第七章 蛋白质的降解与氨基酸的分解代谢 6课时
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第三十章 氨基酸的分解代谢
一、蛋白质的降解
（一）内源性蛋白质降解的特点
1、有选择性 2、细胞的营养状态
每天都有一定量的细胞内蛋白被降解： —被异常修饰的非正常蛋白、突变蛋白 —需及时灭活的具调节活性的蛋白（如关键酶）
当aa丰富时，蛋白降解加速 —食物蛋白供应充足或过量 —饥饿或糖尿病时无法获得充足的糖做燃料
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
CCOOOO--— —
•外切酶—羧肽酶
最终产物—氨基酸
胞|
|
外|
|
-谷氨酰 氨基酸
-谷氨酸
环化酶
氨基酸
|
|
|
氨| 基| 酸|
|
|
|
|
-谷|| 半胱氨酰甘氨酸 氨酰| 基转|
移酶|
|
谷| 胱 甘| 肽
甘氨酸
肽酶
半胱氨酸
-谷氨酰 半胱氨酸
5-氧脯 氨酸
5-氧脯 氨酸酶
谷氨酸
合成酶
谷胱甘肽
-谷氨酰
合成酶
半胱氨酸
General Metabolism of Amino Acid
COOH
CH2
Glu
CH2
CH NH2
COOH
CH3 CO COOH
Pyruvate
COOH
α-Ketoglutarate CH2
(α-KG)
CH2
CO
COOH
GPT
CH3 CH NH2 Ala COOH
②
（3）葡萄糖-丙氨酸循环
谷氨酰胺
各组织 细胞
蛋白质的需要量 成人每日最低需要量: 30～50g/d 我国营养学会推荐的 成人每日需要量: 80g/d
扬州大学生物科学与技术学院
蛋白质的营养价值 ——取决于其含必需氨基酸种类及含量的多少 ➢ 必需氨基酸：机体不能合成、必需从食物中摄取： 赖、缬、异亮、苯丙、蛋、亮、 色、苏氨酸
➢ 非必需氨基酸：体内可合成的氨基酸
多泛肽化蛋白
去折叠 水解
26S蛋白酶体
（三） 机体对外源蛋白质的需要及消化
蛋白质的生理功能 组织细胞重要的组成成分，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）
氨基酸为含氮化合物合成的提供氮源
可转化为糖和脂肪等
氮平衡
食物摄入氮-(尿氮+粪氮) 可反映体内蛋白质合成与分解的动态关系 *总氮平衡：摄入氮=排出氮 即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 即蛋白质合成量多于分解量，如儿童、孕妇 *负氮平衡：摄入氮<排出氮 即蛋白质分解量多于合成量，如饥饿、消耗性疾病
α-酮酸
R2 CO
(Accepter keto acid) COOH
R1
CO
α-酮酸
COOH (New keto acid)
转氨酶 ( transaminase)
R2
H C NH2 氨基酸
COOH (New amino acid)
（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)
2、消化过程
（1）胃中消化
酶原的激活 胃蛋白酶原 H+ 胃蛋白酶
水解 蛋白质
胃蛋多白肽酶（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
（+）
水解
内肽酶
蛋白质
糜蛋白酶 弹性蛋白酶 羧基肽酶
肽 外肽酶 氨基酸
消化道内几种蛋白酶的专一性
氨肽酶
（Phe.Tyr.Trp）
（Arg.Lys）
——————————————————————
豆腐干
42
65
77
面筋
58
67
——————————————————————
小麦
39
67
小米
13
57
89
牛肉
26
69
大豆
22
64
—————————————————
胞外酶 水解 氨基酸 吸收入
外源蛋白质 蛋白质不能储备
作为氮源和能源进行代谢
1、蛋白质的消化
（二）蛋白质降解的反应机制
？
水解
