蛋白质的降解和氨基酸的分解代谢

CH2 FH 4 NADH+H NAD+
+
N5 CH3 FH 4
一碳单位的生理功用
主要是合成嘌呤和嘧啶的原料。 为体内的甲基化反应间接提供甲基。 叶酸缺乏 磺胺药及抗代谢药
体内重要的转氨酶
丙氨酸氨基转移酶(谷丙转氨酶)：肝中活 性最高
天冬氨酸氨基转移酶(谷草转氨酶)：心肌 中活性最高
-谷氨酰基循环—氨基酸吸收
R
α -酮 酸
C O COOH
H2O + NAD +
氨的命运
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！
体内氨的来源
氨基酸脱氨基作用：是主要来源。还有少 量胺的氧化
（4）形成延胡索酸
乙酰乙酸
两条路径进入
（5）形成草酰乙酸
一碳单位的代谢
某些氨基酸在分解代谢过程中产生的含有 一个碳原子的基团，称为一碳单位 （one carbon unit）。 一碳单位不能游离存在，常与FH4结合而 转运和参加代谢 体内的一碳单位有：甲基 (-CH3)、甲烯基 (-CH2-)、甲炔基 (=CH-)、甲酰基 (CHO) 和亚氨甲基 (-CH=NH)
（3）葡萄糖-丙氨酸循环
谷氨酰胺 各组织 脱氨 NH 3 细胞 谷氨酸
丙酮酸
谷 氨 酸 丙 氨 酸
血 液
肝脏
(主要是肌肉)
α-酮戊二酸 以Gln、Ala转运氨经济性高效（一举两得） 丙酮酸 肌肉剧烈运动
蛋白质分 解产能
脱氨，转 化为排泄 形式
糖异生
NH3
丙 氨 酸
糖原
脱氨
肌肉 蛋白质 氨基酸 肌 NH3 肉 谷氨酸
精氨琥珀酸
NH4+ 鸟氨酸 氨 Pi 瓜 氨 酸
甲 酰 磷 酸
Pi
转氨基—氨
AMP+PPi
瓜氨酸
ATP
鸟氨酸循环要点
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 每合成1分子尿素需消耗4个~P 循环中消耗的Asp可通过延胡索酸转变为 草酰乙酸，再通过转氨基作用，从其他 -氨基酸获得氨基而再生 精氨酸代琥珀酸合成酶（ASS）为尿素合 成的限速酶
一碳单位的产生
一碳单位与四氢叶酸
四氢叶酸（FH4）是一碳单位的载体，可看 作是一碳单位代谢的辅酶。其功能部位是 N5和N10。
H2N 3
2 N
1 N
H 8N
7 9 6 CH2
4 OH
5N H
10 HN
H CO NH C CH2 CH2 COOH COOH
四氢叶酸（FH4）
+ NADPH(H )
机体对外源蛋白质的需要及消化
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
机体对外源蛋白质的需要及消化
蛋白质的营养价值 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 （笨蛋写书来亮一亮本色） 非必需氨基酸：体内可合成的氨基酸 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
健康成年人
儿童、青春期青少年、孕妇及 恢复期病人
氮的负 平衡
摄入氮＜ 排出氮
长期饥饿、消耗性疾病患者
蛋白质的消化
主要的酶类：
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）
胃中消化
酶原的激活
H+
胃蛋白酶原
水解 蛋白质
精氨酸酶
NH2 C O NH2
+
H2O
+
(CH2)3 HC NH2 COOH
精氨酸
尿素
鸟氨酸
尿素循环（鸟氨酸循环）
消耗4ATP能量
部位——肝脏细胞
延 精氨酸 胡 索 酸 氨基酸
（外来的或自身的）
H2O
谷氨酸
α-酮戊二酸
（转氨作用）
H2N
H2 N
尿素
C O
鸟氨酸
谷氨酸
α酮戊二酸 2ATP CO2 2ADP+Pi+H+
胃蛋白酶
胃蛋白酶
多肽（主）
小肠内消化（主要部位）
胰蛋白酶原 肠激酶
胰蛋白酶 糜蛋白酶原 糜蛋白酶 弹性蛋白酶原
