第八章 蛋白质代谢

（一）小肠内消化
1．胰液中的蛋白酶
精氨酸 —CO——HN— 任何氨基酸 赖氨酸 苯丙氨酸 赖氨酸 色氨酸 糜蛋白酶 —CO——HN— 任何氨基 酸 弹性蛋白 酶
胰蛋白酶
脂肪族氨基 酸 —CO——HN— 任何氨基 酸
除赖氨酸 精氨酸 任何氨基酸 —CO——HN— 脯氨酸 以外的氨基酸 羧基肽酶 A 羧基肽酶 B
CH2 CH2NH2 酪胺
CH3 对甲酚
苯酚
（三）吲哚及甲基吲哚的生成
CH2CHCOOH N H 色氨酸 NH2 N H 甲基吲哚
CH3 N H 吲哚
（四）硫化氢的产生
（五）氨的生成
第三节 体内蛋白质的降解
Degradation of Intracellular Proteins
半衰期t1/2（half-life）:
丙酮酸 NH3 氨基酸
丙氨酸
丙氨酸
丙氨酸
图9-7 丙氨酸－葡萄糖循环 8-6
对比乳酸循环
（三）尿素的生成
• • • • 合成尿素是氨的主要去路。 80%-90％的氨以尿素形式排出。 肝是合成尿素的重要器官。 1932年Hans Krebs等根据一系列实验，首先提出了尿素合 成的鸟氨酸循环(ornithine cycle)又称尿素循环（urea cycle）。
二、蛋白质的营养价值
（一）必需氨基酸与非必需氨基酸
必需氨基酸： 机体必需，但又不能自身合成，必须由食物蛋白 供给的氨基酸。共有8种必需氨基酸： 缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、 蛋氨酸、色氨酸、苏氨酸、赖氨酸 非必需氨基酸： 机体可以合成，不一定必须由食物蛋白质供给的 氨基酸。在营养和代谢上与必需氨基酸同样重要。
(5) (4) (3)
酶3
蛋白质
图9-2 蛋白质 降解的胞液途径 (1) HS－酶1使泛素活化(2)泛素与HS－酶2结合 (3) 底物蛋白质的初步活化 (4) 蛋白质泛素化 (5)泛素化蛋白质在蛋白酶催化下水解
酶1：泛素活化酶 酶2：泛素结合酶 酶3：泛素－蛋白质连接酶
第四节 氨基酸的一般代谢
General Metabolism of Amino Acids
转氨酶与谷氨酸脱氢酶的联合脱氨基作用
CH2COOH
R-CHCOOH NH2
L-氨基酸 转氨酶
CH2 C=O COOH
NH3+NAD(P)H+H+
α-酮戊二酸
CH2COOH CH2 CHNH2 COOH
L-谷氨酸脱氢酶
NAD(P)++H2O
R-CCOOH O
α-酮酸
L-谷氨酸
此种方式主要在肌组织中进行，骨骼肌和心肌中L －谷氨酸脱氢酶的活性低。
氨基酸性质比较
第二节
外源蛋白质的消化、 吸收与腐败
Digestion, Absorption and Putrefaction
一、蛋白质的消化
食物蛋白质 胃、小肠 蛋白水解酶
氨基酸、小肽
（一）胃内消化
• 胃蛋白酶水解芳香族氨基酸羧基端肽键； • 胃蛋白酶对乳中的酪蛋白（Ca++结合为复合物） 有凝乳作用，可以延长乳液在胃中停留时间而 加强消化。
谷草转氨酶，
天冬氨酸转氨酶（GOT或AST）
• 转氨酶的辅酶为磷酸吡哆醛 • 可逆反应
表8－1 ALT和AST在某些组织的含量
组织
AST ALT 单位/克湿组织 单位/克湿组织 心 156 000 7 100 肝 142 000 44 000 骨骼肌 99 000 4 800 肾 91 000 19 000 胰腺 28 000 2 000 脾 14 000 1 200 肺 10 000 700 血清 20 16
CHNH2 COOH
COOH ＋ （CH2）2 CHNH2 COOH 谷氨酸
天冬酰胺
CONH2 CH2 CHNH2 COOH 天冬酰胺
H2O
NH3
COOH CH2 CHNH2 COOH 天冬氨酸
天冬酰胺酶
2.