氨基酸
内源过期蛋白质
• 细胞如何有选择地降解“过期蛋白”，而 不影响细胞的正常功能？
泛肽识别并在溶酶体中水解
• 泛肽：76个氨基酸的小肽
过期蛋 白质
泛肽
溶酶体
复合体
氨基酸
泛肽
溶酶体
单层膜
被标记后 的内源蛋 白质
各种白细胞杀菌时被该细菌同样溶解 水解
酶
小分子单元
50~500nm
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)
R1
氨基酸 H C NH2 (Donor amino acid) COOH
羧羧肽肽酶酶
（Phe. Trp）
（脂肪族）
胃蛋白酶
胰凝乳 弹性蛋白酶 胰蛋白酶 蛋白酶
Leabharlann Baidu
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
-谷氨酰基循环—氨基酸吸收
细胞内
细 细胞膜
食物蛋白质
组织蛋白质
消化吸收
合成 分解
脱羧基作用
胺类 CO2
氨基酸代谢库
转变
(metabolic pool)
合成 脱氨基作用
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
α 酮酸
1、氧化：CO2、H2O、ATP 2、提供可转化为G（燃料）
➢ 半必需氨基酸：婴幼儿时期合成量不能满足需要 组氨酸和精氨酸
蛋白质营养价值的化学评分
蛋白质的生理价值（BV）：指食物蛋白的利用率
氮的保留量 BV= 100%
氮的吸收量
蛋白质的互补作用 指营养价值较低的蛋白质若与必需氨基酸 互相补充混合食用时则可大大提高营养价值。
混合食物蛋白质的互补作用
蛋白来源 重量% 单食时BV 混食时BV
游离于细胞质中，过于微小难以观察
白细胞杀菌、细胞自 溶也与之有关
蛋白质降解的泛肽途径
ATP AMP+PPi
（ubiquitin） E1-SH
E1-S-
E2-SH E1-SH
E2-S-
E3 E2-SH
E1：泛肽活化酶 E2：泛肽载体蛋白 E3：泛肽-蛋白质连接酶
19S调节亚基
ATP
ATP 20S蛋白酶体
一、蛋白质的降解
（一）内源性蛋白质降解的特点
1、有选择性 2、细胞的营养状态
每天都有一定量的细胞内蛋白被降解： —被异常修饰的非正常蛋白、突变蛋白 —需及时灭活的具调节活性的蛋白（如关键酶）
当aa丰富时，蛋白降解加速 —食物蛋白供应充足或过量 —饥饿或糖尿病时无法获得充足的糖做燃料
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
CCOOOO--— —
•外切酶—羧肽酶
最终产物—氨基酸
胞|
|
外|
|
-谷氨酰 氨基酸
-谷氨酸
环化酶
氨基酸
|
|
|
氨| 基| 酸|
|
|
|
|
-谷|| 半胱氨酰甘氨酸 氨酰| 基转|
移酶|
|
谷| 胱 甘| 肽
甘氨酸
肽酶
半胱氨酸
-谷氨酰 半胱氨酸
5-氧脯 氨酸
5-氧脯 氨酸酶
谷氨酸
合成酶
谷胱甘肽
-谷氨酰
合成酶
半胱氨酸
General Metabolism of Amino Acid
COOH
CH2
Glu
CH2
CH NH2
COOH
CH3 CO COOH
Pyruvate
COOH
α-Ketoglutarate CH2
(α-KG)
CH2
CO
COOH
GPT
CH3 CH NH2 Ala COOH
②
（3）葡萄糖-丙氨酸循环
谷氨酰胺
各组织 细胞
蛋白质的需要量 成人每日最低需要量: 30～50g/d 我国营养学会推荐的 成人每日需要量: 80g/d
扬州大学生物科学与技术学院
蛋白质的营养价值 ——取决于其含必需氨基酸种类及含量的多少 ➢ 必需氨基酸：机体不能合成、必需从食物中摄取： 赖、缬、异亮、苯丙、蛋、亮、 色、苏氨酸
➢ 非必需氨基酸：体内可合成的氨基酸
多泛肽化蛋白
去折叠 水解
26S蛋白酶体
（三） 机体对外源蛋白质的需要及消化
