)：胰蛋白酶(trypsin)糜蛋白酶(chymotrypsin)弹性蛋白酶(elastase)外肽酶(exopeptidase)羧肽酶A(carboxypeptidaseA)羧肽酶B(carboxypeptidaseB)氨肽酶(aminopeptidase)目前十四页\总数九十二页\编于十六点2.肠液中肠激酶的作用和小肠粘膜细胞的消化作用(1)肠激酶(enterokinase)对胰酶的激活(2)小肠粘膜细胞对蛋白质的消化作用目前十五页\总数九十二页\编于十六点五、氨基酸的吸收Γ-谷氨酰基循环：需谷胱甘肽氨基酸的吸收(一)氨基酸吸收的载体（carrierprotein)目前十六页\总数九十二页\编于十六点中性氨基酸载体碱性氨基酸载体酸性氨基酸载体亚氨基酸和甘氨酸载体氨基酸Na+氨基酸Na+Na+氨基酸载体蛋白肠粘膜细胞ATP肠粘膜细胞氨基酸载体蛋白的作用外内

钠泵目前十七页\总数九十二页\编于十六点（二）γ-谷氨酰基循环对氨基酸的转运作用Γ-谷氨酰基循环(γ-glutamylcycleorMeistercycle)（三）肽的吸收二肽或三肽转运体系目前十八页\总数九十二页\编于十六点六、蛋白质的腐败作用腐败作用(putrefaction)：肠道细菌对部分末消化的蛋白质及部分消化产物所发生的作用，称为蛋白质的腐败作用。因此，蛋白质的腐败作用是细菌的代谢过程，以无氧分解为主。氧化酶醛脂肪目前十九页\总数九十二页\编于十六点苯丙氨酸目前二十页\总数九十二页\编于十六点（二）氨的生成-氨基酸脱氨、尿素分解食醋灌肠目前二十一页\总数九十二页\编于十六点苯酚、吲哚、甲基吲哚、硫化氢目前二十二页\总数九十二页\编于十六点第二节氨基酸的一般代谢1-2%/总蛋白质/天被降解(degradation)

蛋白质T1/2：人血浆蛋白质10天肝蛋白质1-8天结缔组织180天目前二十三页\总数九十二页\编于十六点溶酶体外来蛋白质、膜蛋白、长寿命蛋白质胞浆异常蛋白质酶短寿命蛋白质降解泛素ATPMW：8.5x103

76aa

蛋白质降解途径：目前二十四页\总数九十二页\编于十六点

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%目前二十五页\总数九十二页\编于十六点（一）转氨基作用1、转氨酶与转氨基作用R1|H-C-NH2+|COOHR2|H-C-NH2|COOHR2|C=O|COOHR1|C=O+|COOH转氨酶一、氨基酸的脱氨基作用目前二十六页\总数九十二页\编于十六点谷丙转氨酶：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)

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

目前二十七页\总数九十二页\编于十六点2、转氨基作用的机理－NH3＋NH3转氨酶的特点：辅酶为磷酸吡哆醛（维生素Ｂ６的磷酸酯），只能催化L－氨基酸和α－酮酸的转氨作用。目前二十八页\总数九十二页\编于十六点3、转氨基作用的特点氨基酸脱下的氨基转移到α－酮酸上，产生一个新的酮酸和新的氨基酸，仅仅是氨基的转移并未将NH3释放出来，α－酮戊二酸可以优先接受NH3。目前二十九页\总数九十二页\编于十六点(二)L-谷氨酸氧化脱氨基作用组织：肝、肾NH2NH|||CH-COOHC-COOH|NAD+NADH+H+|(CH2)2-COOH(CH2)2-COOH

L-谷氨酸

+H2O-H2OO||C-COOH+NH3

|(CH2)2-COOHa-酮戊二酸L-谷氨酸脱氢酶GTP，ATPGDP，ADP抑制激活L-谷氨酸脱氢酶只存在于细胞溶胶中目前三十页\总数九十二页\编于十六点（三）联合脱氨基作用1、转氨基偶联氧化脱氨基的联合脱氨基作用目前三十一页\总数九十二页\编于十六点2、转氨基偶联嘌呤核苷酸循环的联合脱氨基作用组织：骨骼肌、心肌、肝脏、脑谷草转氨酶目前三十二页\总数九十二页\编于十六点二、氨基酸的脱羧基作用机体内的氨基酸可脱羧形成一级胺。催化脱羧反应的酶为脱羧酶，脱羧酶的专一性高，一种氨基酸一种脱羧酶，而且只对L－氨基酸起作用，在脱羧酶中只有组氨酸的脱羧酶不需要辅酶，辅酶为磷酸吡哆醛。脱羧胺氧化酶氨基酸一级胺醛和氨脂肪酸尿素目前三十三页\总数九十二页\编于十六点NH3氨基酸脱氨基作用肠道蛋白质的腐败谷氨酰胺（肾）尿素合成谷氨酰胺合成核苷酸、非必需氨基酸NH4+

