蛋白质降解和氨基酸分解代谢
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蛋白质的降解和氨基酸的分解代谢
精氨酸是AGA合成酶的激活剂
•
正常情况下血氨保持动态平衡：肝中合成尿素是维持平
衡的关键。 高血氨症：肝功能严重损伤时 昏迷：氨与脑中的-酮戊二酸结合生成谷氨酸，氨可与 谷氨酸结合生成谷氨酰胺。脑中氨的增加使脑中-酮戊 二酸减少，导致三羧酸循环减弱，从而使脑组织中的ATP 生成减少，引起大脑功能障碍，严重时发生肝昏迷。 降血氨的常用方法：给予谷氨酸、精氨酸；肠道抑菌药； 酸性盐水灌肠；限制蛋白质进食量。
H2N
C
H2N
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。
？
O
鸟类、爬虫排 尿酸
O
均来自转氨 不溶于水， 毒性很小， 合成需要 更多的能 量。
N
O
N N N
O
提问：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得付出高能量代价。
激活剂。CPS-I、AGA都存在于肝细胞线粒体中。
循环的特点：
1.
2. 3.
耗能: 消耗3个ATP中的４个高能磷酸键 原料：NH3 、 CO2、 ATP、 天冬氨酸
两个来源不同的氮原子，1个来自氨，1个来自天冬氨酸
4.
5. 6. 7.
限速酶:精氨酸代琥珀酸合成酶 部位:反应在线粒体和胞浆 与三羧酸循环的联系物质：延胡索酸
第三十章 蛋白质的降解和氨基酸的分 解代谢
1. 蛋白质的降解 2. 氨基酸的分解代谢 3. 尿素的形成 4. 氨基酸碳骨架的氧化途径 5. 由氨酸酸衍生的其它重要物质 6. 氨基酸代谢缺陷症
一
蛋白质的降解
蛋白质新陈代谢的功能:
生物化学第12章、蛋白质的降解及氨基酸代谢
三、蛋白质降解的反应机制：
真核细胞对蛋白质的降解有二体系： 一是溶酶体系，即溶酶体降解蛋白质，是非选 种择性； 二是以细胞溶胶为基础的，依赖ATP机制，即 泛肽标记选择性蛋白质降解方式
四、机体对外源蛋白质的消化
（一）体内的蛋白酶系
1、 按存在部位分： （1）胃：胃蛋白酶 （2）小肠：胰蛋白酶，胰凝乳蛋白酶、弹性蛋白 酶、 羧肽酶（A、B）、氨肽酶。
五、生酮氨基酸和生糖氨基酸
一、生酮氨基酸
1、生酮氨基酸：有些氨基酸在分解过程中转变为 乙酰乙酰CoA，而乙酰乙酰CoA在动物的肝脏中 可变为酮体（乙酰乙酸和β-羟丁酸）。 2、种类：Leu、Lys、Trp、Phe、Tyr。
二、生糖氨基酸
1、生糖氨基酸：凡能生成丙酮酸、α-酮戊二酸、 琥珀酸和草酰乙酸的氨基酸，它们都能导致生成 葡萄糖和糖原。 2、种类：15种
（2）外切酶：从氨基端或羧基端逐一的向内水 解肽链成氨基酸
氨肽酶：从N末端水解肽键； 羧肽酶A：水解除Pro、Arg、Lys外的C末端残基； 羧肽酶B：水解Arg、Lys为C末端的残基；
蛋白质经过上述消化管内各种酶的协同作用， 最后全部转变为游离的氨基酸。
第二节、氨基酸的分解代谢
一、氨基酸降解
二、氨的代谢去路
氨对生物机体是有毒物质，特别是高等动物的 脑对氨极为敏感。血液中1%的氨就可引起中枢 神经系统中毒。
1、 氨的转运
在血液中主要以谷氨酰胺（需谷氨酰胺合成酶） 形式转运到肝脏，形成尿素；
COOH CH2 CH2 CHNH2 COOH Glu
N H3
ATP
A D P+ P i
蛋白质降解和氨基酸分解代谢
COOH
H2N (CH2)3 CH
NH 2
L-鸟氨酸
CO2
H2N (CH 2)3 CH 2 NH 2
腐胺
腺苷
S+ CH3 脱羧SAM
（CH2）3NH 2
H2N
(CH2)4 NH (CH2)3 NH 2
腺苷
S+ CH 3 （CH2）3NH 2
精脒
脱羧SAM
H2N (CH2)3 NH (CH2)4 NH (CH2)3 NH 2
组氨酸和精氨酸. 注：蛋白质不能储备：进入机体内的蛋白质作为氮源和能源
进行代谢.
6、蛋白质的消化和吸收：
三、氨基酸的分解代谢
● 氨基酸的分解代谢产物
α- 酮酸： ● 氧化：CO2、H2O、ATP. ● 提供可转化为G（燃料）
的3碳和4碳单位.
NH4 + ： ●再利用生成氨基酸. ● 排泄：NH4+ 、尿素、尿
②
丙氨酸
◆查肝功抽血化验转氨酶指数的意义：
● 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.
（2）葡萄糖-丙氨酸循环：重要.
