蛋白质氨基酸代谢

蛋白酶(Proteinase)1、概念：肽链内切酶，作用于肽链内部，将蛋白质分解成长度较短的含氨基酸分子数较少的多肽链。2、植物含有的特殊蛋白酶木瓜蛋白酶：医药上用于治疗消化不良，工业上用于对啤酒澄清和作肉类嫩化剂。菠萝蛋白酶；啤酒澄清，面包（有弹性、疏松）种子发芽时，蛋白酶活性增强。在许多食虫植物中，发现有强烈分解蛋白质的酶类，这些蛋白酶可分解捕获到的虫体蛋白，供植物吸收利用。3、动物中：胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶当前第1页\共有73页\编于星期六\10点11、蛋白质的消化内肽酶：胃蛋白酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶（水解蛋白质内部肽键）外肽酶：氨基肽酶、羧基肽酶（从肽链两端开始水解肽键）主要的酶类：据水解肽键部位的不同分为两类：当前第2页\共有73页\编于星期六\10点2NH3+—

NH3+—COO-—COO-—外切酶—氨肽酶随机内切酶特定氨基酸间限制性内切酶外切酶—羧肽酶最终产物—氨基酸当前第3页\共有73页\编于星期六\10点3胃蛋白酶原H+

蛋白质多肽（主）酶原的激活水解2、消化过程（1）胃中消化胃蛋白酶胃蛋白酶当前第4页\共有73页\编于星期六\10点4

胰蛋白酶原

肠激酶

糜蛋白酶弹性蛋白酶羧基肽酶（+）蛋白质

肽

氨基酸内肽酶外肽酶

酶原的激活

胰蛋白酶水解（2）小肠内消化（主要部位）当前第5页\共有73页\编于星期六\10点5（1）

主要部位：小肠A氨基酸运载蛋白碱性氨基酸运载蛋白酸性氨基酸运载蛋白亚氨基酸运载蛋白B-谷氨酸循环（2）

吸收机制中性氨基酸运载蛋白3、氨基酸的吸收当前第6页\共有73页\编于星期六\10点6氨基酸的去向：（1）重新合成蛋白质（蛋白质周转）（2）合成血红素、活性胺、GSH、核苷酸、辅酶等（3）彻底分解，提供能量（4）多余的氨基酸转化为葡萄糖、脂肪酸、酮体等三、氨基酸的分解代谢当前第7页\共有73页\编于星期六\10点7氨基酸代谢库食物蛋白质消化吸收组织蛋白质分解体内合成氨基酸(非必需氨基酸)氨基酸代谢概况α-酮酸脱氨基作用酮体氧化供能糖胺类脱羧基作用氨尿素代谢转变其它含氮化合物(嘌呤、嘧啶等)合成当前第8页\共有73页\编于星期六\10点8（一）脱氨基作用(DeaminationofAminoAcid)1.氧化脱氨基AA失去氨基的作用。主要在肝、肾中进行

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。当前第9页\共有73页\编于星期六\10点9第一步，脱氢，生成亚胺。第二步，水解。当前第10页\共有73页\编于星期六\10点10L-氨基酸氧化酶（活性低，分布于肝及肾脏，辅基为FMN）D-氨基酸氧化酶（活性强，但体内D-氨基酸少，辅基为FAD）氨基酸氧化脱氨的主要酶：L-谷氨酸脱氢酶当前第11页\共有73页\编于星期六\10点11

L-谷氨酸脱氢酶(L-glutamatedehydrogenase）分布：肝、脑，肾不需氧脱氢酶，辅酶：NAD+orNADP+(－)：GTP、ATP(＋)：GDP、ADP当前第12页\共有73页\编于星期六\10点12+H2O_H2O+

