蛋白质与氨基酸的代谢（生物化学课件）

一、氨基酸的脱羧基作用氨基酸在酶的催化下脱去CO2生成相应胺的过程称为氨基酸的脱羧基作用。催化这些反应的酶是氨基酸脱羧酶，其辅酶是磷酸吡哆醛。氨基酸的特殊代谢项目二蛋白质的分解代谢（一）组氨酸脱羧-组胺

组胺具有强烈的扩血管作用，并能增加毛细血管的通透性，引起血压下降，严重时会产生休克。组胺对血管以外的平滑肌有兴奋作用，可引起支气管哮喘。炎症、创伤、烧伤等部位组胺释放增多。组胺可以刺激胃蛋白酶和胃酸分泌。（二）色氨酸脱羧-5-羟色胺

5-HT主要分布于脑、胃肠、血小板及乳腺细胞中。脑内的5-HT是一种抑制性神经递质,与睡眠、镇痛、体温调节等生理功能有关。在外周组织中5-HT有缩血管作用，可引起血压升高。（三）谷氨酸脱羧-γ-氨基丁酸

GABA是抑制性神经递质，对中枢神经有抑制作用。临床上常用维生素B6治疗妊娠呕吐及小儿抽搐，目的是促进谷氨酸脱羧，使中枢神经中GABA浓度增高。（四）半胱氨酸脱羧-牛磺酸

牛磺酸与游离胆汁酸结合生成结合型胆汁酸。牛磺酸具有抗氧化，稳定细胞膜功能，对神经、心肌、肝等多种细胞具有保护作用。能提高脑细胞的活性，增强记忆力，提高机体免疫力。（五）鸟氨酸、蛋氨酸脱羧-多胺

鸟氨酸脱羧生成腐胺，在S-腺苷甲硫氨酸参与下，经丙胺转移反应生成精脒和精胺等多胺。多胺是调节细胞生长的重要物质，有促进核酸与蛋白质合成的作用，因而可促进细胞分裂增殖。在生长旺盛的组织如胚胎、再生肝、癌瘤等组织中多胺含量较高。临床上测定病人血或尿中多胺含量可作为癌瘤病人辅助诊断及观察病情变化的指标。多胺的生成二、一碳单位代谢某些氨基酸在分解代谢过程中产生的含有一个碳原子的基团称为一碳单位。包括甲基（－CH3）、甲烯基（－CH2－）、甲炔基（－CH＝）、甲酰基（－CHO）及亚氨甲基（－CH=NH）等。CO2不是一碳单位（一）一碳单位的概念和种类一碳单位的生理功用

一碳单位的主要的生理功用是作为嘌呤、嘧啶的合成原料，在核酸的生物合成中起到重要作用。一碳单位代谢发生障碍就会引起疾病，如叶酸、VitB12缺乏引起巨幼红细胞性贫血。临床上某些抗菌、抗肿瘤的药物如磺胺药、甲氨蝶呤正是由于干扰了细菌以及肿瘤细胞的四氢叶酸的合成和一碳单位代谢，使核酸合成受阻而达到治疗的目的。参于体内的甲基化反应

N5-CH3-FH4可参与蛋氨酸循环，是体内甲基化反应的间接供体（见含硫氨基酸代谢）。（二）一碳单位的载体及转运形式四氢叶酸是一碳单位的载体。四氢叶酸是由叶酸在二氢叶酸还原酶的催化下经两步还原反应生成的。一碳单位结合在四氢叶酸的N5，N10上，故以N5和N10表示。5,6,7,8-四氢叶酸(FH4)一碳单位与四氢叶酸结合位点一碳单位种类

与四氢叶酸结合位点

存在形式甲基（－CH3）N5N5-CH3-FH4甲烯基（－CH2）N5和N10N5，N10-CH2-FH4甲炔基（－CH=）N5和N10N5，N10=CH2-FH4甲酰基（－CHO）N10N10-CHO-FH4亚氨甲基（－CH=NH）