肌肉组织中有一种重要的转氨酶，不是以α- 酮戊 二酸(α-KG)作为氨基接受体，而是以α- 丙酮酸作
丙酮酸
乙酰CoA 草酰乙酸
乙酰乙酰CoA
天冬酰胺
异柠檬酸
谷氨酸
异亮氨酸
甲硫氨酸
α-酮戊二酸 缬氨酸
苯丙氨酸
谷氨酰胺
酪氨酸 亮氨酸 赖氨酸 色氨酸
苹果酸
三羧酸循环
琥珀酰CoA
延胡索酸
蛋白质的降解与氨基酸代谢
4.1 尿素循环的发现
根据动物实验，人们很早就确定了肝脏是尿素合成的主要 器官，肾脏是尿素排泄的主要器官。1932年Krebs等人利用大 鼠肝切片作体外实验，发现在供能的条件下，可由CO2和氨合 成尿素。若在反应体系中加入少量的精氨酸、鸟尿酸或瓜氨酸 可加速尿素的合成，而这几种氨基酸的含量并不减少。为此， Krebs等人提出了尿素循环学说(urea cycle) ,又称鸟氨酸循 环(orinithine cycle)。
L-谷氨酰胺 谷氨酰胺酶 (肝线粒体)
尿素
L-谷氨酸
2.丙氨酸的转运:
肌肉蛋白
肌肉中有一组氨基转移酶， 可把丙酮酸作为它的-酮酸 的载体。在它们的作用下， 产物为丙氨酸，丙氨酸被释 放到血液，经血液循环进入 肝脏，在肝脏中经转氨作用 又产生丙酮酸，通过葡萄糖 异生途径形成葡萄糖，葡萄 糖通过血液循环回到肌肉中， 通过糖酵解作用降解为丙酮 酸，该循环称为葡萄糖-丙氨 酸循环。 其既可以将肌肉中的氨以 无毒的丙氨酸形式运输到肝， 同时通过肝为肌肉提供葡萄 糖。
蛋白质的降解与氨基酸代谢 Chapter 30 Metabolism of Amino Acids & Proteins.1
一.蛋白质的降解:
细胞不断地把氨基酸合成为蛋白质，又不断地把蛋白 质降解为氨基酸(aa),这个过程有二重意义:
(1). 排除不正常蛋白质，它们若一旦聚集，将对细胞有害。 (2). 通过排除积累过多的酶和“调节蛋白”，使细胞代谢得 以秩序井然地进行。
(1). 转氨基(氨基转移)作用
(2). 氧化脱氨基作用 (3). 联合脱氨基作用
2.1 转氨基作用(transamination)：
1) 定义：在转氨酶的作用下，某一氨基酸去掉α-氨基生成 相应的α- 酮酸，而另一种α- 酮酸得到此氨基生成相应的氨 基酸的过程。
根据动物实验，人们很早就确定了肝脏是尿素合成的主要 器官，肾脏是尿素排泄的主要器官。1932年Krebs等人利用大 鼠肝切片作体外实验，发现在供能的条件下，可由CO2和氨合 成尿素。若在反应体系中加入少量的精氨酸、鸟尿酸或瓜氨酸 可加速尿素的合成，而这几种氨基酸的含量并不减少。为此， Krebs等人提出了尿素循环学说(urea cycle) ,又称鸟氨酸循 环(orinithine cycle)。
L-谷氨酰胺 谷氨酰胺酶 (肝线粒体)
尿素
L-谷氨酸
2.丙氨酸的转运:
肌肉蛋白
肌肉中有一组氨基转移酶， 可把丙酮酸作为它的-酮酸 的载体。在它们的作用下， 产物为丙氨酸，丙氨酸被释 放到血液，经血液循环进入 肝脏，在肝脏中经转氨作用 又产生丙酮酸，通过葡萄糖 异生途径形成葡萄糖，葡萄 糖通过血液循环回到肌肉中， 通过糖酵解作用降解为丙酮 酸，该循环称为葡萄糖-丙氨 酸循环。 其既可以将肌肉中的氨以 无毒的丙氨酸形式运输到肝， 同时通过肝为肌肉提供葡萄 糖。
蛋白质的降解与氨基酸代谢 Chapter 30 Metabolism of Amino Acids & Proteins.1
一.蛋白质的降解:
细胞不断地把氨基酸合成为蛋白质，又不断地把蛋白 质降解为氨基酸(aa),这个过程有二重意义:
(1). 排除不正常蛋白质，它们若一旦聚集，将对细胞有害。 (2). 通过排除积累过多的酶和“调节蛋白”，使细胞代谢得 以秩序井然地进行。
(1). 转氨基(氨基转移)作用
(2). 氧化脱氨基作用 (3). 联合脱氨基作用
2.1 转氨基作用(transamination)：
1) 定义：在转氨酶的作用下，某一氨基酸去掉α-氨基生成 相应的α- 酮酸，而另一种α- 酮酸得到此氨基生成相应的氨 基酸的过程。
蛋白质的降解和氨基酸的分解代谢
脂肪族氨基酸羧基形成的肽键 羧肽酶A:中性氨基酸为羧基末端的肽键 羧肽酶B :赖氨酸、精氨酸等碱性AA为羧基末端的肽键 氨肽酶: 氨基末端的肽键
提问：不同蛋白酶之间功能上可能有 什么区别？
氨肽酶
NH3+ —NH3+—
特定氨基酸间
CCOOOO--— —
羧肽酶
最终产物—氨基酸
二 氨基酸分解代谢
氨基酸的来源:
H C N H 33 COO-
2H+H+ R
H2O+H+
C NH
酶
C O O-
NH4+
脱氢 亚氨基酸不稳定 水解加氧
R CO C O O-
α-酮 酸
！ L-谷氨酸脱氢酶（专一催化谷氨酸脱氢分解及逆过程）
酶——L-氨基酸氧化酶、D-氨基酸氧化酶
提问：那种酶作用最重要？
常误认为是L-氧化酶（大多数氨基酸都是L型），但该酶分布不普 遍，活力低（pH=7)，作用小。
氨的去路：
高等动物的脑对氨极为敏感，血液中1% 的氨就可引起中枢神经系统中毒。
1. 氨的排泄(人:肝脏合成尿素) 2. 氨与谷氨酸合成谷氨酰胺 3. 氨的再利用 ： 参与合成非必需氨基酸 或其它含氮化合物（如嘧啶碱） 4. 肾排氨： 中和酸以铵盐形式排出
1. 氨的排泄---安全、价廉
直接排氨，毒性大，不消耗能量。转化为排氨形式越复杂，越安全， 但越耗能。
HC
N
H
+ 3
L-谷氨酸脱氢酶
COO
COO ( C H 2)2 CO COO
α酮戊二酸大量转化 NADH大量消耗
三羧酸循环中断，能量
α-谷氨酸
α-酮戊二酸 供应受阻，某些敏感器
提问：不同蛋白酶之间功能上可能有 什么区别？
氨肽酶
NH3+ —NH3+—
特定氨基酸间
CCOOOO--— —
羧肽酶
最终产物—氨基酸
二 氨基酸分解代谢
氨基酸的来源:
H C N H 33 COO-
2H+H+ R
H2O+H+
C NH
酶
C O O-
NH4+
脱氢 亚氨基酸不稳定 水解加氧
R CO C O O-
α-酮 酸
！ L-谷氨酸脱氢酶（专一催化谷氨酸脱氢分解及逆过程）
