蛋白质酶促降解及氨基酸代谢

关于蛋白质酶促降解及氨基酸代谢扬州大学生物科学与技术学院水解胞外酶氨基酸

吸收入作为氮源和能源进行代谢蛋白质不能储备外源蛋白质第2页,共52页，2024年2月25日，星期天第一节蛋白质的酶促降解一、蛋白质的营养作用(1)维持组织的生长、更新和修复(2)合成生物活性物质，如酶、激素、抗体、神经递质等。(3)氧化供能(17KJ/gpr)第3页,共52页，2024年2月25日，星期天二、蛋白质的需要量和营养价值*总氮平衡：摄入氮=排出氮（蛋白质分解与合成处于平衡）如成人*正氮平衡：摄入氮>排出氮（蛋白质合成量多于分解量）如儿童、孕妇、

病后恢复期*负氮平衡：摄入氮<排出氮（蛋白质分解量多于合成量）如饥饿、消耗性疾病（一）氮平衡第4页,共52页，2024年2月25日，星期天每天最低分解量20g/d；成人每日最低需要量约为30-50g/d；营养学会推荐成人每天的需要量为80g/d。（二）生理需要量第5页,共52页，2024年2月25日，星期天评价蛋白质的营养价值的依据是食物中蛋白质的必需氨基酸的质和量的多少。（三）蛋白质的营养价值：必需氨基酸：？第6页,共52页，2024年2月25日，星期天

营养价值较低的蛋白质混合食用，其必需氨基酸可以互相补充，提高营养价值，称为蛋白质的互补作用。谷类蛋白：Lys较少，Trp较多；豆类蛋白：Lys较多，Trp较少；素什锦:豆制品、蘑菇、木耳、花生、杏仁；腊八粥:大米、小米、红豆、绿豆、栗子、花生、枣等.

蛋白质的互补作用：第7页,共52页，2024年2月25日，星期天三、蛋白质的消化、吸收（一）胃中的消化1、HCl的作用胃酸使蛋白变性，有利于蛋白酶发挥作用。2、胃蛋白酶：以胃蛋白酶原形式分泌，在

H+

条件下被激活成为胃蛋白酶。蛋白质

多肽（主）胃蛋白酶第8页,共52页，2024年2月25日，星期天（二）小肠中的消化：内肽酶:水解蛋白质内部肽键胰蛋白酶,糜蛋白酶,弹性蛋白酶外肽酶:（从肽键两端开始水解）羧基肽酶A和羧基肽酶B

氨基肽酶

第9页,共52页，2024年2月25日，星期天

蛋白水解酶作用示意图氨基肽酶内肽酶羧基肽酶氨基酸

+氨基酸二肽酶第10页,共52页，2024年2月25日，星期天（Phe.Tyr.Trp）（Arg.Lys）（脂肪族）胰凝乳蛋白酶胃蛋白酶弹性蛋白酶羧肽酶胰蛋白酶氨肽酶羧肽酶（Phe.Trp）第11页,共52页，2024年2月25日，星期天

氨基酸进入组织细胞的需钠主动转运机制ADP+PiATPK+K+Na+Na+Na+氨基酸Na+氨基酸外膜内K+-ATP酶载体蛋白质蛋白质的吸收第12页,共52页，2024年2月25日，星期天食物蛋白消化吸收体内合成（非必需氨基酸）蛋白质（主）合成酮体氧化供能糖脱羧胺类转变其它含氮化合物经肾排出(1g/d)第二节氨基酸的一般代谢氨基酸代谢库氨基酸代谢概况分解脱氨

-酮酸（生成尿素）组织蛋白质分解第13页,共52页，2024年2月25日，星期天一、氨基酸的脱氨基作用

氨基酸主要通过三种方式脱氨基:

氧化脱氨基转氨基作用联合脱氨基第14页,共52页，2024年2月25日，星期天1、概念：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。氨基酸的氧化脱氨基反应由L-氨基酸氧化酶、L-谷氨酸脱氢酶和D-氨基酸氧化酶所催化。（一）氧化脱氨基第15页,共52页，2024年2月25日，星期天是一种需氧脱氢酶，以FAD或FMN为辅基，脱下的氢原子交给O2，生成H2O2。该酶活性不高，在各组织器官中分布局限，因此作用不大。

α-氨基酸

氨基酸氧化酶（FAD、FMN）α-酮酸

2R-CH-COO-

NH3+|

2R-C-COO-+2NH3O||H2O+O2H2O21.