尿第三节氨的代谢血氨：<0.1mg/dl(0.6mol/L)体内氨的来源与去路：目前三十四页\总数九十二页\编于十六点目前三十五页\总数九十二页\编于十六点一、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

RCH2NH2RCHO+NH32.肠道吸收碱性NH4NH3

吸收酸性+3.肾脏产生

肾小管H+NH4

尿谷氨酰胺谷氨酸+NH3OH-

血+目前三十六页\总数九十二页\编于十六点二、各类生物排氨的方式1、微生物：氨基酸脱下的氨一部分用于生物合成，多于的氨排放到周围的环境中。2、水生或海洋动物：以氨的形式将氨基氮排出体外，排氨动物。3、陆生动物：鸟类和爬虫因体内水分少，它们排氨的方式是形成固体尿酸的悬浮液排出体外，又称为排尿酸动物；两栖类幼虫为排氨动物，变态时肝脏产生必要的酶，成蛙后排泄尿素。目前三十七页\总数九十二页\编于十六点三、氨的代谢去向(一)重新合成氨基酸糖谢的中间产物α-酮酸可以与氨结合反应生成氨基酸（二）形成铵盐生物体内代谢产生的柠檬酸、苹果酸、延胡索酸、草酰乙酸等大量有机酸均可与氨结合成铵盐。一方面中和了氨，另一方面也参与调解细胞缓冲体系的pH。目前三十八页\总数九十二页\编于十六点（三）氨的转运氨在血液中的运输形式：丙氨酸和谷氨酰胺1、丙氨酸-葡萄糖循环意义：使肌肉的氨以无毒的丙氨酸形式运输到肝脏目前三十九页\总数九十二页\编于十六点

肌肉GGG尿素蛋白质

糖分解尿素循环氨基酸

丙酮酸糖异生

NH3NH3

谷氨酸丙酮酸谷氨酸

转氨酶

a-酮戊丙氨酸丙氨酸丙氨酸a-酮戊二酸二酸肌肉血液肝脏图8-8丙氨酸-葡萄糖循环目前四十页\总数九十二页\编于十六点2、谷氨酰胺的运氨形式COOHCONH2||（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：中性无毒，易透过膜，是氨的主要运输方式，氨的解毒产物，氨的贮存和运输形式。目前四十一页\总数九十二页\编于十六点目前四十二页\总数九十二页\编于十六点目前四十三页\总数九十二页\编于十六点目前四十四页\总数九十二页\编于十六点（四）尿素的生成Krebs向有悬浮肝脏的缓冲液中加入鸟氨酸、瓜氨酸或精氨酸都可使肝脏加快尿素的合成，而其它任何氨基酸或含氮化合物都不起作用。精氨酸＋H2O鸟氨酸＋尿素1、合成部位：肝脏2、合成机理:鸟氨酸循环目前四十五页\总数九十二页\编于十六点目前四十六页\总数九十二页\编于十六点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目前四十七页\总数九十二页\编于十六点3、合成过程目前四十八页\总数九十二页\编于十六点鸟氨酸瓜氨酸精氨酸尿素+H2O-H2O+天冬氨酸H2O+NH3+CO2

图8-9尿素生成的鸟氨酸循环目前四十九页\总数九十二页\编于十六点目前五十页\总数九十二页\编于十六点

O

氨基甲酰磷酸合成酶I||CO2+NH3H2N-C-O-P+H2O+2ATPN-乙酰谷氨酸，Mg2++2ADP+Pi

氨基甲酰磷酸

COOH|CH3C-NH-CH|||O（CH2）2|COOHN-乙酰谷氨酸（AGA）1、氨基甲酰磷酸的合成部位：线粒体氨基甲酰磷酸合成酶IcarbamoylphosphatesynthetaseI,CPS-I目前五十一页\总数九十二页\编于十六点

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)

目前五十二页\总数九十二页\编于十六点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

2、瓜氨酸的合成部位：线粒体目前五十三页\总数九十二页\编于十六点3、精氨酸的合成部位：胞液目前五十四页\总数九十二页\编于十六点目前五十五页\总数九十二页\编于十六点目前五十六页\总数九十二页\编于十六点

NH2NH2COOH|||C=OC==N—CH|||NHCOOHNHCH2||||（CH2)2H2N-C-H（CH2)2COOH||精氨酸代瑚珀酸合成酶

|CH-NH2+CH2CH-NH2||ATPMg2+AMP+PPi|COOHCOOHCOOH瓜氨酸天冬氨酸精氨酸代琥珀酸

NH2|C=NHCOOH||NHCH|||

精氨酸代瑚珀酸裂解酶

(CH2)2CH||CH-NH2+HOOC|COOH延胡索酸精氨酸目前五十七页\总数九十二页\编于十六点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4、尿素生成部位：胞液目前五十八页\总数九十二页\编于十六点目前五十九页\总数九十二页\编于十六点