酶——L-氨基酸氧化酶、D-氨基酸氧化酶
提问：那种酶作用最重要？
常误认为是L-氧化酶（大多数氨基酸都是L型），但该酶分布不普 遍，活力低（pH=7)，作用小。
氨的去路：
高等动物的脑对氨极为敏感，血液中1% 的氨就可引起中枢神经系统中毒。
1. 氨的排泄(人:肝脏合成尿素) 2. 氨与谷氨酸合成谷氨酰胺 3. 氨的再利用 ： 参与合成非必需氨基酸 或其它含氮化合物（如嘧啶碱） 4. 肾排氨： 中和酸以铵盐形式排出
1. 氨的排泄---安全、价廉
直接排氨，毒性大，不消耗能量。转化为排氨形式越复杂，越安全， 但越耗能。
HC
N
H
+ 3
L-谷氨酸脱氢酶
COO
COO ( C H 2)2 CO COO
α酮戊二酸大量转化 NADH大量消耗
三羧酸循环中断，能量
α-谷氨酸
α-酮戊二酸 供应受阻，某些敏感器
蛋白质降解方法与氨基酸分解代谢
蛋白质的降解方法和氨基 酸的分解代谢
（3）L-谷氨酸脱氢酶
该酶是能使氨基酸直接脱去氨基活力最高的酶。 存在于线粒体中。
蛋白质的降解方法和氨基 酸的分解代谢
1.2 氨基酸的非氧化脱氨基作用 1、 还原脱氨基作用
蛋白质的降解方法和氨基 酸的分解代谢
2、水解脱氨基作用
蛋白质的降解方法和氨基 酸的分解代谢
蛋白质的降解方法和氨基 酸的分解代谢
1.1 氧化脱氨基作用 1.1.1 氧化脱氨基作用一般过程
蛋白质的降解方法和氨基 酸的分解代谢
实际上：
黄素蛋白
蛋白质的降解方法和氨基 酸的分解代谢
氨基酸的脱氨基作用如果由不需氧脱氢酶催化， 则脱出的氢不以分子氧为直接受体，而以辅酶作 为受体，然后经细胞色素体系与氧结合成水。
R1
R2
R3
R4
水解位点
肽链
糜 蛋
或胰凝乳蛋白酶（Chymotrypsin）：R1= 苯丙氨酸Phe,色氨酸Trp,酪氨酸Tyr; 亮氨
白
酸Leu，蛋氨酸Met和组氨酸His水解稍
酶
慢。
蛋白质的降解方法和氨基 酸的分解代谢
பைடு நூலகம்
氨基酸的吸收
氨基酸的吸收：主要在小肠进行，是一种主 动转运过程，需由特殊载体携带。除此之外， 也可经γ-谷氨酰循环进行 。
蛋白质的降解方法和氨基 酸的分解代谢
1.1.2 催化氧化脱氨基作用的酶 1. L-氨基酸氧化酶 ① 以黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）为辅基 ② 以黄素单核苷酸（FMN）为辅基。
说明：
– 人和动物体中的L-氨基酸氧化酶属于后一类。该 酶能催化十几种氨基酸的脱氨基作用。
– 对一些氨基酸必须由特殊的，专一性强的氨基酸 氧化酶催化脱氨基。
（3）L-谷氨酸脱氢酶
该酶是能使氨基酸直接脱去氨基活力最高的酶。 存在于线粒体中。
蛋白质的降解方法和氨基 酸的分解代谢
1.2 氨基酸的非氧化脱氨基作用 1、 还原脱氨基作用
蛋白质的降解方法和氨基 酸的分解代谢
2、水解脱氨基作用
蛋白质的降解方法和氨基 酸的分解代谢
蛋白质的降解方法和氨基 酸的分解代谢
1.1 氧化脱氨基作用 1.1.1 氧化脱氨基作用一般过程
蛋白质的降解方法和氨基 酸的分解代谢
实际上：
黄素蛋白
蛋白质的降解方法和氨基 酸的分解代谢
氨基酸的脱氨基作用如果由不需氧脱氢酶催化， 则脱出的氢不以分子氧为直接受体，而以辅酶作 为受体，然后经细胞色素体系与氧结合成水。
R1
R2
R3
R4
水解位点
肽链
糜 蛋
或胰凝乳蛋白酶（Chymotrypsin）：R1= 苯丙氨酸Phe,色氨酸Trp,酪氨酸Tyr; 亮氨
白
酸Leu，蛋氨酸Met和组氨酸His水解稍
酶
慢。
蛋白质的降解方法和氨基 酸的分解代谢
பைடு நூலகம்
氨基酸的吸收
氨基酸的吸收：主要在小肠进行，是一种主 动转运过程，需由特殊载体携带。除此之外， 也可经γ-谷氨酰循环进行 。
蛋白质的降解方法和氨基 酸的分解代谢
1.1.2 催化氧化脱氨基作用的酶 1. L-氨基酸氧化酶 ① 以黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）为辅基 ② 以黄素单核苷酸（FMN）为辅基。
说明：
– 人和动物体中的L-氨基酸氧化酶属于后一类。该 酶能催化十几种氨基酸的脱氨基作用。
– 对一些氨基酸必须由特殊的，专一性强的氨基酸 氧化酶催化脱氨基。
生物化学第九章蛋白质降解和氨基酸代谢
精氨酸 谷氨酰胺 组氨酸 脯氨酸
丝氨酸 苏氨酸 缬氨酸
氨基酸碳架的分解
2.再合成为氨基酸
O
||
+
N H 4+
C — C O O - +N A D （ P） H+ |
+
H
C |H 2
C |H 2C O O
谷氨酸＋丙酮酸 谷氨酸＋草酰乙酸
+
N H 3
|
H — C — C O O - + |
N A D （ P） + + H 2O
海洋水生动物 (鱼) 氨
爬行类、鸟类
尿酸
哺乳类
尿素
两栖动物：如青蛙，蝌蚪时排氨，变态成熟后排尿素。
(与其体内的酶变化有关)
(二) 氨的代谢去路
2、 生成酰胺
指Gln、Asn。 (是体内氨的储存、运转方式，脑组织中氨的主要去 路。)
3、生成尿素
1.生成部位
主要在肝细胞的线粒体及胞液中。
2.生成过程
C |H 2
C |H 2C O O
α-酮戊二酸＋丙氨酸 α-酮戊二酸＋天冬氨酸
氨基酸碳架的分解
3.转变为糖和脂肪
当体内不需要将α-酮酸再合成氨基酸，并且体内 的能量供给充足时，α-酮酸可以转变为糖或脂肪。例 如，用氨基酸饲养患人工糖尿病的狗，大多数氨基酸 可使尿中的葡萄糖的含量增加，少数几种可使葡萄糖 及酮体的含量同时增加。在体内可以转变为糖的氨基 酸称为生糖氨基酸，按糖代谢途径进行代谢；能转变 为酮体的氨基酸称为生酮氨基酸。
谷氨酰胺酶
----
COO-
CH2 CH2 +NH3 CHNH3+ COO-
---
生物化学蛋白质降解和氨基酸的分解代谢
Restriction point A cell that passes this point is committed to pass into S phase.