N5N5，-CH2=NH-FH4（三）一碳单位的来源和相互转变一碳单位主要来源于丝氨酸、甘氨酸、组氨酸及色氨酸的代谢。各种形式的一碳单位在适当条件下可以通过氧化还原反应彼此转化，但N5-甲基四氢叶酸一经生成基本上不可逆。一碳单位的来源和相互转变三、含硫氨基酸代谢体内含硫氨基酸包括甲硫氨酸、半胱氨酸和胱氨酸。甲硫氨酸可转变为半胱氨酸和胱氨酸。半胱氨酸与胱氨酸可以互变，但不能转变成甲硫氨酸。（一）蛋氨酸与转甲基作用蛋氨酸分子中含有S-甲基，可参与多种物质的甲基化反应，合成许多重要的含甲基的化合物，如肾上腺素、肌酸、肉碱等。蛋氨酸在转甲基之前首先必须在腺苷转移酶的催化下与ATP反应，生成S-腺苷蛋氨酸（SAM）才能参与转甲基反应。SAM也称为活性蛋氨酸，SAM中的甲基称为活性甲基。SAM是体内甲基的直接供应体。S-腺苷蛋氨酸的生成蛋氨酸循环

SAM在甲基转移酶的作用下，将甲基转移给其它物质使其甲基化，自身则生成S-腺苷同型半胱氨酸，然后脱去腺苷生成同型半胱氨酸，同型半胱氨酸接受N5-CH3-FH4提供的甲基又可生成蛋氨酸，这个循环过程称为蛋氨酸循环。蛋氨酸循环中的反应蛋氨酸循环的意义：

N5-CH3-FH4为SAM提供甲基，以进行体内广泛的甲基化反应，有利于四氢叶酸的再生和再利用。

N5-CH3-FH4是体内甲基的间接供应体。

N5-CH3-FH4转甲基酶，又称蛋氨酸合成酶，其辅酶是VitB12。当VitB12缺乏时，N5-CH3-FH4上甲基不能转移，不仅蛋氨酸循环受阻，而且四氢叶酸不能游离重新参与一碳单位代谢，使核酸合成障碍，细胞分裂受阻，引起巨幼红细胞贫血。（二）半胱氨酸及硫的代谢1、谷胱甘肽（GSH）的生成与功能谷胱甘肽是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸组成的三肽。

H+还原型氧化型人红细胞中还原型谷胱甘肽含量很高，其主要作用是与过氧化物及氧自由基起反应，保护膜上含巯基的蛋白质及含巯基的酶不被氧化。在肝中，谷胱甘肽还可与某些非营养物结合，利于这些物质的生物转化作用。2、硫酸根的代谢

半胱氨酸分解代谢产生丙酮酸、NH3、H2S，H2S迅速氧化生成硫酸根，半胱氨酸是体内硫酸根的主要来源。体内的硫酸根一部分可以随尿排出，另一部分与ATP反应，活化成活性硫酸根，即3＇-磷酸腺苷－5＇磷酸硫酸（PAPS）。四、芳香族氨基酸的代谢（一）苯丙氨酸和酪氨酸代谢1、苯丙氨酸代谢正常情况下苯丙氨酸代谢的主要途径是在苯丙氨酸羟化酶作用下生成酪氨酸，然后进一步代谢。当苯丙氨酸羟化酶先天性缺乏时，苯丙氨酸不能转变为酪氨酸，则主要经转氨基作用生成苯丙酮酸，苯丙酮酸进一步转变为苯乙酸等产物，此时尿液中出现大量苯丙酮酸及其代谢产物，称为苯酮酸尿症。苯丙酮酸在体内堆积对中枢神经系统有毒性，会引起患儿智力障碍。对此种患儿的治疗原则是早期发现，适当控制膳食中苯丙氨酸的含量。2、酪氨酸代谢(1)转变为儿茶酚胺多巴胺、去甲肾上腺素、肾上腺素统称为儿茶酚胺。多巴胺是脑中的一种神经递质，帕金森病（又称震颤麻痹）与多巴胺生成减少有关。肾上腺素、去甲肾上腺是作用于心、血管的重要激素。(2)转变为黑色素

在黑色素细胞内，酪氨酸在酪氨酸酶的作用下生成多巴，多巴进一步转变为多巴醌，多巴醌可生成吲哚-5，6-醌，后者聚合生成黑色素。酪氨酸酶缺乏，黑色素合成障碍，患者皮肤、头发等呈白色，称为白化病。(3)分解代谢