NH3-酮戊二酸L-谷氨酸L-谷氨酸脱氢酶NAD+NADH+H+L-谷氨酸氧化脱氨基作用当前第13页\共有73页\编于星期六\10点13真核细胞的Glu脱氢酶，大部分存在于线粒体基质中，是一种不需O2的脱氢酶。此酶是能使aa直接脱去氨基的活力最强的酶，是一个结构很复杂的别构酶。在动、植、微生物体内都有。ATP、GTP、NADH可抑制此酶活性。ADP、GDP及某些aa可激活此酶活性。因此当ATP、GTP不足时，Glu的氧化脱氨会加速进行，有利于aa分解供能（动物体内有10%的能量来自aa氧化）。当前第14页\共有73页\编于星期六\10点142.非氧化脱氨基反应主要在微生物中进行（1）还原脱氨基当前第15页\共有73页\编于星期六\10点15（2）水解脱氨基

产物是羟酸和氨

α-氨基酸

氨基酸水解酶羟酸

R-CH-COO-

NH+3

|

R-CH-COO-+NH3OH|H2O当前第16页\共有73页\编于星期六\10点16（3）脱水脱氨基L—Ser和L—Thr在脱水酶作用下脱氨，辅酶是磷酸吡哆醛。

当前第17页\共有73页\编于星期六\10点17（4）脱硫氢基脱氨基作用

L—Cys，由脱硫氰基酶催化。

Cys

脱硫氢基酶丙酮酸

SH-CH2-CH-COO-

NH+3

CH3-C-COO-+NH3OH2OH2S当前第18页\共有73页\编于星期六\10点18（5）氧化—还原脱氨基

两个AA相互发生氧化还原反应，分别生成有机酸、酮酸和氨。酶R-CH-COOH+R′-CH-COOH+H2O

NH2NH2

R-C-COOH+R′-CH2-COOH+2NH3

O当前第19页\共有73页\编于星期六\10点193.转氨基作用

氨基转移酶(aminotransferase)

转氨酶(transaminase)(Donoraminoacid)(Newaminoacid)(Newketoacid)(Accepterketoacid)(transaminase)当前第20页\共有73页\编于星期六\10点20（1）体内比较重要的转氨基反应：①当前第21页\共有73页\编于星期六\10点21谷丙转氨酶(glutamicpyruvictransaminase,GPT)

谷草转氨酶(glutamicoxaloacetictransaminase,GOT)

GluPyruvateα-Ketoglutarate(α-KG)AlaGPT②当前第22页\共有73页\编于星期六\10点22肝细胞中转氨酶活力比其他组织高出许多，是血液的100倍抽血化验若转氨酶比正常水平偏高则有可能：肝组织受损破裂结合乙肝抗原等指标进一步确定原因查肝功抽血化验转氨酶指数当前第23页\共有73页\编于星期六\10点23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。当前第24页\共有73页\编于星期六\10点24（2）转氨基作用的机制当前第25页\共有73页\编于星期六\10点25当前第26页\共有73页\编于星期六\10点26

+磷酸吡哆醛氨基酸–H2O+H2OSchiff’s碱转氨基作用机制（醛亚胺）当前第27页\共有73页\编于星期六\10点27磷酸吡哆胺-酮酸+–H2O+H2O分子重排Schiff’s碱异构体当前第28页\共有73页\编于星期六\10点28转氨基作用转氨酶种类多、分布广、活性高但氨基酸没有真正脱掉氨基氧化脱氨基作用氨基酸氧化酶只有Glu脱氢酶分布广、活性高，但肌肉缺乏——不是体内主要的脱氨基方式当前第29页\共有73页\编于星期六\10点29最佳脱氨基的方式是？联合脱氨基=转氨基+氧化脱氨基①转氨酶与Glu脱氢酶的联合脱氨基肝、脑、肾②嘌呤核苷酸循环肌肉、脑、肾当前第30页\共有73页\编于星期六\10点30（二）脱羧基作用（Decarboxylation）