DBRP及其识别序列
Cyclin 细胞周期蛋白
CDK
Cyclin-dependent protein kinase
Destruction box of cyclin
S Phase DNA synthesis doubles the amount of DNA in the cell. RNA and protein also synthesized.
M Phase Mitosis (nuclear division) and cytokinesis (cell division) yield two daughter cells.
第30章 蛋白质降解和氨基酸的 分解代谢
(Protein degradation and amino acids catabolism)
一、蛋白质的降解 二、氨基酸的分解代谢 三、尿素的形成 四、氨基酸碳骨架的氧化途径 五、生糖氨基酸和生酮氨基酸 六、由氨基酸衍生的其他重要物质 七、氨基酸代谢缺陷症
通过葡萄糖－丙氨酸循环，将肌肉中的氨运 输到了肝脏。在肝脏中，氨可转变成尿素，从尿 液中排出。
∣
葡 萄 糖
丙 氨 酸 循 环
（二）谷氨酸氧化脱氨作用
转氨作用产生了大量的谷氨酸，谷氨酸可以在 谷氨酸脱氢酶的作用下发生氧化脱氨（谷氨酸→ α酮戊二酸），该酶以NAD+作为氧化剂。而在催化 逆反应时（α-酮戊二酸→谷氨酸）以NADPH为还 原剂。谷氨酸脱氢酶由6个亚基组成，存在于细胞 溶胶中，它受GTP和ATP的别构抑制，受ADP的别 构激活。
11第十一章 蛋白质的降解和氨基酸的分解代谢
2. 转氨基作用
转氨基作用是α-氨基酸和α-酮酸之间的氨基转移反 应。 催化转氨基作用的酶叫做转氨酶或氨基移换酶。 转氨酶广泛存在于生物体内。已经发现的转氨酶至 少有50多种。用15N 50 N标记的氨基酸证明，除甘氨酸、赖氨 酸和苏氨酸外，其余的α-氨基酸都可参加转氨基作用，其 中以谷丙转氨酶(GPT)和谷草转氨酶(GOT)最重要。
第十一章 蛋白质的降解和氨基酸的代谢
（二）脱羧基作用
1.直接脱羧基作用 2.羟化脱羧基作用
第十一章 蛋白质的降解和氨基酸的代谢
1.直接脱羧基作用
氨基酸在脱羧酶作用下，进行脱羧反应生成胺类 化合物。 氨基酸脱羧酶广泛存在于动植物和微生物体内， 以磷酸吡哆醛作为辅酶。 植物体内谷氨酸脱羧酶催化谷氨酸脱去羧基生成 γ-氨基丁酸。组氨酸脱羧生成组胺，酪氨酸脱羧生成酪 胺，赖氨酸脱羧生成戊二胺(尸胺)，鸟氨酸脱羧生成丁 二胺(腐胺)等。所生成的胺类很多都具有活跃的生理作 用。
第十一章 蛋白质的降解和氨基酸的代谢
第十一章 蛋白质的降解和氨基酸的代谢
4. 非氧化脱氨基作用
微生物中主要进行非氧化脱氨基作用，方式有3 种： ①还原脱氨基作用 在无氧条件下，某些含有氢化酶的微生物能利用 还原脱氨基方式使氨基酸脱去氨基。
第十一章 蛋白质的降解和氨基酸的代谢
②脱水脱氨基作用 丝氨酸和苏氨酸的脱氨基也可经脱水的方式完 成，催化该反应的酶以磷酸吡哆醛为辅酶。
第十一章 蛋白质的降解和氨基酸的代谢
含蛋白质丰富的物质经腐败细菌作用时，常发生氨基酸 的脱羧反应，生成这些胺类。
第十一章 蛋白质的降解和氨基酸的代谢
2.羟化脱羧基作用
酪氨酸在酪氨酸酶的催化下可发生羟化作 用而生成3,4-二羟苯丙氨酸，简称多巴(dopa)， 它可进一步脱羧生成3,4-二羟苯乙胺，简称多巴 胺(dopamine)。
蛋白质降解和氨基酸的分解代谢
两者混合食用即可提高营养价值。
临床:某些疾病情况下，为保证AA需要，可进行混合AA输液。
2、提高蛋白质的消化率——加工或烹调方法
如：大豆蛋白质消化率为60％，磨成豆腐后其消化率达90％
第8页，共68页。
引言2：蛋白质的消化、吸收与腐败
一、蛋白质的消化
食物（蛋白质的消化、吸收）是人体AA的主要来源。
根据这三种氨基酸的结构推断，它们彼此相关，即鸟氨酸 可能是瓜氨酸的前体，而瓜氨酸又是精氨酸的前体 。
第45页，共68页。
实验还观察到:
当大量鸟氨酸与肝切片及NH4十保温时，确有瓜氨酸的积存。
早已证实肝含有精氨酸酶，此酶催化精氨酸水解生成鸟氨酸及尿素。
同位素实验： •标记的15NH4CL或含15N的AA
骨骼肌中分解--支链AA
血浆AA是体内各组织之间AA转运的主要形式。 肌肉和肝在维持血浆AA浓度的相对稳定中起着重要作用。
第19页，共68页。
1. 体内（内源）蛋白质降解
1.1 体内蛋白降解为氨基酸
人体内蛋白质处于不断降解与合成的动态平衡。
成人每天约有体内蛋白质的1％～2％被降解 体内蛋白质的降解也是由一系列蛋白酶和肽酶完成。
第41页，共68页。
2.3.3 氨的转运 载体（中性）： 1) 谷氨酰胺（经血液由肌肉和其他组织运送到肝脏） 2) 丙氨酸（由肌肉到肝脏）
第42页，共68页。
2.3.4 氨的排泄
第43页，共68页。
3. 尿素的形成Formation of Urea
第44页，共68页。
3.1 尿素循环的发现
1932年，德国学者Hans Krebs和Kurt Henseleit根据一系列实验，
ห้องสมุดไป่ตู้第26页，共68页。
临床:某些疾病情况下，为保证AA需要，可进行混合AA输液。
2、提高蛋白质的消化率——加工或烹调方法
如：大豆蛋白质消化率为60％，磨成豆腐后其消化率达90％
第8页，共68页。
引言2：蛋白质的消化、吸收与腐败
一、蛋白质的消化
食物（蛋白质的消化、吸收）是人体AA的主要来源。
根据这三种氨基酸的结构推断，它们彼此相关，即鸟氨酸 可能是瓜氨酸的前体，而瓜氨酸又是精氨酸的前体 。
第45页，共68页。
实验还观察到:
当大量鸟氨酸与肝切片及NH4十保温时，确有瓜氨酸的积存。
早已证实肝含有精氨酸酶，此酶催化精氨酸水解生成鸟氨酸及尿素。
同位素实验： •标记的15NH4CL或含15N的AA