蛋白质的生理功能 组织细胞重要的组成成分，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）
氨基酸为含氮化合物合成的提供氮源
可转化为糖和脂肪等
氮平衡
食物摄入氮-(尿氮+粪氮) 可反映体内蛋白质合成与分解的动态关系 *总氮平衡：摄入氮=排出氮 即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 即蛋白质合成量多于分解量，如儿童、孕妇 *负氮平衡：摄入氮<排出氮 即蛋白质分解量多于合成量，如饥饿、消耗性疾病
α-酮酸
R2 CO
(Accepter keto acid) COOH
R1
CO
α-酮酸
COOH (New keto acid)
转氨酶 ( transaminase)
R2
H C NH2 氨基酸
COOH (New amino acid)
（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)
2、消化过程
（1）胃中消化
酶原的激活 胃蛋白酶原 H+ 胃蛋白酶
水解 蛋白质
胃蛋多白肽酶（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
（+）
水解
内肽酶
蛋白质
糜蛋白酶 弹性蛋白酶 羧基肽酶
肽 外肽酶 氨基酸
消化道内几种蛋白酶的专一性
氨肽酶
（Phe.Tyr.Trp）
（Arg.Lys）
——————————————————————
豆腐干
42
65
77
面筋
58
67
——————————————————————
小麦
39
67
小米
13
57
89
牛肉
26
69
大豆
22
64
—————————————————
胞外酶 水解 氨基酸 吸收入
外源蛋白质 蛋白质不能储备
作为氮源和能源进行代谢
1、蛋白质的消化
（二）蛋白质降解的反应机制
？
水解
氨基酸
内源过期蛋白质
• 细胞如何有选择地降解“过期蛋白”，而 不影响细胞的正常功能？
泛肽识别并在溶酶体中水解
• 泛肽：76个氨基酸的小肽
过期蛋 白质
泛肽
溶酶体
复合体
氨基酸
泛肽
溶酶体
单层膜
被标记后 的内源蛋 白质
各种白细胞杀菌时被该细菌同样溶解 水解
酶
小分子单元
50~500nm
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)
R1
氨基酸 H C NH2 (Donor amino acid) COOH
羧羧肽肽酶酶
（Phe. Trp）
（脂肪族）
胃蛋白酶
胰凝乳 弹性蛋白酶 胰蛋白酶 蛋白酶
Leabharlann Baidu
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
-谷氨酰基循环—氨基酸吸收
细胞内
细 细胞膜
食物蛋白质
组织蛋白质
消化吸收
合成 分解
脱羧基作用
胺类 CO2
氨基酸代谢库
转变
(metabolic pool)
合成 脱氨基作用
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
α 酮酸
1、氧化：CO2、H2O、ATP 2、提供可转化为G（燃料）
➢ 半必需氨基酸：婴幼儿时期合成量不能满足需要 组氨酸和精氨酸
蛋白质营养价值的化学评分
蛋白质的生理价值（BV）：指食物蛋白的利用率
氮的保留量 BV= 100%
氮的吸收量
蛋白质的互补作用 指营养价值较低的蛋白质若与必需氨基酸 互相补充混合食用时则可大大提高营养价值。
混合食物蛋白质的互补作用
蛋白来源 重量% 单食时BV 混食时BV
游离于细胞质中，过于微小难以观察
白细胞杀菌、细胞自 溶也与之有关
蛋白质降解的泛肽途径
ATP AMP+PPi
（ubiquitin） E1-SH
E1-S-
E2-SH E1-SH
E2-S-
E3 E2-SH
E1：泛肽活化酶 E2：泛肽载体蛋白 E3：泛肽-蛋白质连接酶
19S调节亚基
ATP
ATP 20S蛋白酶体