10蛋白质的降解和氨基酸的分解代谢

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Chapter 10 蛋白质降解和 氨基酸的分解代谢
Metabolism of Amino acids & Proteins

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蛋白质代谢
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第一节 蛋白质的营养价值与蛋白质的消化及吸收
一、蛋白质的营养价值 必需氨基酸: 体内需要但自身不能合成,必须由食物供应的氨基酸 甲硫氨酸、色氨酸、赖氨酸、缬氨酸 异亮氨酸、亮氨酸、 苯丙氨酸、苏氨酸 Met Trp Lys Val Ile Leu Phe Thr “假 设 来 借 一 两 本 书”
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2、转氨酶(氨基转移酶)的特点 1)大多数需α -酮戊二酸作为氨基的受体,而对另一个底物则 无严格的专一性(除甘氨酸、赖氨酸和组氨酸外) 2)一般只催化L-AA氨基酸和α -酮戊二酸的转氨作用 3)催化反应可逆 4)所有的转氨酶辅酶都是磷酸吡哆醛 重要的酶:谷丙转氨酶(GPT)、谷草转氨酶(GOT)
α -酮酸
氨基酸 代谢库
体内合成氨基酸 (非必需氨基酸)
胺类
其它含氮化合物 (嘌呤、嘧啶等)
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பைடு நூலகம்17
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一、氨基酸的转氨基作用
一种氨基酸的α -氨基经转氨酶催化转移给α -酮酸的作用; 原来的氨基酸生成相应的酮酸,而原来的酮酸则形成相应的 氨基酸。催化转氨基作用的酶为转氨酶。
(4)氨甲酰磷酸合成酶Ⅰ是合成尿素的限速酶
(5)肝脏功能受损时,尿素合成受阻,导致氨中毒
(6)摄入蛋白增多,尿素合成随之增多
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• 合成尿素总反应式
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延胡索酸:进入TCA→苹果酸→草酰乙酸
草酰乙酸 + 乙酰CoA→柠檬 酸 转氨→Asp 糖异生→G
延胡索酸:鸟氨酸循环与TCA之间的连接物
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芳香族氨基酸的代谢
• 苯丙氨酸(必需氨基酸) →酪氨酸
• 酪氨酸可以合成甲状腺素、肾上腺素等
• 色氨酸(必需氨基酸),生成5-羟色胺(神经递质)和尼
克酸(NAD、NADP的原料)
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一碳基团的来源
• 甘氨酸
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合成胆碱、肌酸、肾 上腺素等
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生理意义:
1)与AA代谢密切相关 2)参与嘌呤和嘧啶的生物合成 3)生物体各种化合物甲基化的甲基来源 4)新药设计
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3、转氨酶的辅酶及其作用机制
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4、转氨作用的机制
• 多数氨基酸脱氨的方式 • 机体合成非必需氨基酸的途径 • 临床疾病诊断和治疗时必要的参考指标
正常情况下,转氨酶分布在细胞内,特别是肝脏和心脏, 血清中活性最低。疾病可导致细胞膜通透性增加,组织坏 死或细胞破裂,大量的转氨酶从细胞释放入血。心肌梗死 血清GOT异常升高,急性传染性肝炎血清GPT和GOT皆异 常升高。
α -氨基 酸 α -酮戊二 酸 天冬氨酸 腺苷酸代 琥珀酸 L-谷氨 酸
IM P A M P
NH
3
α -酮酸
草酰乙酸
延胡索酸
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三 氨的转运
氨的毒性:损害中枢神经系统,在体内必须以
无毒的形式转运
氨的来源:氨基酸脱氨基作用产生的氨是体内 案的主要来源。 氨的去路:尿素的合成、谷氨酰胺的生成、参 与合成含氮化合物、铵盐形式由尿排出
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五、 氨基酸碳骨架的降解
1、合成非必需氨基酸 2、转变为糖及脂类:生糖AA、生酮AA、生糖和生酮 AA 3、氧化产生能量:生成乙酰CoA、α -酮戊二酸、延胡 索酸、草酰乙酸、丙酮酸进入三羧酸循环
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第四节 个别氨基酸代谢
一、氨基酸的脱羧作用 Glu→γ -氨基丁酸(Glu脱羧酶) γ -氨基丁酸是神经系统的主要抑制性递质 组氨酸→组胺(组氨酸脱氢酶)
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(一)谷氨酰胺
• 谷氨酰胺合成酶广泛存在 • 谷氨酰胺向肝肾运输无毒的氨 • 谷氨酰胺也是合成反应的氨基供体
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(二)丙氨酸-葡萄糖循环
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四、尿素的合成(urea cycle 鸟氨酸循环 )
尿素是氨基酸分解代谢的最终无毒产物 最早发现的代谢循环,1932年Hans A.Krebs提出 合成部位:肝细胞 原料: NH3、CO2(或H2CO3)、鸟氨酸、Asp、ATP、 Mg2+、酶
脱下的 H→O2→H2O2 酶活性不高,组织器官分布局限,作用不大
L-谷氨酸脱氢酶 (L-glutamate dehydro-genase) 不需氧脱氢酶,辅酶NAD+或 NADP+ NADH进入呼吸链进行氧化磷酸化 酶活性高,特异性高,只能催化L-谷氨酸,分布广 泛,作用较大
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尿素循环的过程
精氨酸代琥珀酸缩合酶
氨甲酰磷酸合成酶Ⅰ
精氨酸代琥珀酸
精氨酸琥珀酸裂解酶
线粒体
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鸟氨酸转氨甲酰酶
精氨酸酶
胞质
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总结 (1)形成1分子尿素可清除两分子氨基氮及1分子CO2,一 个氨基来自游离NH3,一个来自天冬氨酸 (2)形成1分子尿素需消耗4个高能磷酸键 (3)前两步骤是在肝细胞的线粒体中完成的,而后三个步 骤都是在胞液中完成的
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蛋白质的腐败作用(putrefaction)
肠道细菌对消化过程中不被消化、吸收部分蛋白质及 其消化产物所起的作用。无氧分解,涉及脱羧、脱氨、氧
化、还原、水解反应。大部分产物对人体有害。
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第二节 细胞内蛋白质的降解
• 外源性蛋白降解:消化道内,不需要能量,蛋白 酶参与。 • 内源性蛋白质降解:细胞内,衰老蛋白质,需要 能量,高效率、指向性强。
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二、降解过程
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三、泛素-蛋白酶体系统的生物学意义 • 对新合成的蛋白质进行质量检查 • 清除衰老蛋白质 • 参与细胞周期调控,细胞周期蛋白经泛素蛋白酶体途径降解导致细胞退出有丝分裂 • 泛素-蛋白酶体系统与癌症和多种疾病的发 生有密切关系。
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人及动物体内蛋白质处于不断 降解和合成的动态平衡 成人:每天有1%~2%总蛋白 被降解、更新
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蛋白半寿期(t1/2)
人血浆蛋白质:10天
肝脏蛋白质:1~8天
结缔组织蛋白:180天
关键性的调节酶:很短
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一 细胞内蛋白质降解的重要物质
• • • • • 泛素,与目标蛋白质结合,被蛋白酶体识别。 酶E1(泛素活化酶)激活泛素 酶E2(泛素结合酶)将泛素与蛋白质绑定 酶E3(泛素蛋白连接酶)辨认蛋白质 19S 蛋白酶体,降解蛋白质
组胺:扩血管、降血压、促平滑肌收缩和胃液分泌
色氨酸→5-羟色氨酸(色氨酸羟化酶) 5-HT:神经递质,与睡眠、镇痛和体温调节有关 鸟氨酸→精胺(鸟氨酸脱羧酶)
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精胺、精脒调节细胞生长
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二、氨基酸与一碳基团
某些氨基酸代谢过程中产生的具有一个碳原子的 基团 -CH=NH、-CHO、-CH2OH;-CH2-、-CH3、 -CH= 等 四氢叶酸(FH4)是一碳基团的转移载体,一碳 基团不能单独存在 主要来源于丝氨酸、甘氨酸、组氨酸、色氨酸代 谢,参与体内许多重要化合物的合成
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蛋白质的营养价值~ 必需AA种类 必需AA含量
必需AA的比例
具有与人体需求相符的AA组成,其被消化 后在体内被利用的程度越高,营养价值越高。
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食物蛋白质的互补作用 将几种营养价值较低的食物蛋白质混合后食用,互相补 充必需氨基酸的种类和数量,以提高其营养价值的作用
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二、AA的脱氨基作用
氧化脱氨基作用(动、植物) 非氧化脱氨基作用(微生物)
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(一)氧化脱氨基作用
氨基酸氧化酶 L-氨基酸氧化酶
甘氨酸氧化酶
L-谷氨酸脱氢酶
第一步:脱氢
第二步:加水、脱氨
H2O2
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L-谷氨酸脱氢酶
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L-氨基酸氧化酶(L-amino acid oxidase): 需氧脱氢酶,辅基FAD
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3个阶段: ① CO2、NH3与鸟氨酸作用合成瓜氨 酸 ②瓜氨酸与Asp作用产生Arg(精氨酸) ③Arg被Arg水解酶水解后放出尿素,并形成鸟氨酸循环 鸟氨酸循环,又称尿素循环,通过一次循环, 消耗2分子氨(1分子氨,1分子天冬氨酸所代 氨),3分子ATP,生成1分子尿素。
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第三节 氨基酸分解代谢
吸收到体内的AA可部分合成蛋白质,另一部分则被分解。
1)生物合成蛋白质 脱氨基→α -酮戊二酸→糖代谢 2)分解 彻底氧化或转变为糖和脂肪
3)酰胺形式储存,或转变为其他含氮物
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氨基酸代谢概况
尿素 食物蛋白质 组织 蛋白质
分解 合成 代谢转变