骨骼肌中分解--支链AA
血浆AA是体内各组织之间AA转运的主要形式。 肌肉和肝在维持血浆AA浓度的相对稳定中起着重要作用。
第19页，共68页。
1. 体内（内源）蛋白质降解
1.1 体内蛋白降解为氨基酸
人体内蛋白质处于不断降解与合成的动态平衡。
成人每天约有体内蛋白质的1％～2％被降解 体内蛋白质的降解也是由一系列蛋白酶和肽酶完成。
第41页，共68页。
2.3.3 氨的转运 载体（中性）： 1) 谷氨酰胺（经血液由肌肉和其他组织运送到肝脏） 2) 丙氨酸（由肌肉到肝脏）
第42页，共68页。
2.3.4 氨的排泄
第43页，共68页。
3. 尿素的形成Formation of Urea
第44页，共68页。
3.1 尿素循环的发现
1932年，德国学者Hans Krebs和Kurt Henseleit根据一系列实验，
ห้องสมุดไป่ตู้第26页，共68页。
册05-蛋白质降解和氨基酸的分解代谢
18
ATP、GTP、NADH可抑制此酶活性。 ADP、GDP及某些a.a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a.a分解供能（动物体内有10%的能量来自a.a 氧化）。
19
（2）非氧化脱氨 ①还原脱氨基反应
无氧条件下，一些含有氢化酶微生物能利用还原脱氨 基反应使氨基酸加氢脱氨，生成饱和脂肪酸和氨。
二肽酶 专门水解二肽中肽键，将二肽 水解生成单个氨基酸的酶。
按作用的最适pH分
碱性蛋白酶 中性蛋白酶 酸性蛋白酶。
3
2、重要的蛋白质水解酶
胃蛋白酶
催化具有苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、亮氨酸、 谷氨酸和谷氨酰胺等的肽键。
胰蛋白酶 水解由赖氨酸、精氨酸的羧基形成的肽键。
糜蛋白酶
水解含苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸等残基羧基 形成的肽键。
9
二、氨基酸分解代谢（P303，熟悉）
1、氨基酸的脱氨基作用 2、氨基酸的转氨基作用 3、联合脱氨基作用 4、氨基酸的脱羧基作用
10
α-氨基酸的功能除去它是蛋白质的组成单位外， 还是能量代谢的物质，又是许多生物体内重要含 氮化合物的前体。这些含氮化合物突出的有血红 素，生物活性的胺，谷胱甘肽，核苷酸及核苷酸 的辅酶等。哺乳动物可自代谢物前体合成非必需 氨基酸，而必需氨基酸则自膳食中获取。
弹性蛋白酶
水解缬氨酸、亮氨酸、丝氨酸、丙氨酸等各种 脂肪族氨基酸形成的肽键。
羧肽酶A 羧肽酶B
水解由各种中性氨基酸为羧基末端构成的肽键。
水解由赖氨酸、精氨酸等碱性氨基酸为羧基末 端构成的肽键。
4
• 3、蛋白质消化吸收 • 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。 • 肠粘膜细胞还可吸收二肽或三肽，吸收作用在小 肠的近端较强，因此肽的吸收先于游离氨基酸。
ATP、GTP、NADH可抑制此酶活性。 ADP、GDP及某些a.a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a.a分解供能（动物体内有10%的能量来自a.a 氧化）。
19
（2）非氧化脱氨 ①还原脱氨基反应
无氧条件下，一些含有氢化酶微生物能利用还原脱氨 基反应使氨基酸加氢脱氨，生成饱和脂肪酸和氨。
二肽酶 专门水解二肽中肽键，将二肽 水解生成单个氨基酸的酶。
按作用的最适pH分
碱性蛋白酶 中性蛋白酶 酸性蛋白酶。
3
2、重要的蛋白质水解酶
胃蛋白酶
催化具有苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、亮氨酸、 谷氨酸和谷氨酰胺等的肽键。
胰蛋白酶 水解由赖氨酸、精氨酸的羧基形成的肽键。
糜蛋白酶
水解含苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸等残基羧基 形成的肽键。
9
二、氨基酸分解代谢（P303，熟悉）
1、氨基酸的脱氨基作用 2、氨基酸的转氨基作用 3、联合脱氨基作用 4、氨基酸的脱羧基作用
10
α-氨基酸的功能除去它是蛋白质的组成单位外， 还是能量代谢的物质，又是许多生物体内重要含 氮化合物的前体。这些含氮化合物突出的有血红 素，生物活性的胺，谷胱甘肽，核苷酸及核苷酸 的辅酶等。哺乳动物可自代谢物前体合成非必需 氨基酸，而必需氨基酸则自膳食中获取。
弹性蛋白酶
水解缬氨酸、亮氨酸、丝氨酸、丙氨酸等各种 脂肪族氨基酸形成的肽键。
羧肽酶A 羧肽酶B
水解由各种中性氨基酸为羧基末端构成的肽键。
水解由赖氨酸、精氨酸等碱性氨基酸为羧基末 端构成的肽键。
4
• 3、蛋白质消化吸收 • 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。 • 肠粘膜细胞还可吸收二肽或三肽，吸收作用在小 肠的近端较强，因此肽的吸收先于游离氨基酸。
蛋白质降解和氨基酸代谢
溶酶体途径
溶酶体是细胞内含有多种水解酶 的细胞器，可以降解细胞内的蛋 白质、细胞器等。
蛋白质降解的生物学意义
维持细胞内环境稳定
通过降解异常或不再需要的蛋白质，可以维持细胞内环境的稳定。
调节细胞功能
通过降解特定蛋白质，可以调节细胞的功能，如细胞增殖、分化、 迁移等。
促进细胞器更新
通过降解老化的或受损的细胞器，可以促进细胞器的更新和修复。
蛋白质降解可以发生在细胞内 的不同部位，如溶酶体、高尔 基体、内质网等。
蛋白质降解的途径
泛素-蛋白酶体途
径
这是细胞内主要的一种蛋白质降 解途径，通过泛素标记将要降解 的蛋白质，然后由蛋白酶体进行 降解。
自噬途径
自噬是一种通过溶酶体降解细胞 内异常蛋白质和细胞器的过程， 对于维持细胞内环境稳定和细胞 器更新具有重要作用。
