氨基酸代谢

泛素
被降解
O 蛋白质 HS-E2
C S E2
泛素
E3
E1：泛素激活酶 E2：泛素结合酶 E3：泛素蛋白连接酶
O C NH 被降解蛋白质
泛素化过程
34
Ø 蛋白酶体存在于细胞核和胞浆内，主要降解 异常蛋白质和短寿蛋白质。
26S蛋 白酶体
2个α环：7个α亚基 20S的核心 颗粒(CP) 2个β环：7个β亚基
定义 指氨基酸脱去氨基生成相应α-酮酸的过程
· 最主要的反应 · 存在于大多数组织中 · 有四种方式：转氨基作用 L－谷氨酸氧化脱氨基 联合脱氨基（为主） 氨基酸氧化酶催化脱氨基
40
P186
（一）转氨基作用 (transamination)
1、定义：在转氨酶(transaminase)的作用下，某
氨基酸
氨基酸
半胱氨酰甘氨酸
γ谷 氨酰 基转 移酶
(Cys-Gly)
谷胱甘肽 甘氨酸 GSH
5-氧脯氨酸
二肽酶
5-氧脯
半胱氨酸 氨酸酶
γ-谷氨酰
谷氨酸
ATP ADP+Pi
ADP+Pi
谷胱甘肽 合成酶
半胱氨酸 合成酶
ATP
ATP
γ-谷氨酰半胱氨酸
ADP+Pi
γ-谷氨酰基循环
20
v γ-谷氨酰基循环
（1）g-GT(g-谷氨酰基转移酶）位于细胞 膜
17
1、氨基酸吸收载体
载体蛋白与氨基酸、 Na+组成三联体， 由 ATP供 能 将 氨 基 酸 、 Na+转 入 细 胞 内 ， Na+再 由 钠泵排出细胞。
载体类型
中性氨基酸转运蛋白 酸性氨基酸转运蛋白 碱性氨基酸转运蛋白 亚氨基酸转运蛋白 β氨基酸转运蛋白 二肽转运蛋白 三肽转运蛋白
同一载体上不同氨基酸之间有竞争
中含氮量之间的关系。
氮总平衡：摄入氮 = 排出氮（正常成人） 氮正平衡：摄入氮 > 排出氮（儿童、孕妇等） 氮负平衡：摄入氮 < 排出氮（饥饿、消耗性
疾病患者） •氮平衡的意义：可以反映体内蛋白质代谢的
概况。
6
(二)生理需要量 成人每日最低蛋白质需要量为30～
50g， 我 国 营 养 学 会 推 荐 成 人 每 日 蛋 白 质需要量为80g。
上,其余酶均在胞液中。 （2）小肠粘膜、肾小管细胞、脑组织均可
进行。 （3）通过GSH（谷胱甘肽）起作用。 （4）每转运1分子氨基酸，消耗3ATP。
21
P182
3、肽的吸收
Ø利用肠粘膜细胞上的二肽或三肽的转运体系 Ø此种转运也是耗能的主动吸收过程 Ø吸收作用在小肠近端较强，先于氨基酸
22
P183
糜蛋白 酶原
糜蛋白酶
弹性蛋
(chymotrypsin) 白酶原
弹性蛋白酶 (elastase)
羧基肽酶原 (A或B)
羧基肽酶(A或B) (carboxypeptidase)
14
酶原激活的意义:
• 可保护胰腺组织免受蛋白酶的自身消化作用 • 保证酶在其特定的部位和环境发挥催化作用 • 酶原可视为酶的贮存形式
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。 转氨过程如下：
R1 H-C-NH2
COOH
氨基酸-1
R2 + C=O
COOH a- 酮酸-2
转氨酶R1
R2
C=O + H C NH2
COOH
COOH
a- 酮酸-1 氨基酸-2
Lys、Pro、羟脯氨酸不参与此反应
Ø 泛素与选择性被降解蛋白质形成共价连接，并 使其激活,即泛素化，包括三种酶参与的3步反 应，并需消耗ATP。
Ø 蛋白酶体(proteasome)对泛素化蛋白质的降解。
33
O
ATP AMP+PPi
O
பைடு நூலகம்
泛素 C O- + HS-E1
泛素 C S E1
O
HS-E2 HS-E1
O
泛素 C S E1
泛素 C S E2
• 其余12种氨基酸体内可以合成，称非必需氨基酸
8
2、蛋白质的营养价值(nutrition value) 蛋白质的营养价值取决于必需氨基
酸的种类、数量、比例。
3、蛋白质的互补作用 将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而提高 营养价值。
9
P180
第二节 蛋白质的消化、吸收与腐败
Major Object
授课时数： 5学时 教学目的要求： 掌握:蛋白质营养价值（必需氨基酸的概念及种类，食物蛋白质的互补