缺乏尿黑酸氧化酶，大量尿黑酸随尿排出。尿黑酸在碱性条件下易被氧化成醌类化合物，并进一步生成黑色化合物，称为尿黑酸症。

（二）色氨酸代谢色氨酸除生成生物活性物质5-羟色胺、一碳单位外，还可进行分解代谢产生丙酮酸与乙酰乙酰辅酶A，所以色氨酸是生糖兼生酮氨基酸。除此之外，色氨酸分解还可产生尼克酸，但合成量少不能满足机体需要，仍需由食物补充。蛋白质的消化吸收知识点二七蛋白质与氨基酸的代谢蛋白质的腐败作用肠道细菌对未被消化的蛋白质及其消化产物所起的分解作用，称为腐败作用（putrefaction）。主要产物：NH3、胺类和一些有害物质。蛋白质的消化吸收知识点一七蛋白质与氨基酸的代谢

是组织细胞的重要的组成成分，维持组织、细胞的生长，更新和修补组织

参与多种重要的生理活动(如酶、激素)

氧化供能（17.9KJ/g蛋白质）蛋白质的消化哺乳动物的胃、小肠中含有胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、羧肽酶、氨肽酶、弹性蛋白酶。经上述酶的作用，蛋白质水解成游离氨基酸，在小肠被吸收。被吸收的氨基酸（与糖、脂一样）一般不能直接排出体外，需经历各种代谢途径。外源蛋白质消化吸收1、不依赖ATP的溶酶体途径，没有选择性，主要降解细胞通过胞吞作用摄取外源蛋白、膜蛋白及长寿命的细胞内蛋白。2、依赖ATP的泛素途径，在胞质中进行，主要降解异常蛋白和短寿命蛋白（调节蛋白），此途径在不含溶酶体的红细胞中尤为重要。（选择性降解）真核细胞中蛋白质的降解途径意义：（1）清除异常蛋白；（2）细胞对代谢进行调控的一种方式

细胞内蛋白质的降解胃蛋白酶胰液中的蛋白酶：对肽键有一定的专一性内肽酶：胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶外肽酶：羧基肽酶A和羧基肽酶B小肠粘膜细胞中的氨基肽酶和二肽酶。氨的代谢知识点二七蛋白质与氨基酸的代谢

氨是毒性物质，脑组织对氨的毒性非常敏感。动物实验证明，如给家兔注射氯化铵，当血氨浓度达到2.9mmol/L（5mg/100ml）时，立即中毒致死。正常人血氨浓度很低，＜60μmol/L（0.1mg/100ml）。氨的代谢（一）氨基酸脱氨及胺类分解产氨氨基酸脱氨基作用产生的氨是体内氨的主要来源。胺类及其它含氮化合物分解也可以产氨。（二）肠道吸收1.肠内未吸收的氨基酸在肠道细菌的作用下腐败产氨；2.血液中的尿素渗入肠道，经肠道细菌脲酶水解产生氨。

肠道吸收的氨有两个来源：肠道产氨量较多，每天约产生4g。当肠内腐败作用加强时，氨的生成增多。NH3比NH4+更易透过细胞膜而被吸收。氨的吸收与肠道pH有关，当肠道pH较低时（pH＜6），NH3与H+结合成NH4+，而减少氨的吸收。肠道pH较高时，NH4+转变为NH3，氨的吸收增多。临床上对高血氨病人采用弱酸性透析液作结肠透析就是为了减少氨的吸收，促进氨的排泄，而禁用碱性肥皂水灌肠。肾小管上皮细胞分泌的氨主要来自谷氨酰胺。

谷氨酰胺在谷氨酰胺酶的作用下水解生成谷氨酸和氨。氨可以被分泌到肾小管腔中，与H+结合生成NH4+，以铵盐的形式随尿排出，也可以被吸收入血。肾小管中氨的去路主要取决于肾小管液的pH值。

当尿液呈酸性时有利于肾小管上皮细胞氨的分泌，减少氨的吸收，这对维持机体酸碱平衡起到重要作用。反之，碱性尿则可影响肾小管细胞中氨的分泌，而被吸收入血。临床上对肝硬化腹水的病人不宜使用碱性利尿药，以防止血氨升高。（三）肾脏产氨

（一）丙氨酸-葡萄糖循环其它氨基酸

-酮酸丙酮酸糖分解丙氨酸丙氨酸丙氨酸尿素NH3

-酮戊二酸谷氨酸丙酮酸葡萄糖葡萄糖葡萄糖肌肉血液肝||||||||||||||||||||||肌肉蛋白质分解转氨酶GPT二、一碳单位代谢某些氨基酸在分解代谢过程中产生的含有一个碳原子的基团称为一碳单位。包括甲基（－CH3）、甲烯基（－CH2－）、甲炔基（－CH＝）、甲酰基（－CHO）及亚氨甲基（－CH=NH）等。CO2不是一碳单位（一）一碳单位的概念和种类一碳单位的生理功用