维持细胞内氨基酸平衡
通过降解蛋白质，细胞可以调节其内部氨基酸的浓度，从而维持一个稳定的氨基酸池，这 对于细胞内各种生物化学反应的正常进行至关重要。
产生能量
在某些情况下，降解的蛋白质可以通过三羧酸循环进一步代谢，为细胞提供能量。
氨基酸代谢对蛋白质降解的影响
01
氨基酸合成与分解的 平衡
细胞内的氨基酸合成与分解过程处于 动态平衡状态，这有助于确保蛋白质 结构的稳定性和功能的正常发挥。
转氨基作用
将氨基酸中的氨基转移至α-酮戊二酸生成谷氨酸，同时生 成新的氨基酸。
脱氨基作用
通过脱氨基酶催化，氨基酸脱去氨基生成相应的α-酮酸。
氨基酸合成与分解代谢
合成代谢中，氨基酸由相应的α-酮酸还原生成；分解代谢 中，氨基酸氧化生成相应的α-酮酸和水。
05
蛋白质降解和氨基酸代谢相
蛋白质的降解和氨基酸的代谢
• 转氨基作用：在转氨酶的作用下，-氨基酸的氨基 转移到-酮酸的-碳上，生成相应的氨基酸，而 原来的氨基酸则转变成-酮酸。
R1
R2
CHNH2 + C O
COOH COOH
转氨酶
R1 CO + COOH
R2 CHNH2 COOH
要点：
① 反应可逆。
② 体内除Lys、Pro和羟脯氨酸外，大多数氨 基酸都可进行转氨基作用。
2ADP+Pi Pi
氨甲酰磷酸
线粒体
瓜氨酸
胞液
鸟氨酸
瓜氨酸
ATP
鸟氨酸
Urea
AMP+PPi
鸟氨酸循环
精氨酸代 琥珀酸
Arg H2O
延胡索酸
-酮戊 氨基酸 二酸 Asp
-酮酸 Glu 草酰乙酸
苹果酸
鸟氨酸循环要点
① 尿素分子中的氮，一个来自氨甲酰磷酸（或游 离的NH3），另一个来自Asp；
② 每合成1分子尿素需消耗4个~P； ③ 循环中消耗的Asp可通过延胡索酸转变为草酰
• 此阶段消耗2个ATP；
2. 胞液内反应步骤
NH2 CO NH
精氨酸代琥 珀酸合成酶
NH2 COOH
C N CH 精氨酸代琥 NH CH2 珀酸裂解酶
(CH2)3 ATP+Asp
ห้องสมุดไป่ตู้
(CH2)3 COOH
CHNH2
AMP + PPi CHNH2
COOH
COOH
瓜氨酸
精氨酸代
NH2
琥珀酸
COOH CH CH COOH
尿素 NAD+ + H2O
G
G
G
• 是肌肉与肝之间氨的转运形式。
R1
R2
CHNH2 + C O
COOH COOH
转氨酶
R1 CO + COOH
R2 CHNH2 COOH
要点：
① 反应可逆。
② 体内除Lys、Pro和羟脯氨酸外，大多数氨 基酸都可进行转氨基作用。
2ADP+Pi Pi
氨甲酰磷酸
线粒体
瓜氨酸
胞液
鸟氨酸
瓜氨酸
ATP
鸟氨酸
Urea
AMP+PPi
鸟氨酸循环
精氨酸代 琥珀酸
Arg H2O
延胡索酸
-酮戊 氨基酸 二酸 Asp
-酮酸 Glu 草酰乙酸
苹果酸
鸟氨酸循环要点
① 尿素分子中的氮，一个来自氨甲酰磷酸（或游 离的NH3），另一个来自Asp；
② 每合成1分子尿素需消耗4个~P； ③ 循环中消耗的Asp可通过延胡索酸转变为草酰
• 此阶段消耗2个ATP；
2. 胞液内反应步骤
NH2 CO NH
精氨酸代琥 珀酸合成酶
NH2 COOH
C N CH 精氨酸代琥 NH CH2 珀酸裂解酶
(CH2)3 ATP+Asp
ห้องสมุดไป่ตู้
(CH2)3 COOH
CHNH2
AMP + PPi CHNH2
COOH
COOH
瓜氨酸
精氨酸代
NH2
琥珀酸
COOH CH CH COOH
尿素 NAD+ + H2O
G
G
G
• 是肌肉与肝之间氨的转运形式。
生物化学考研 第11章 蛋白质降解和氨基酸的分解代谢
UB转移到一个E2的Cys 形成一个新 的硫醇酯
UB在UB的C-末端Gly 和ε-靶蛋白的 赖氨酸氨之间形成异肽键
泛素化需要多个蛋白
E1:泛肽活化酶 E2:泛肽载体蛋白 E3:泛肽蛋白质连接酶
Ub added to lysines
E1, E2, & E3
每一步过程调控的特异性增强: • E1: 只有一个 (?) • E2: 10-12 (相应的调控蛋白家族) • E3: 许多与结构无关(终极生物特异性)
Monoubiquitylation
Multiple monoubiquitylation
E1:泛肽活化酶 E2:泛肽载体蛋白 E3:泛肽蛋白质连接酶
泛肽
泛素共轭作用: 一个三步机理
泛肽(Ub) 活化酶 E1
在泛素C-末端的Gly和E1活性部位 的Cys之间形成高能硫酯(ATP/AMP)
泛肽载体蛋白 E2 泛肽蛋白质连接酶 E3
Aaron Ciechanover Avram Hershko
Irwin Rose
• Proteins build up all living things: plants, animals and therefore us humans. In the past few decades biochemistry has come a long way towards explaining how the cell produces all its various proteins. Aaron Ciechanover, Avram Hershko and Irwin Rose went against the stream and at the beginning of the 1980s discovered one of the cell's most important cyclical processes, regulated protein degradation. For this, they are being rewarded with this year's Nobel Prize in Chemistry.