（肝脏） 葡萄糖
葡糖异生途径
（血液） 葡萄糖
（肌肉） 葡萄糖
糖酵解途径
丙酮酸 尿素
NH3
2. 鸟氨酸循环的过程
（1）氨甲酰磷酸的合成 部位：肝细胞线粒体 尿素合成的限速酶
NH3 + CO2 + H2O + 2ATP
Mg2+，N－乙酰谷氨酸 氨甲酰磷酸合成酶Ⅰ
H2N CO O～PO3H2 + 2ADP + Pi
N－乙酰谷氨酸：CH3CO
NH CH (CH2)2 COOH COOH
（一）胺的生成
氨基酸脱羧酶 胺类 -CO2
降压物质
蛋白质 组氨酸 赖氨酸
苯丙氨酸 酪氨酸
组胺 尸胺 脱羧
酪氨酸 色氨酸 入脑β-羟化
酪胺 色胺
苯乙醇胺 Β-羟酪胺
假神经递质 中枢抑制 肝昏迷
升压物质
苯乙胺 酪胺
正常在肝分解
（二）酚类的生成
OH OH OH OH
CH2 CHNH2 COOH 酪氨酸
（一）转氨基作用
在转氨酶的作用下，α-氨基酸的氨基 转移到α-酮酸的位置上，生成相应的氨基 酸，原来的氨基酸则转变为α-酮酸。 该反应为一可逆反应，是体内合成非 必需氨基酸的重要途径。
转氨酶
• 体内有多种转氨酶，具有特异性。
• 谷氨酸与α-酮酸的转氨酶最为重要。
谷丙氨酸转氨酶，丙氨酸转氨酶（GPT或ALT）
乳酸+NAD+
340nm吸光度下降
2.
CHO
R-CH-COOH NH2 L－氨基酸
（CH2)2COOH
CH2-O- P
CH-NH2 COOH L－谷氨酸
磷酸吡哆醛
HO
H3C
N
CH2- NH2
R-C-COOH O α －酮酸
（CH2)2COOH
HO H3 C N
CH2-O
-P
C=O COOH α －酮戊二酸
磷酸吡哆胺
意义：
只有氨基的转移，没有产生游离的氨
（二）氧化脱氨基
氨基酸氧化酶
α-氨基酸
[α-亚氨酸]
H2 O
α-酮酸 +NH3
H2
R—C—COOH NH 亚氨酸
酶：L-谷氨酸脱氢酶
（三）联合脱氨基作用
转氨基作用和谷氨酸的氧化脱氨基 作用偶联的过程，是体内主要的脱氨基 方式，反应可逆，是体内合成非必需氨基 酸的重要途径。
（二）蛋白质的营养价值
食物蛋白质中所含必需氨基酸数量及种 类与人体蛋白质相接近，易于被人体吸收， 则营养价值价值高。 蛋白质的互补作用（complementary effect）： 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。谷类蛋白质：赖氨酸 少，色氨酸多，大豆蛋白质反之。
第八章 蛋白质的分解代谢
(Metabolism of Protein)
氨基酸的代谢概况
来源
食物蛋白
消化吸收
去路
氨 基
脱氨基
NH3
尿素
糖、酮体
α-酮酸
脱羧基
组织蛋白 合成氨基酸
（非必需氨基酸）
降解
酸 代
转化或参与合成
氧化供能 氨基酸
胺类 某些含氮化合物
合成
谢 库
组织蛋白质
氨基酸的来源与去路
第一节 蛋白质的营养作用 一、人体氮平衡与对蛋白质的需要量 二、蛋白质的营养价值 第二节 外源蛋白质的消化、吸收与腐败 一、蛋白质的消化 二、氨基酸的吸收和转运 三、肠内的腐败作用 第三节 体内蛋白质的降解 一、组织蛋白质降解的溶酶体途径 二、组织蛋白质降解的胞液途径 第四节 氨基酸的一般代谢 一、氨基酸的脱氨基作用 二、氨的代谢 三、酮酸的代谢 第五节 一些氨基酸的特殊代谢 一、氨基酸的脱羧基作用 二、一碳单位的代谢 三、含硫氨基酸的代谢 四、芳香族氨基酸的代谢 五、支链氨基酸的代谢
反应蛋白质寿命的长短;即蛋白质浓度降至其原浓 度一半时所需要的时间。
一、组织蛋白降解的溶酶体途径-非ATP依赖性蛋白 质降解途径 组织蛋白酶类:膜结合蛋白、胞内长半寿期蛋白 质及细胞外的蛋白。
二、组织蛋白降解的胞液途径- ATP依赖性蛋白质降 解途径 碱性蛋白酶类:异常蛋白质及损伤蛋白质，短半 寿期的蛋白质。蛋白质泛素化是易被降解的标志。
细胞外
K+ Na+
Na+ 氨基酸
ATP
ADP+Pi
细胞内
K+
Na+
Na+ 氨基酸
三、肠内的腐败作用
定义：肠道细菌（主要是大肠杆菌）对未消化 的蛋白质及未被吸收的消化产物作用，产 生一系列产物的过程。 部位：主要在大肠下段 实质：是细菌本身的代谢 结果：多数有害——胺、氨、吲哚、酚、硫化氢 等；少数有益（维生素K、泛酸、生物素、叶酸及B12 ）
赖氨酸 任何氨基酸 —CO——HN— 精氨酸
Hale Waihona Puke Baidu
2. 肠液中肠激酶的作用-酶原的激活
胆汁酸
肠激酶
胰酶的自身激活作用不强
糜蛋白酶
胰蛋白酶 羧基肽酶 A 羧基肽酶B
弹性蛋白酶
3.