AA在脱羧酶作用下发生脱羧基反应，形成胺类化合物。AA脱羧酶的辅酶是磷酸吡哆醛。专一性强。

只有组氨酸脱羧酶不需要辅酶。

当前第31页\共有73页\编于星期六\10点31

生成的胺类化合物少数有生理活性作用，其它有毒性。

谷氨酸：经谷氨酸脱羧酶γ—氨基丁酸（GABA）琥珀酸TCA（γ—氨基丁酸在动物中作为神经递质，在植物中可提高植物抗性，如发芽、缺水、厌氧条件下）

色氨酸：经脱氨、脱羧吲哚乙酸（植物生长素）

丝氨酸：经脱羧

乙醇胺（脑磷脂的成分）胆碱

赖氨酸：经脱羧尸胺

鸟氨酸：经脱羧腐胺

精氨酸：经脱羧鲱精氨腐胺组氨酸：经脱羧组胺（有降血压作用）

酪氨酸；经脱羧酪胺（有升高血压作用）当前第32页\共有73页\编于星期六\10点32有毒！L-谷氨酸脱氢酶NAD++H2ONADH+H++NH4+α-谷氨酸α-酮戊二酸谷氨酸氧化脱氨四、氨的转运与排泄血氨过高可引起中枢神经系统中毒！当前第33页\共有73页\编于星期六\10点331、体内氨的来源AminoAcid脱氨基(Deamination)肠道细菌的腐败作用与尿素(Urea)的分解肾小管上皮分泌—Gln的分解当前第34页\共有73页\编于星期六\10点34若外环境NH3大量进入细胞，或细胞内NH3大量积累α酮戊二酸大量转化NADPH大量消耗TCA循环中断，能量供应受阻，某些敏感器官（如神经、大脑）功能障碍表现：语言障碍、视力模糊、昏迷、死亡三羧酸循环丙酮酸α酮戊二酸2、氨中毒的可能机制L-谷氨酸脱氢酶NAD++H2ONADH+H++NH4+

α-谷氨酸

α-酮戊二酸？当前第35页\共有73页\编于星期六\10点35当前第36页\共有73页\编于星期六\10点36血氨正常参考值：5.54～65mol/L降低血氨的措施：

限制蛋白进食量给于肠道抑菌药物给予Glu使其与氨结合为Gln当前第37页\共有73页\编于星期六\10点37丙氨酸-葡萄糖循环(alanine-glucosecycle)生理意义①肌肉中氨以无毒的丙氨酸形式运输到肝。②肝为肌肉提供葡萄糖。3、氨的转运当前第38页\共有73页\编于星期六\10点38谷氨酰胺的运氨和贮存作用反应过程谷氨酸+NH3谷氨酰胺谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi谷氨酰胺酶在脑、肌肉合成谷氨酰胺，运输到肝和肾后再分解为氨和谷氨酸，从而进行解毒。生理意义谷氨酰胺是氨的解毒产物，也是氨的储存及运输形式。当前第39页\共有73页\编于星期六\10点394、氨的排泄当前第40页\共有73页\编于星期六\10点40水生生物直接扩散脱氨（NH3）哺乳、两栖动物排尿素各种生物根据安全、价廉的原则排氨直接排氨，不消耗能量；排氨形式越复杂、越耗能？体内水循环迅速，NH3浓度低，扩散流失快，毒性小。？体内水循环较慢，NH3浓度较高，需要消耗能量使其转化为较简单，低毒的尿素形式。当前第41页\共有73页\编于星期六\10点41鸟类、爬虫排尿酸均来自转氨不溶于水毒性很小需更多能量为什么这类生物如此排氨？水循环太慢，保留水分同时不中毒，付出高能量代价。高等植物，以Gln/Asn形式储存氨，不排氨。当前第42页\共有73页\编于星期六\10点421932年HansKrebs提出尿素循环(ureacycle)鸟氨酸循环(ornithinecycle)5、尿素(urea)的生成当前第43页\共有73页\编于星期六\10点43实验：动物切除肝脏，输入AA后，血氨浓度升高动物保留肝脏、切除肾脏，输入AA后，血中尿素浓度升高动物肝脏、肾脏同时切除，输入氨基酸后，血中尿素含量较低，但血氨浓度升高结论：肝脏是合成尿素的主要器官当前第44页\共有73页\编于星期六\10点44鸟氨酸循环氨基酸谷氨酸谷氨酸氨甲酰磷酸鸟氨酸瓜氨酸瓜氨酸精氨琥珀酸鸟氨酸精氨酸延胡索酸草酰乙酸氨基酸谷氨酸-酮戊二酸天冬氨酸ATPAMP+PPiH2O2ATP+CO2+NH3+H2O2ADP+Pi基质线粒体胞液NH2-C-NH2O尿素当前第45页\共有73页\编于星期六\10点45当前第46页\共有73页\编于星期六\10点46氨基甲酰磷酸(Carbamoylphosphate)CPS-ⅠAGA（1）氨基甲酰磷酸的合成：氨甲酰磷酸合成酶Ⅰ