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– (－)： GTP、ATP – (＋)： GDP、ADP
L-谷氨酸氧化脱氨基作用
COOH (CH2)2 CHNH 2 COOH C OOH
L-谷氨酸脱氢酶
(C H2 ) 2
NAD+
NADH+H+
C OOH
C =N H C OOH
L-谷氨酸
+ H2O
_H O 2
(C H2 ) 2 C =O
+ NH3
（1）体内比较重要的转氨基反应：
①
谷丙转氨酶(glutamic pyruvic transaminase,GPT) 谷草转氨酶(glutamic oxaloacetic transaminase,GOT)
COOH CH2
Glu
CH2 CH COOH COOH NH2
CH3 C O
Pyruvate
第十章 氨基酸与核苷酸代谢
1、蛋白质的消化
主要的酶类：
据水解肽键部位的不同分为两类： 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）
•外切酶—氨肽酶
NH3+ NH3+— —
限制性内切酶
特定氨基酸间
随机
内切酶
-COO COO —
氨基酸的脱羧基作用
1、直接脱羧基
PLP
氨的转运与排泄
有毒！
COO (CH2)2 HC COO
α-谷氨酸
COO
NAD++H2O NADH+H++NH4+
L-谷氨酸脱氢酶
(CH2)2
C O
+ NH3
COO
α-酮戊二酸
谷氨酸氧化脱氨
血氨过高可引起中枢神经系统中毒！
1、体内氨的来源
– Amino Acid 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
CONH 2 CH2 Gln CH2 CHNH 2 COOH H2O NH3 COOH CH2 CH2 CHNH 2 COOH Glu
谷氨酰胺酶
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
α 酮酸
1、氧化：CO2、H2O、ATP 2、提供可转化为G（燃料） 的3碳和4碳单位
NH4 + 1、再利用生成AA 2、排泄： NH4+ 、尿素、尿酸
（一）脱氨基作用 (Deamination of Amino Acid )
1、转氨基作用
氨基转移酶(aminotransferase) 转氨酶 ( transaminase)
2、（谷氨酸的）氧化脱氨基
氨基酸氧化脱氨的主要酶：
L-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）
L-谷氨酸脱氢酶
L-Glu氧化脱氨基作用
L-谷氨酸脱氢酶(L-glutamate dehydrogenase） – 分布：Liver，Kidney，Brain – 不需氧脱氢酶，辅酶：NAD+ or NADP+
R1
氨基酸
R1 C O COOH
转氨酶 α -酮 酸
(Donor amino acid)
H C NH2 COOH R2
(New keto acid)
( transaminase)
R2
氨基酸
α -酮 酸
C O
H C NH2 COOH
(Accepter keto acid) COOH
(New amino acid)
？
O
鸟类、爬虫排尿酸
O
均来自转氨
不溶于水
N
O
N
O
毒性很小 需更多能量
N
N
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。
5、尿素(urea)的生成
• 1932年Hans Krebs提出尿素循环(urea cycle) • 鸟氨酸循环(ornithine cycle)
General Metabolism of Amino Acid
食物蛋白质
消化吸收
组织蛋白质
合成
分解 转变
氨基酸代谢库
脱羧基作用 (metabolic pool)
合成 脱氨基作用
胺类
CO2
NH3
α- 酮酸
其他含氮化合物 (purine,pyrimide)
尿素
糖
氧化供能
酮体
二、氨基酸的分解代谢
氨基酸
4、氨的排泄
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
水生生物直接扩散脱氨（NH3）
？
哺乳、两栖动物排尿素
H2N
C
H2 N
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。
酪氨酸
氧化供能或转变成糖类及脂类
糖 磷酸丙糖 PEP
Ala Cys Gly Ser Thr Trp
脂肪 甘油 脂肪酸
丙酮酸 乙酰 -CoA 乙酰乙酰 -CoA Le u Lys Phe Tyr Trp 酮体
Ile Le u Trp
草酰乙酸 As p As n TCA cycle 延胡索酸
柠檬酸
α -酮 戊 二 酸
Glu
Arg Gln His Pro
Phe Tyr
琥珀酰 -CoA Ile M e t Se r Thr Val
生酮氨基酸：亮、赖、苯丙、色、酪 生糖氨基酸：甘、丝、丙……等多种氨基酸 生酮兼生糖氨基酸：苯丙、酪
COOH
GPT
CH3 CH NH2
α-Ketoglutarate (α-KG)
CH2 CH2 C O
Ala
②
COOH
COOH
查肝功抽血化验转氨酶指数
• 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
肝、脑、肾
②嘌呤核苷酸循环
肌肉、脑、肾
联合脱氨基作用
COOH CH2 R
氨基酸
CH2 C O NH3 + NADH + H
谷氨酸脱氢酶
+
H C NH2 COOH
转氨酶
COOH α-KG COOH CH2 CH2 CH NH2 COOH 谷氨酸
R
α -酮 酸
C O COOH
H2O + NAD +
肌肉、肝、脑、肾中的嘌呤核苷酸循环
-酮戊二酸 C OOH
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
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
三、氨基酸碳骨架的氧化途径
生成 non-essential amino acid
转变成Carbohydrate及Lipids
– 生糖氨基酸(glucogenic amino acid) – 生酮氨基酸(ketogenic amino acid)
– 生糖兼生酮氨基酸(glucogenic and ketogenic amino
acid)
氧化供能
丙氨酸
苏氨酸
甘氨酸 丝氨酸 半胱氨酸
碳骨架的氧化
CoASH
精氨酸
组氨酸
谷氨酰胺 脯氨酸
柠檬酸
乙酰CoA 异柠檬酸
谷氨酸 异亮氨酸
丙酮酸
草酰乙酸
乙酰乙酰CoA 苯丙氨酸 天冬酰胺 谷氨酰胺
甲硫氨酸
α-酮戊二酸
缬氨酸
酪氨酸
亮氨酸 赖氨酸 色氨酸
琥珀酰CoA 苹果酸
苯丙氨酸
三羧酸循环
延胡索酸
•外切酶—羧肽酶
最终产物—氨基酸
2、消化过程
（1）胃中消化
酶原的激活 H+
胃蛋白酶原 水解
蛋白质
胃蛋白酶
胃蛋白酶
多肽（主）
（2）小肠内消化（主要部位）
酶原的激活 胰蛋白酶原
肠激酶
胰蛋白酶
（ +）
糜蛋白酶
弹性蛋白酶
水解
羧基肽酶 内肽酶
蛋白质
肽
外肽酶
氨基酸
3、氨基酸的吸收
（1） 主要部位：小肠 （2） 吸收机制 A 氨基酸运载蛋白 中性氨基酸运载蛋白 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
NH2 C NH2 (CH2)3 NH2 C O NH2 HC NH2 HC NH2 COOH HC NH2 NH (CH2)3 O NH2 C NH NH (CH2)3
尿素
鸟氨酸
NH3 + CO2 H2O
H2O 精氨酸
瓜氨酸 NH3 H2 O
COOH
COOH
尿素