作用）。氨基酸脱氨基的主要方式（转氨基作用及转氨酶，氧化脱氨 基作用，联合脱氨基作用——转氨基与氧化脱氨基作用相偶联、嘌呤 核苷酸循环。）。氨的代谢（体内氨的来源与去路，氨的转运，氨的 主要代谢去路——尿素合成：鸟氨酸循环的概念及酶促反应过程、尿 素生成的意义）。一碳单位的概念、形式、转运载体、生成及生理意 义；甲硫氨酸循环的概念、过程及生理意义。
25
（二）肠道细菌通过脱氨基或尿素酶的 作用产生氨
肠道细菌 未被吸收的氨基酸 脱氨基作用
渗入肠道的尿素 尿素酶
氨 (ammonia)
Ø降低肠道pH，NH3转变为NH4+以胺盐形式排 出，可减少氨的吸收，这是酸性灌肠的依
据。
26
（三）腐败作用产生其它有害物质
酪氨酸 半胱氨酸 色氨酸
苯酚 硫化氢 吲哚
Digestion, Absorption and Putrefaction of Proteins
10
P180
一、外源性蛋白质消化成氨基酸和寡肽后被吸收
食物
淀粉
脂肪
蛋白酶
蛋白质
氨基酸
（一）在胃和肠道蛋白质被消化成氨基酸和寡肽
1、蛋白质在胃中被水解成多肽和氨基酸
胃酸、胃蛋白酶
胃蛋白酶原
胃蛋白酶 + 多肽碎片
41
P186
2、转氨酶及辅酶 转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛
体内存在多种转氨酶，以L-谷氨酸与a酮酸的转氨酶最为重要。如：丙氨酸氨基转 移酶（ ALT ，又称谷丙转氨酶，GPT）和 天冬氨酸氨基转移酶（ AST ，又称谷草转 氨酶，GOT ）。
42
P186
谷氨酸 + 丙酮酸 ALTa-酮戊二酸 + 丙氨酸
的合成。同型半胱氨酸与心血管疾病。半胱氨酸与胱氨酸的代谢。色 氨酸的代谢。
2
概论
第一节 蛋白质的营养作用 第二节 蛋白质的消化、吸收与腐败 第三节 氨基酸的一般代谢 第四节 氨的代谢 第五节 个别氨基酸的代谢
3
P179
第一节 蛋白质的营养作用
Nutritional Function of Protein
(pepsinogen)
(pepsin)
• 胃蛋白酶的最适pH为1.5～2.5，对蛋白质肽键作 用特异性差，产物主要为多肽及少量氨基酸。
11
2、蛋白质在小肠中被水解成小肽和氨基酸
——小肠是蛋白质消化的主要部位
（1）胰酶及其作用
胰酶是消化蛋白质的主要酶，最适pH为7.0 左右，包括内肽酶和外肽酶。
•内肽酶(endopeptidase) 水解蛋白质肽链内部的一些肽键，如胰蛋
降解外源性蛋白、膜蛋白和长寿蛋白 质。
31
2、蛋白质在蛋白酶体通过ATP-依赖途径被降解
Ø 依赖ATP和泛素 Ø 降解异常蛋白和短寿蛋白质
n 泛素(ubiquitin)
Ø 76个氨基酸组成的多肽(8.5kD) Ø 普遍存在于真核生物而得名 Ø 一级结构高度保守
32
n 泛素介导的蛋白质降解过程 包括两个阶 段：
组胺 色胺 酪胺 尸胺
24
• 假神经递质(false neurotransmitter)
某些物质结构与神经递质结构相似，可取代正 常神经递质从而影响脑功能，称假神经递质。
苯乙胺
苯乙醇胺
酪胺
β-羟酪胺
• β-羟酪胺和苯乙醇胺结构类似儿茶酚胺，它们 可取代儿茶酚胺与脑细胞结合，但不能传递神经 冲动，使大脑发生异常抑制。
38
¯ 氨基酸代谢概 况：
P186图7-5
食物 消化吸收 蛋白 质
组织 分解 蛋白 合成 质
血液
氨基 酸
氨
基
酸
代
谢
组织 库
氨基
酸
脱氨基 作用
脱羧基作用 代谢转变
非必需氨基酸
α-酮酸
糖或脂类
CO2+H2O
尿素
NH3
谷氨酰胺
其它含氮物质
胺类 + CO2
嘌呤、嘧啶、肌酸 等含氮化合物
39
P185
三．氨基酸的脱氨基作用
4
P179
一、 体内蛋白质具有多方面的重要功能
1. 维持细胞、组织的生长、更新和修补 2. 参与多种重要的生理活动
催化（酶）、免疫（抗原及抗体）、运 动（肌肉）、物质转运（载体）、凝血（凝 血系统）等。
3. 氧化供能
人体每日18%能量由蛋白质提供。
5
二、体内蛋白质的代谢状况可用氮平衡描述
(一)氮平衡(nitrogen balance) 摄入食物的含氮量与排泄物（尿与粪）
二、蛋白质的腐败作用（putrefaction）
Ø概念： 肠道细菌对未被消化的蛋白质及未 被吸收的消化产物进行的代谢过程。
细菌
未消化蛋白质
未吸收的消化产物
NH3
脱氨
脱羧
胺
碳链降解
其它有害物质
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（一）肠道细菌通过脱羧基作用产生胺类 蛋白质 蛋白酶 氨基酸 脱羧基作用 胺类