羧肽酶A及B
弹性蛋白酶
羧肽酶原A及B
消化道内几种蛋白酶的专一性
氨肽酶
（Phe.Tyr.Trp） （Arg.Lys）
羧肽酶 羧肽酶
（Phe. Trp）
（脂肪族）
胃蛋白酶
胰凝乳 蛋白酶
弹性蛋白酶
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（nitrogen balance）
氮平衡 状态 氮的总 平衡 氮的正 平衡 进、出氮 情况 摄入氮= 排出氮 摄入氮＞ 排出氮 常见人群
O H2N C O～P +2ADP + Pi
氨基甲酰磷酸
CO2 + NH3 + H2O + 2ATP
CPS-Ⅰ AGA
COOH CH CH2 CH2 COOH
CH3C O
NH
N-乙 酰 谷 氨 酸 （ AGA）
瓜氨酸的合成
精氨酸的合成（胞质）
NH2 C NH (CH2)3 HC NH2 COOH O COOH H2N C H NH2 COOH CH CH2
联合脱氨基作用
在转氨酶和谷氨酸脱氢酶的联合作用下， 使各种氨基酸脱下氨基的过程。它是体 内各种氨基酸脱氨基的主要形式。其逆 反应也是体内生成非必需氨基酸的途径。
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
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
酪氨酸
（一）形成乙酰-CoA
色氨酸
丙氨酸
苏氨酸
丝/苏氨酸转羟甲基酶 乙酰CoA
甘氨酸
丝氨酸转羟甲基酶
丝氨酸
苏氨酸
丝/苏氨酸转羟甲基酶 乙酰CoA
甘氨酸
丝氨酸转羟甲基酶
丝氨酸
（二）形成α酮戊二酸
谷氨酸γ半醛
(CH2)3 NH2 C NH HC NH
+
CH2 COOH
精氨酸代琥 珀酸合成酶 ATP AMP PPi H2O
C N NH (CH2)3 HC NH2
精氨酸代琥 珀酸裂解酶
COOH
+
HOOC CH NH2
COOH
HC
COOH
COOH
精氨酸
延胡索酸
瓜氨酸
天冬氨酸
精氨酸代琥珀酸
精氨酸水解生成尿素
NH2 C NH NH (CH2)3 HC NH2 COOH NH2
犬尿氨酸 Trp
FH 4+ATP HC O O H 10 N 甲酸
ADP+Pi N10 CHO FH 4
CHO FH 4 合成酶
一碳单位的相互转变
NH3 N5 CH=NH FH 4 NH3 H2O N ,N
5 10
CH FH 4 NADPH+H NAPD
+ +
N10 CHO FH 4 H2O
N5,N10
氨基酸的分解代谢
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 转氨酶 R1 R2
CHNH2 + C O COOH COOH
C O + CHNH2 COOH COOH
反应可逆。
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。 转氨酶均以磷酸吡哆醛为辅酶。反应中起 传递氨基的作用。
细胞内
氨基酸 -谷氨酸
环化酶
细 胞 外
细胞膜
| | | | 氨| 基| 酸| | | | |
| | | | -谷 半胱氨酰甘氨酸 | 氨酰 | | 基转 | 移酶 | 谷胱 | 甘氨酸 | 甘肽 谷胱甘肽 合成酶
-谷氨酰 氨基酸
肽酶
5-氧脯 氨酸
5-氧脯 氨酸酶
半胱氨酸
-谷氨酰 半胱氨酸 合成酶
肠道吸收的氨：4g/日 ①蛋白质的腐败作用 ②肠道尿素的水解
肠道对氨的吸收与肠道pH有关
+ + NH4
NH3 入血
H
OH
排出
氨的转运
氨是有毒物质，血中的NH3主要是以无毒 的Ala及Gln两种形式运输的。
Gln即是氨的一种解毒形式，也是氨的储 存和运输形式。
CONH2 COOH CH2 CH2 CH2 + CHNH 2 CHNH 2 COOH COOH As p COOH