鸟氨物切除肝脏，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
L-谷氨酸氧化脱氨基作用
COOH (CH2)2 CHNH 2 COOH C OOH
L-谷氨酸脱氢酶
(C H2 ) 2
NAD+
NADH+H+
C OOH
C =N H C OOH
L-谷氨酸
+ H2O
_H O 2
(C H2 ) 2 C =O
+ NH3
（1）体内比较重要的转氨基反应：
①
谷丙转氨酶(glutamic pyruvic transaminase,GPT) 谷草转氨酶(glutamic oxaloacetic transaminase,GOT)
COOH CH2
Glu
CH2 CH COOH COOH NH2
CH3 C O
Pyruvate
第十章 氨基酸与核苷酸代谢
1、蛋白质的消化
主要的酶类：
据水解肽键部位的不同分为两类： 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）
•外切酶—氨肽酶
NH3+ NH3+— —
限制性内切酶
特定氨基酸间
随机
内切酶
-COO COO —
氨基酸的脱羧基作用
1、直接脱羧基
PLP
氨的转运与排泄
有毒！
COO (CH2)2 HC COO
α-谷氨酸
COO
NAD++H2O NADH+H++NH4+
L-谷氨酸脱氢酶
(CH2)2
C O
+ NH3
COO
α-酮戊二酸
谷氨酸氧化脱氨
血氨过高可引起中枢神经系统中毒！
1、体内氨的来源
– Amino Acid 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
CONH 2 CH2 Gln CH2 CHNH 2 COOH H2O NH3 COOH CH2 CH2 CHNH 2 COOH Glu
谷氨酰胺酶
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
α 酮酸
1、氧化：CO2、H2O、ATP 2、提供可转化为G（燃料） 的3碳和4碳单位
NH4 + 1、再利用生成AA 2、排泄： NH4+ 、尿素、尿酸
（一）脱氨基作用 (Deamination of Amino Acid )
1、转氨基作用
氨基转移酶(aminotransferase) 转氨酶 ( transaminase)
2、（谷氨酸的）氧化脱氨基
氨基酸氧化脱氨的主要酶：
L-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）
L-谷氨酸脱氢酶
L-Glu氧化脱氨基作用
L-谷氨酸脱氢酶(L-glutamate dehydrogenase） – 分布：Liver，Kidney，Brain – 不需氧脱氢酶，辅酶：NAD+ or NADP+
R1
氨基酸
R1 C O COOH
转氨酶 α -酮 酸
(Donor amino acid)
H C NH2 COOH R2
(New keto acid)
( transaminase)
R2
氨基酸
α -酮 酸
C O
H C NH2 COOH
(Accepter keto acid) COOH
(New amino acid)
？
O
鸟类、爬虫排尿酸
O
均来自转氨
不溶于水
N
O
N
O
毒性很小 需更多能量
N
N
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。
5、尿素(urea)的生成
• 1932年Hans Krebs提出尿素循环(urea cycle) • 鸟氨酸循环(ornithine cycle)
General Metabolism of Amino Acid
食物蛋白质
消化吸收
组织蛋白质
合成
分解 转变
氨基酸代谢库
脱羧基作用 (metabolic pool)
合成 脱氨基作用
胺类
CO2
NH3
α- 酮酸
其他含氮化合物 (purine,pyrimide)
尿素
糖
氧化供能
酮体
二、氨基酸的分解代谢
氨基酸
4、氨的排泄
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
水生生物直接扩散脱氨（NH3）
？
哺乳、两栖动物排尿素
H2N
C
H2 N
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。
酪氨酸
氧化供能或转变成糖类及脂类
糖 磷酸丙糖 PEP
Ala Cys Gly Ser Thr Trp
脂肪 甘油 脂肪酸
丙酮酸 乙酰 -CoA 乙酰乙酰 -CoA Le u Lys Phe Tyr Trp 酮体
Ile Le u Trp
草酰乙酸 As p As n TCA cycle 延胡索酸
柠檬酸
α -酮 戊 二 酸
Glu
Arg Gln His Pro
Phe Tyr
琥珀酰 -CoA Ile M e t Se r Thr Val
生酮氨基酸：亮、赖、苯丙、色、酪 生糖氨基酸：甘、丝、丙……等多种氨基酸 生酮兼生糖氨基酸：苯丙、酪
COOH
GPT
CH3 CH NH2
α-Ketoglutarate (α-KG)
CH2 CH2 C O
Ala
②
COOH
COOH
查肝功抽血化验转氨酶指数
• 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
肝、脑、肾
②嘌呤核苷酸循环
肌肉、脑、肾
联合脱氨基作用
COOH CH2 R
氨基酸
CH2 C O NH3 + NADH + H
谷氨酸脱氢酶
+
H C NH2 COOH
转氨酶
COOH α-KG COOH CH2 CH2 CH NH2 COOH 谷氨酸
R
α -酮 酸
C O COOH
H2O + NAD +
肌肉、肝、脑、肾中的嘌呤核苷酸循环
-酮戊二酸 C OOH
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
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
三、氨基酸碳骨架的氧化途径
生成 non-essential amino acid
转变成Carbohydrate及Lipids
– 生糖氨基酸(glucogenic amino acid) – 生酮氨基酸(ketogenic amino acid)
– 生糖兼生酮氨基酸(glucogenic and ketogenic amino
acid)
氧化供能
丙氨酸
苏氨酸
甘氨酸 丝氨酸 半胱氨酸
碳骨架的氧化
CoASH
精氨酸
组氨酸
谷氨酰胺 脯氨酸
柠檬酸
乙酰CoA 异柠檬酸
谷氨酸 异亮氨酸
丙酮酸
草酰乙酸
乙酰乙酰CoA 苯丙氨酸 天冬酰胺 谷氨酰胺
甲硫氨酸
α-酮戊二酸
缬氨酸
酪氨酸
亮氨酸 赖氨酸 色氨酸
琥珀酰CoA 苹果酸
苯丙氨酸
三羧酸循环
延胡索酸
•外切酶—羧肽酶
最终产物—氨基酸
2、消化过程
（1）胃中消化
酶原的激活 H+
胃蛋白酶原 水解
蛋白质
胃蛋白酶
胃蛋白酶
多肽（主）
（2）小肠内消化（主要部位）
酶原的激活 胰蛋白酶原
肠激酶
胰蛋白酶
（ +）
糜蛋白酶
弹性蛋白酶
水解
羧基肽酶 内肽酶
蛋白质
肽
外肽酶
氨基酸
3、氨基酸的吸收
（1） 主要部位：小肠 （2） 吸收机制 A 氨基酸运载蛋白 中性氨基酸运载蛋白 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
NH2 C NH2 (CH2)3 NH2 C O NH2 HC NH2 HC NH2 COOH HC NH2 NH (CH2)3 O NH2 C NH NH (CH2)3
尿素
鸟氨酸
NH3 + CO2 H2O
H2O 精氨酸
瓜氨酸 NH3 H2 O
COOH
COOH
尿素
鸟氨物切除肝脏，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