L-氨基酸氧化酶O2：氨：α-酮酸=1：2：2第16页,共52页，2024年2月25日，星期天是一种不需氧脱氢酶，以NAD+或NADP+为辅酶。该酶活性高，分布广泛，因而作用较大。该酶属于变构酶，其活性受ATP，GTP的抑制，受ADP，GDP的激活。

L-谷氨酸脱氢酶+H2O+NH3NAD(P)+NAD(P)H+H+COOHCH2CH2C=OCOOHCOOHCH2CH2CHNH2COOH2.L-谷氨酸脱氢酶第17页,共52页，2024年2月25日，星期天

α-氨基酸1

R1-CH-COO-

NH+3

|α-酮酸1

R1-C-COO-O||

R2-C-COO-O||α-酮酸2

R2-CH-COO-

NH+3

|α-氨基酸2转氨酶（辅酶：磷酸吡哆醛）

在转氨酶催化，将α-氨基酸的氨基转移到α-酮酸上，生成相应的α-氨基酸和相应的α-酮酸。这种作用称为转氨基作用或氨基移换作用。（二）.转氨基作用第18页,共52页，2024年2月25日，星期天转氨酶(transaminase)以磷酸吡哆醛(胺)为辅酶。⑴谷丙转氨酶（GPT），肝脏中活性较高；⑵谷草转氨酶（GOT），心肌中活性较高；谷丙转氨酶（GPT）谷草转氨酶

(GOT)第19页,共52页，2024年2月25日，星期天扬州大学生物科学与技术学院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第20页,共52页，2024年2月25日，星期天（三）联合脱氨基作用-主要作用1）、转氨酶与L-谷氨酸脱氢酶作用相偶联2）、转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联类型概念

转氨基作用和氧化脱氨基作用的联合第21页,共52页，2024年2月25日，星期天转氨酶

-酮戊二酸+NAD+谷氨酸脱氢酶+NADH+H+氨基酸

-酮酸谷氨酸1.转氨酶与L-谷氨酸脱氢酶作用相偶联第22页,共52页，2024年2月25日，星期天2.转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联

这是存在于骨骼肌、心肌、肝脏、脑组织中的一种特殊的联合脱氨基作用方式。在这些组织中，由于谷氨酸脱氢酶的活性较低，而腺苷酸脱氨酶的活性较高，故采用此方式进行脱氨基。

第23页,共52页，2024年2月25日，星期天产物腺苷酸琥珀酸草酰乙酸嘌呤核苷酸循环谷氨酸

α-酮戊二酸转氨酶α-氨基酸

α-酮酸NH3NH3天冬氨酸次黄嘌呤核苷酸H2ONH3H2ONAD+NADH+H+腺苷酸延胡索酸苹果酸谷-草转氨酶H2O反应物第24页,共52页，2024年2月25日，星期天二、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:第25页,共52页，2024年2月25日，星期天扬州大学生物科学与技术学院

3、脱羧作用脱羧酶（辅酶为磷酸吡哆醛/胺）

Glu→氨基丁酸（GABA）……抑制性神经递质

His→组胺……………血管舒张剂、胃酸刺激剂

Trp→5羟色胺…..抑制性神经递质、血管收缩剂

cys→牛磺酸……..…结合胆汁酸组分

orn→多胺(腐胺、精脒、精胺)…..细胞生长调节剂第26页,共52页，2024年2月25日，星期天三、氨基酸分解产物的代谢

R-CH-NH3+COO-脱氨基作用R-C=OCOO-糖代谢、合成Aa、转化成糖、脂肪NH4+水生动物：直接排氨鸟类、陆生爬虫类：排尿酸两栖类、哺乳动物、人：排尿素脱羧基作用胺类化合物：在酶催化下生成其他物质CO2：由肺呼出第27页,共52页，2024年2月25日，星期天一、氨的代谢转变：1.合成尿素排出（主）

尿素合成的主要器官：肝脏尿素合成机制：尿素循环或鸟氨酸循环1932年HansKrebs提出尿素循环(ureacycle)第28页,共52页，2024年2月25日，星期天

、尿素的生成瓜氨酸精氨酸酶尿素鸟氨酸NH3+CO2精氨酸NH32分子氨与1分子CO2结合生成1分子尿素及1分子水第29页,共52页，2024年2月25日，星期天鸟氨酸循环的详细步骤CO2