高血氨症
正常血氨浓度﹤0.6 μmol / L
血氨浓度↑ 高血氨症
常见原因：肝功能严重损害 尿素合成的酶缺陷
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
葡 萄 糖
糖 酵 解
葡 萄 糖
葡萄糖 尿素
糖 异 生 尿素循环
NH3
血 液
丙酮酸 丙氨酸
谷氨酸
肝
丙酮酸 丙 氨 酸 丙 氨 酸
α-酮戊二酸
α-酮戊 二酸
葡萄糖-丙氨酸循环
L-谷氨酸氧化脱氨基作用
COOH CH2 CH2 +H O CH2 2 L谷氨酸脱氢酶 CH2 CH2 + NH3 CH2 -H2O C O CHNH 2 C NH COOH NAD + NADH+H + COOH COOH L- 谷氨酸 (NADP+) (NADPH+H +) α -酮戊二酸 C OOH ATP、GTP ADP 、GDP COOH
NADP+
+ NADPH(H )
NADP+
叶酸
二氢叶酸还原酶
二氢叶酸
二氢叶酸还原酶
四氢叶酸
一碳单位与氨基酸代谢

一碳单位主要来源于Ser、Gly、His、Trp 的分解代谢。
FH 4 H2O N ，N 丝氨酸羟甲基 转移酶
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HO
CH2 CH NH 2 Ser
COOH
CH2 FH 4 + Gly
转氨基作用机制
葡萄糖-丙氨酸循环，氨运入肝脏
肌肉中的氨基转移酶，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。 称为葡萄糖-丙氨酸循环
脯氨酸
精氨酸 谷氨酸
谷氨酸 组氨酸
谷氨酰胺
α酮戊二酸
（三）形成琥珀酸-CoA 甲硫氨酸
同型/高半胱氨酸 苏氨酸
α羟丁酸
异亮氨酸
苏氨酸
缬氨酸
琥珀酸-CoA
支链氨基酸的代谢
缬氨酸 亮氨酸 异亮氨酸
转氨基作用
相应的-酮酸
氧化脱羧基作用
相应的脂肪酰CoA 亮氨酸
缬氨酸
异亮氨酸
琥珀酸单 酰CoA
乙酰辅酶A及乙 乙酰辅酶A及琥 珀酸单酰辅酶A 酰乙酰辅酶A
胰蛋白酶
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 转运氨基酸进入细胞时，同时转运入Na+。 除此之外，也可经γ -谷氨酰循环进行。需 由γ -谷氨酰基转移酶催化，利用GSH， 合成γ -谷氨酰氨基酸进行转运。 消耗的GSH可重新再合成。
蛋白质的腐败作用
肠道细菌对未被消化的蛋白质及其消化产 物所起的分解作用，称为腐败作用 （putrefaction） 主要产物：NH3、胺类和一些有害物质
谷氨酸
-谷氨酰 半胱氨酸
NAD H2N CH2 COOH + FH 4 Gl y
+
NADH+H
+
N ，N 甘氨酸裂解酶
5
10
CH2 FH 4 + CO2 + NH3
N
CH2CH COOH NH NH 2 Hi s
HOOC HN C H
CH CH2 CH2 COOH NH 亚氨甲基谷氨酸 FH 4
亚氨甲基转移酶 N5 Gl u CH=NH FH 4
ATP AMP + PPi CONH2
CH2 CHNH 2 COOH
CH2
+ CH2
CHNH 2 COOH
As n
Gln
Glu
天 冬 酰 胺 酶 NH 3 HO
尿素的生成
是体内解除氨毒的主要方式。也是体内氨 的最主要去路 鸟氨酸循环 又叫尿素循环 部位：肝细胞的线粒体和胞液
氨基甲酰磷酸的合成：氨甲酰磷酸合成酶Ⅰ
尿素合成的调节
食物蛋白质的影响 ： 高蛋白饮食→尿素 合成速度↑ CPS-Ⅰ的调节： 精氨酸↑→尿素合成速度 ↑ N-乙酰谷氨酸激活该酶 尿素合成酶系的调节 精氨酸代琥珀酸合成酶 鸟氨酸氨基甲酰转移酶（肝细胞再 生时，活性↓）
尿素生成的意义
每形成1分子尿素，可清除2NH3和1 CO2
减除氨对动物机体的毒性 减少体内CO2溶于血液所产生的酸性