一碳单位的主要的生理功用是作为嘌呤、嘧啶的合成原料，在核酸的生物合成中起到重要作用。一碳单位代谢发生障碍就会引起疾病，如叶酸、VitB12缺乏引起巨幼红细胞性贫血。临床上某些抗菌、抗肿瘤的药物如磺胺药、甲氨蝶呤正是由于干扰了细菌以及肿瘤细胞的四氢叶酸的合成和一碳单位代谢，使核酸合成受阻而达到治疗的目的。参于体内的甲基化反应

N5-CH3-FH4可参与蛋氨酸循环，是体内甲基化反应的间接供体（见含硫氨基酸代谢）。（二）一碳单位的载体及转运形式四氢叶酸是一碳单位的载体。四氢叶酸是由叶酸在二氢叶酸还原酶的催化下经两步还原反应生成的。一碳单位结合在四氢叶酸的N5，N10上，故以N5和N10表示。5,6,7,8-四氢叶酸(FH4)一碳单位与四氢叶酸结合位点一碳单位种类

与四氢叶酸结合位点

存在形式甲基（－CH3）N5N5-CH3-FH4甲烯基（－CH2）N5和N10N5，N10-CH2-FH4甲炔基（－CH=）N5和N10N5，N10=CH2-FH4甲酰基（－CHO）N10N10-CHO-FH4亚氨甲基（－CH=NH）

N5N5，-CH2=NH-FH4（三）一碳单位的来源和相互转变一碳单位主要来源于丝氨酸、甘氨酸、组氨酸及色氨酸的代谢。各种形式的一碳单位在适当条件下可以通过氧化还原反应彼此转化，但N5-甲基四氢叶酸一经生成基本上不可逆。一碳单位的来源和相互转变三、含硫氨基酸代谢体内含硫氨基酸包括甲硫氨酸、半胱氨酸和胱氨酸。甲硫氨酸可转变为半胱氨酸和胱氨酸。半胱氨酸与胱氨酸可以互变，但不能转变成甲硫氨酸。（一）蛋氨酸与转甲基作用蛋氨酸分子中含有S-甲基，可参与多种物质的甲基化反应，合成许多重要的含甲基的化合物，如肾上腺素、肌酸、肉碱等。蛋氨酸在转甲基之前首先必须在腺苷转移酶的催化下与ATP反应，生成S-腺苷蛋氨酸（SAM）才能参与转甲基反应。SAM也称为活性蛋氨酸，SAM中的甲基称为活性甲基。SAM是体内甲基的直接供应体。S-腺苷蛋氨酸的生成蛋氨酸循环

SAM在甲基转移酶的作用下，将甲基转移给其它物质使其甲基化，自身则生成S-腺苷同型半胱氨酸，然后脱去腺苷生成同型半胱氨酸，同型半胱氨酸接受N5-CH3-FH4提供的甲基又可生成蛋氨酸，这个循环过程称为蛋氨酸循环。蛋氨酸循环中的反应蛋氨酸循环的意义：

N5-CH3-FH4为SAM提供甲基，以进行体内广泛的甲基化反应，有利于四氢叶酸的再生和再利用。

N5-CH3-FH4是体内甲基的间接供应体。

N5-CH3-FH4转甲基酶，又称蛋氨酸合成酶，其辅酶是VitB12。当VitB12缺乏时，N5-CH3-FH4上甲基不能转移，不仅蛋氨酸循环受阻，而且四氢叶酸不能游离重新参与一碳单位代谢，使核酸合成障碍，细胞分裂受阻，引起巨幼红细胞贫血。（二）半胱氨酸及硫的代谢1、谷胱甘肽（GSH）的生成与功能谷胱甘肽是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸组成的三肽。

H+还原型氧化型人红细胞中还原型谷胱甘肽含量很高，其主要作用是与过氧化物及氧自由基起反应，保护膜上含巯基的蛋白质及含巯基的酶不被氧化。在肝中，谷胱甘肽还可与某些非营养物结合，利于这些物质的生物转化作用。2、硫酸根的代谢

半胱氨酸分解代谢产生丙酮酸、NH3、H2S，H2S迅速氧化生成硫酸根，半