+

NH3

+H2O氨基甲酰磷酸合成酶2ADP+Pi第一阶段：氨基甲酰磷酸的合成（线粒体）2ATP

~PO32-鸟氨酸鸟氨酸氨甲酰转移酶瓜氨酸+Pi+尿素中第一个N原子的获取：NH3;2分子ATP水解第30页,共52页，2024年2月25日，星期天瓜氨酸

+第二个N原子来源*天冬氨酸精氨酸代琥珀酸合成酶,Mg2+ATPAMP+

PPi精氨酸代琥珀酸第二阶段：瓜氨酸精氨酸（胞液）第31页,共52页，2024年2月25日，星期天精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸+延胡索酸第32页,共52页，2024年2月25日，星期天精氨酸酶

鸟氨酸+尿素+H2O精氨酸第二阶段：精氨酸尿素（胞液）第33页,共52页，2024年2月25日，星期天NH3+CO2+H2O氨基甲酰磷酸精氨酸代琥珀酸2ATP2ADP+PiN-乙酰谷氨酸鸟氨酸Pi瓜氨酸瓜氨酸尿素鸟氨酸H2OATPAMP+PPi天冬氨酸精氨酸延胡索酸苹果酸草酰乙酸谷氨酸

-酮戊二酸aa

-酮酸线粒体胞液鸟氨酸循的全过程第34页,共52页，2024年2月25日，星期天尿素合成小结•主要器官：肝脏

CO2

2NH3（其中1分子来自于天冬氨酸*）

3分子ATP，4个高能磷酸键•生理意义：体内氨的主要去路,解氨毒的重要途径。总反应方程式：尿素+2ADP+AMP+2Pi+PPi•原料：合成1分子尿素需：2NH3+CO2+3ATP+H2O限速酶：精氨酸代琥珀酸合成酶第35页,共52页，2024年2月25日，星期天扬州大学生物科学与技术学院氨在血液中的运输形式：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第36页,共52页，2024年2月25日，星期天高血氨症与肝昏迷*血氨正常参考值：5.54-65

mol/L*引起高血氨症主要原因：

肝功能严重损伤，尿素合成障碍肝昏迷的机制血氨升高→NH3进入脑→脑将氨转化为Gln,使Glu量降低中→脑将α酮戊二酸转变为Glu，补充Glu，使α酮戊二酸的量降低→三羧酸循环不能正常进行→ATP生成下降→脑内供能不足→昏迷第37页,共52页，2024年2月25日，星期天扬州大学生物科学与技术学院

先天性的高氨血症是由于尿素循环中酶的遗传性缺陷引起的。尿素循环过程中任何一步的完全阻断都可能是致死性的，因此这些婴儿往往一出生就会昏迷甚至不久后就死亡。而这些酶的部分缺陷则可以引起精神障碍、昏睡和中枢性的呕吐。先天性高氨血症第38页,共52页，2024年2月25日，星期天第39页,共52页，2024年2月25日，星期天扬州大学生物科学与技术学院水生生物直接扩散脱氨（NH3）哺乳、两栖动物排尿素直接排氨，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。2、氨的排泄第40页,共52页，2024年2月25日，星期天扬州大学生物科学与技术学院鸟类、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。第41页,共52页，2024年2月25日，星期天扬州大学生物科学与技术学院3.酰胺的合成

Gln的形成及代谢动物的脑、肝脏、肌肉等组织的Gln合成酶催化Glu作用生成Gln

Asn的形成及代谢植物体的储氨机制，Asn合成酶催化Asp作用生成Asn4.合成嘧啶环第42页,共52页，2024年2月25日，星期天扬州大学生物科学与技术学院谷氨酰胺的运氨作用L-谷氨酸谷氨酰胺NH3

+ATPADP+Pi谷氨酰胺合成酶(脑、肌肉)H2ONH3谷氨酰酶(肝、肾)尿素、铵盐等临床上用谷氨酸盐降低血氨第43页,共52页，2024年2月25日，星期天生糖氨基酸：甘、丝、丙……等多种氨基酸生酮氨基酸：亮、赖、苯丙、色、酪

生酮兼生糖氨基酸：苯丙、酪二、

-酮酸的代谢2.经三羧酸循环氧化供能1.经氨基化生成非必需氨基酸3.转变为糖及脂类第44页,共52页，2024年2月25日，星期天碳骨架的氧化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CoA

α-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第45页,共52页，2024年2月25日，星期天扬州大学生物科学与技术学院

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--------------------------