NH2|2NH3+CO2+3ATP+3H2OC=O+2ADP+AMP+4Pi|NH2尿素合成总反应：尿素循环小结：1、消耗了4个ATP2、尿素中的两个氨基一个来自氨，一个来自天冬氨酸3、一个碳原子来自HCO3－4、尿素循环发生在线粒体和细胞溶胶。目前六十页\总数九十二页\编于十六点（五）

尿素合成的调节1、食物的影响目前六十一页\总数九十二页\编于十六点

表8-4正常人肝尿素合成酶的相对活性------------------------------------------------------------------------------

酶相对活性------------------------------------------------------------------------------氨基甲酰磷酸合成酶4.5鸟氨酸氨基甲酰转移酶163.0精氨酸代琥珀酸合成酶1.0精氨酸代琥珀酸裂解酶3.3精氨酸酶149.0------------------------------------------------------------------------------高蛋白饮食，氨基酸含量高，产生的氨类高，尿素合成增加。目前六十二页\总数九十二页\编于十六点2、氨基甲酰磷酸合成酶I对尿素合成的影响该酶催化尿素合成的关键的第一步反应，活性由底物控制，当该酶欠缺时，底物浓度增加，尿素循环逆行至产生氨途径，产生大量氨。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变构激活氨基酸降解加剧，转氨反应加速。目前六十三页\总数九十二页\编于十六点3、其他物质对尿素合成的调节物质代谢相互联系的影响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目前六十四页\总数九十二页\编于十六点（六）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生成三羧酸循环目前六十五页\总数九十二页\编于十六点第五节个别氨基酸的代谢一、氨基酸的脱羧基作用酶：氨基酸脱羧酶辅酶：磷酸吡哆醛目前六十六页\总数九十二页\编于十六点COOH|(CH2)2COOH|L-谷氨酸脱羧酶|CH-NH2(CH2)2|CO2

|

COOHCH2NH2L-谷氨酸γ-氨基丁酸（一）γ-氨基丁酸γ-氨基丁酸:γ-aminobutyricacid,GABA

抑制性神经递质目前六十七页\总数九十二页\编于十六点目前六十八页\总数九十二页\编于十六点目前六十九页\总数九十二页\编于十六点二、一碳单位的代谢（一）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。目前七十页\总数九十二页\编于十六点（二）载体四氢叶酸是携带一碳单位的载体目前七十一页\总数九十二页\编于十六点

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+

目前七十二页\总数九十二页\编于十六点（三）生理功能嘌呤、嘧啶合成的原料目前七十三页\总数九十二页\编于十六点三、含硫氨基酸的代谢蛋氨酸半胱氨酸胱氨酸目前七十四页\总数九十二页\编于十六点（一）蛋氨酸的代谢1、蛋氨酸与转甲基作用蛋氨酸+ATPS腺苷蛋氨酸

(S-adenosylmethionine,SAM)SAM是体内最重要的甲基供体目前七十五页\总数九十二页\编于十六点目前七十六页\总数九十二页\编于十六点2、蛋氨酸循环methioninecycle同型半胱氨酸由N5-CH3-FH4提供甲基而合成蛋氨酸，由N5甲基四氢叶酸转甲基酶催化，辅酶是维生素B12目前七十七页\总数九十二页\编于十六点临床意义：维生素B12缺乏时，四氢叶酸再生受到影响，体内游离四氢叶酸减少，一碳单位代谢障碍，核酸合成抑制，而产生巨幼红细胞性贫血。目前七十八页\总数九十二页\编于十六点四、芳香族氨基酸的代谢目前七十九页\总数九十二页\编于十六点COOHCOOH||苯丙氨酸羟化酶

CHNH2CHNH2+O2||四氢生物蝶呤二氢生物蝶呤CH2+H2OCH2||NADP+NADPH+H+

苯丙氨酸酪氨酸（一）苯丙氨酸和酪氨酸的代谢目前八十页\总数九十二页\编于十六点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、肾上腺素目前八十一页\总数九十二页\编于十六点

酪氨酸Dopa（多巴）多巴胺OHCOOHCOOHCH2NH2

||CO2|CHNH2酪氨酸羟化酶CHNH2CH2|||CH2CH2

||OHHOHOOH限速酶目前八十二页\总数九十二页\编于十六点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目前八十三页\总数九十二页\编于十六点目前八十四页\总数九十二页\编于十六点2、酪氨酸的分解代谢尿黑酸氧化酶目前八十五页\总数九十二页\编于十六点目前八十六页\总数九十二页\编于十六点

苯丙氨酸转氨酶（正常时极少）苯丙氨酸苯丙酮酸苯乙酸

酪氨酸多巴多巴胺去甲肾上腺素肾上腺素

酪氨酸转氨酶COOHCOOH||C=O

CHNH2||CH2