(carbamoylphophatesynthetaseⅠ,CPS-Ⅰ)(N-acetylglutamaticacid,AGA)当前第47页\共有73页\编于星期六\10点47反应部位：线粒体蛋白质降解转氨反应Glu浓度AGA最终促进CPSⅠ活性当前第48页\共有73页\编于星期六\10点48当前第49页\共有73页\编于星期六\10点49（2）瓜氨酸的合成鸟氨酸转氨甲酰酶存在于线粒体中，需要Mg2+作为辅因子瓜氨酸形成后就离开线粒体，进入细胞液。当前第50页\共有73页\编于星期六\10点50（3）精氨酸代琥珀酸的合成（胞质）当前第51页\共有73页\编于星期六\10点51（4）精氨酸的生成此时Asp的氨基转移到Arg上。来自Asp的碳架被保留下来，生成延胡索酸。延胡索素酸可以经苹果酸、草酰乙酸再生为天冬氨酸。当前第52页\共有73页\编于星期六\10点52（5）精氨酸水解生成尿素尿素形成后由血液运到肾脏随尿排除。

当前第53页\共有73页\编于星期六\10点53当前第54页\共有73页\编于星期六\10点54当前第55页\共有73页\编于星期六\10点55尿素生成的要点亚细胞定位：线粒体与细胞质限速酶：氨甲酰磷酸合成酶耗能过程：4ATP/ureaN与C来源：氨基酸脱氨和CO2尿素合成的调节食物蛋白质的影响CPS-Ⅰ的调节尿素合成酶系的调节当前第56页\共有73页\编于星期六\10点56★尿素循环小结NH4++HCO3-+3ATP+Asp+2H2O→尿素+2ADP+AMP+2Pi+PPi+延胡索酸（1）形成一分子尿素消耗4个高能磷酸键（2）两个氨基分别来自游离氨和Asp，一个CO2来自TCA循环，（3）2个氨基酸通过尿素循环形成1分子尿素，可以净生成1个ATP：脱氨：1个NADH延胡索酸经草酰乙酸转化为Asp：1个NADH

当前第57页\共有73页\编于星期六\10点57五、氨基酸碳骨架的氧化途径

生成α-酮酸氧化供能途径转变成糖类及脂类生糖氨基酸(glucogenicaminoacid)生酮氨基酸(ketogenicaminoacid)生糖兼生酮氨基酸(glucogenicandketogenicaminoacid)当前第58页\共有73页\编于星期六\10点58（一）碳骨架的氧化途径异柠檬酸柠檬酸延胡索酸苹果酸草酰乙酸CoASH三羧酸循环乙酰CoAα-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酰胺谷氨酰胺当前第59页\共有73页\编于星期六\10点59当前第60页\共有73页\编于星期六\10点60

1.形成乙酰-CoA

丙氨酸色氨酸当前第61页\共有73页\编于星期六\10点61丝氨酸甘