酮体 氧化供能 糖
(二)联合脱氨基作用
1 转氨作用偶联氧化脱氨作用 间接脱氨
先转氨,再氧化脱氢;因为转氨作用的氨基受体为α -酮
戊二酸,生成谷氨酸,而L-谷氨酸脱氢酶的活性高特异
性强,脱出游离氨。肝、脑、肾 氨基传递体
此反应的逆反应为 合成非必需氨基酸的 重要途径
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2、转氨偶联AMP循环脱氨作用 存在于骨骼肌、心肌、肝脏、脑组织
必需氨基酸相互补充
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二、蛋白质的消化
蛋白质具有种属特异 性,消化可以消除。
蛋白酶:一般为无活性酶原,需HCl、蛋白酶或肠激酶 激活 蛋白酶:水解肽键,专一性不同 各种蛋白酶协同作用,生成AA、二肽,吸收
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•外肽酶—氨肽酶
NH3+—
限制性内肽酶
特定氨基酸间
COO—
•外肽酶—羧肽酶
最终产物:氨基酸、寡肽
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三、肽和氨基酸的吸收(小肠粘膜)
主动转运(耗能) →肠粘膜上皮细胞膜载体→粘膜微
血管→血液→肝脏及其他器官;
-谷氨酰胺循环:在细胞膜上的-谷氨酰胺转移酶作用 下,通过与谷胱甘肽作用而转运入细胞。每转运1分子 氨基酸消耗3分子ATP。
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