组氨酸 色氨酸 酪氨酸 赖氨酸
·大部分排泄 ·少量重吸收
由肝转化解毒
27
P183
第三节 氨基酸的一般代谢
General Metabolism of Amino Acids
28
一、体内蛋白质分解生成氨基酸
Ø 成人体内的蛋白质每天约有1%~2%被 降解，主要是肌肉蛋白质。
Ø 蛋白质降解产生的氨基酸，大约 70%~80%被重新利用合成新的蛋白质
29
（一）蛋白质以不同的速率进行降解 n 蛋白质的半寿期(half-life) 蛋白质降低其原浓度一半所需要的 时间，用t1/2表示。 n 不同的蛋白质降解速率不同，降解速率 随生理需要而变化。
30
（二）真核细胞内蛋白质的降解有两条重要途径
1、蛋白质在溶酶体通过ATP-非依赖途径被降解
Ø 不依赖AT P 和泛素； Ø 利用溶酶体中的组织蛋白酶( ca t he ps i n)
19S的调节颗粒(RP) : 18个亚基, 6 个亚基具有ATP酶活性
35
36
n 泛素介导的蛋白质降解过程：
37
P185
二、外源性氨基酸与内源性氨基酸 组成氨基酸代谢库
Ø 氨基酸代谢库（metabolic pool） 食物蛋白质经消化吸收的氨基酸（外
源性氨基酸）与体内组织蛋白质降解产生 的氨基酸及体内合成的非必需氨基酸（内 源性氨基酸）混在一起，分布于体内各处 参与代谢，称为氨基酸代谢库。
白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶。
•外肽酶(exopeptidase) 自肽链的末段开始每次水解一个氨基酸残
基，如羧基肽酶(A、B)、氨基肽酶。
12
蛋白水解酶作用示意图
氨基肽酶
内肽酶
羧基肽酶
二肽酶 氨基酸 +
氨基酸
13
肠液中酶原的激活:
胰蛋白酶原
肠激酶 (enterokinase)
胰蛋白酶 (trypsin)
15
（2）小肠粘膜细胞对蛋白质的消化作用
主 要 是 寡 肽 酶 (oligopeptidase)的 作 用 ， 例 如 氨 基 肽 酶 (aminopeptidase)及 二 肽 酶 (dipeptidase)等，最终产物为氨基酸。
16
（二）氨基酸通过主动转运过程被吸收
• 吸收部位：主要在小肠 • 吸收形式：氨基酸、寡肽、二肽 • 吸收机制：耗能的主动吸收过程
7
三、营养必需氨基酸决定蛋白质的营养价值 1、必需氨基酸(essential amino acid)
体内需要而又不能自身合成，必须 由食物供给的氨基酸。
必需氨基酸(8种)：
缬 异亮 亮 苯丙 蛋 色 苏 赖 Val、 Ile、Leu、 Phe、 Met、Trp 、Thr、Lys 携一 两 本 淡 色 书 来
小肠黏膜细胞 肾小管细胞 肌细胞
18
P182
2、g-谷氨酰基循环对氨基酸的转运 (g- glutamyl cycle)
通过GSH的代谢作用将氨基酸吸收和转运的过程
v 过程
（1）谷胱甘肽转运氨基酸 循环
（2）谷胱甘肽的再合成
19
细胞膜
细胞外
细胞内
γ-谷氨酰 氨基酸
γ-谷氨 酸环化 转移酶
P182图7-3
熟悉:食物蛋白质消化及氨基酸的吸收。蛋白质的腐败作用。真核细胞
内蛋白质降解的两条途径。a－酮酸的代谢。高血氨和氨中毒。氨基 酸脱羧基生成的几种胺类物质：γ-氨基丁酸、组胺、5-羟色胺、多 胺的生成及生理作用。芳香族氨基酸代谢异常与遗传性疾病的联系。
了解:氨基酸的代谢概况。尿素合成的调节。支链氨基酸的代谢。肌酸
临床意义：ALT在肝组织含量高，急性肝炎 患者血清ALT升高。
谷氨酸 + 草酰乙酸 ASTa-酮戊二酸 +天冬氨酸 临床意义： AST在心肌组织含量较高,心肌 梗死患者血清AST可升高。
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3、特点 *只有氨基的转移，没有游离氨的生成
* 催化的反应可逆
4、生理意义 是体内合成非必需氨基酸的重要途径
接受氨基的a-酮酸主要有
a-酮戊二酸 草酰乙酸 丙酮酸
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氨基酸与脱氨基后对应的a-酮酸
丙氨酸
CH3 H C NH2
COOH
COOH CH2
天冬氨酸 H C NH2
COOH