二、氨基酸的吸收和转运
载体类型
中性氨基酸转运蛋白（极性与非极性） 碱性氨基酸转运蛋白 酸性氨基酸转运蛋白 亚氨基酸转运蛋白 Β－氨基酸转运蛋白 二肽、三肽转运蛋白
以色列科学家A.Ciechanover、A.Hershko 和美国I.Rose获2004年Nobel化学奖。
HS-酶1 泛素 COOH
(1)
HS-酶2 泛素 CO S 酶1
(2)
HS-酶1 泛素 CO S 酶2
ATP AMP+PPi HS 酶2 氨基酸 (泛素)n CO NH蛋白质 蛋白酶类，ATP
CH2-COOH CH2 氨基酸 （1） α -酮酸 C=O COOH α -酮戊二酸 NH2 HOOC-CH2-CH-COOH （3） 天冬氨酸 （2）
Mg2+，GTP
O HN N IMP N N R—5/—P NH3
CH2 COOH HN CH COOH CH2-COOH N CH2COOH N CH2 腺苷酸代琥珀酸 COCOOH N CH-NH2 N R—5/—P NH2 （7） 草酰乙酸 COOH CH2COOH HOOCCH N （4） L-谷氨酸 N CHOHCOOH HCCOOH N N 苹果酸 （6） 延胡索酸 AMP R—5/—P 图9—6 嘌呤核苷酸循环
氨基酸的代谢概况
来源
食物蛋白
消化吸收
去路
氨 基
脱氨基
NH3
尿素
糖、酮体
α-酮酸
脱羧基
组织蛋白 合成氨基酸
（非必需氨基酸）
降解
酸 代
转化或参与合成
氧化供能 氨基酸
胺类 某些含氮化合物
合成
谢 库
组织蛋白质
图8－2 氨基酸的来源与去路
一、氨基酸的脱氨基作用（deamination）
氨基酸分解代谢最首要的反应是脱氨基作用
嘌呤/嘧啶 的合成
谷氨酰胺
血循环
肾
谷氨酰胺酶 氨
肝
谷氨酰胺酶
氨 尿素
铵盐
天冬酰胺酶治疗白血病
——减少血液天冬酰胺可抑制白血病细胞蛋白质的合成
COOH CH2 CHNH2 COOH 天冬氨酸 CONH2 ＋ （CH2）2 CHNH2 COOH 谷氨酰胺
ATP AMP+PPi CONH2
CH2
天冬酰胺 合成酶
①ALT/GPT： α-酮戊二酸+Ala Glu+丙酮酸
肝细胞内，肝损伤时血清ALT升高
②AST/GOT：
AST
α—酮戊二酸+ASP Glu+草酰乙酸
心肌细胞内,心肌损伤时血清AST升高
诊断酶学 40%生化检验。赖氏法。
ALT/GPT： α-酮戊二酸+Ala
丙酮酸+NADH， H+
Glu+丙酮酸
（5）
H 2O
（1）转氨酶 （2）AST （3）腺苷酸代琥珀酸合成酶 （4）腺苷酸代琥珀酸裂解酶 （5）腺苷酸脱氨酶 （6）延胡索酸酶 （7）苹果酸脱氢酶
图8-5 嘌呤核苷酸循环
二、氨的代谢 （一）血氨的来源
1 3
2
（二）血氨的转运
1.
临床上补充谷氨酸盐以降低氨浓度
谷氨酸 NH3 谷氨酰胺酶合成酶
第一节
蛋白质的营养作用
Nutritional Function of Protein
蛋白质的重要性
1.蛋白质是生物体的重要组成，维持组织细胞 的生长、更新和修复； 2.参与多种重要的生理活动；
3.氧化供能。
一、人体氮平衡及对蛋白质的需要量
（一）氮平衡
（二）蛋白质的生理需要量 60Kg 成人：每日最低分解20g。
1. 鸟氨酸循环
NH3+CO2 鸟氨酸
尿素 H 2O 精氨酸酶 H 2O 瓜氨酸 NH3 H 2O
精氨酸
图9-8 鸟氨酸循环简图
实验依据
1）大鼠肝切片和代谢物及NH4+共同保温，铵盐减少而尿素增多。分别
加入鸟氨酸、瓜氨酸及精氨酸, 都有催化NH4+合成尿素。鸟氨酸与NH4+ 保温可观察到瓜氨酸积存。 2）肝含有精氨酸酶，能催化精氨酸水解生成鸟氨酸和尿素。以尿素为 主要氮代谢最终产物的哺乳动物肝细胞精氨酸酶活性高，而鸟类氮代 谢最终产物是尿酸，它们肝中精氨酸酶活力不到哺乳动物的1％。 3）以15N的NH4+盐饲养动物，食入的15N大部分以15N尿素排出。并在 该动物肝内提取出含15N的精氨酸，而鸟氨酸不含15N。 4）用3、4、5位上含重氢的鸟氨酸饲养小鼠，自动物肝中提出的精氨 酸含重氢，且重氢的位置与量都与鸟氨酸的相同。 5）用14C标记的碳酸盐饲养犬，排出尿素中含14C，证明尿素由NH3与 CO2合成。