蛋白质的降解和氨基酸的代谢

转氨基作用机制
体内重要的转氨酶
丙氨酸氨基转移酶（ ① 丙氨酸氨基转移酶（alanine aminotransferase, ALT或glutamic pyruvic 或 transaminase, GPT）：肝中活性最高 ）：肝 ）： 天冬氨酸氨基转移酶（ ② 天冬氨酸氨基转移酶（aspartate aminotransferase, AST或glutamic oxalo-acetic 或 transaminase, GOT）：心肌中活性最高 ）：心肌中活性最高 ）：心肌
氮平衡 状态 氮的总 平衡 氮的正 平衡 氮的负 平衡 进、出氮 情况 摄入氮= 摄入氮= 排出氮 摄入氮＞ 摄入氮＞ 排出氮 摄入氮＜ 摄入氮＜ 排、青春期青少年、孕妇及 恢复期病人 长期饥饿、 长期饥饿、消耗性疾病患者
三、必需氨基酸 人体营养需要，而又不能自身合成， 人体营养需要，而又不能自身合成，必须由 食物供应的氨基酸。 食物供应的氨基酸。共8种：Val、Ile、 Leu、 种 、 、 、 Phe、Met、Trp、Thr、Lys。 、 、 、 、 。 四、蛋白质的互补作用 混合食用营养价值较低的蛋白质， 混合食用营养价值较低的蛋白质，则必需氨 基酸可以互相补充，从而提高营养价值。 基酸可以互相补充，从而提高营养价值。
第一节
蛋白质的酶促降解
一、细胞内蛋白质降解的的两个体系 P286 1. 溶酶体无选择的降解 2. 泛素标记的选择性蛋白质降解 • 泛素：是一种参与蛋白质降解的小分子蛋白质。 泛素：是一种参与蛋白质降解的小分子蛋白质。
1. 溶酶体无选择的降解蛋白质
• 溶酶体组成及特点 含有50种水解酶（组织蛋白酶），最适PH为 含有50种水解酶（组织蛋白酶），最适PH为5.0 50种水解酶 ），最适PH 左右，在细胞溶胶PH下无活性。 左右，在细胞溶胶PH下无活性。 PH下无活性 • 溶酶体对细胞内组分的利用是和膜融合后利用自 身酶来降解。 身酶来降解。 • 溶酶体降解蛋白质是无选择的。 溶酶体降解蛋白质是无选择的。
1. 氨基酸脱氨基作用：是主要来源。还有少量胺的 氨基酸脱氨基作用：是主要来源。 氧化。 氧化。 2. 肠道吸收的氨：4g/日 肠道吸收的氨： 日 ① 蛋白质的腐败作用 ② 肠道尿素的水解
尿素
肠菌尿素酶
2NH3 + CO2
H 2O
• 肠道对氨的吸收与肠道 有关： 肠道对氨的吸收与肠道pH有关： 有关
+ -
NH3 入血
H
NH4
+
OH
排出
3. 肾小管上皮细胞泌氨
CONH2 CH2 CH2 CHNH2 COOH COOH CH2 CH2 CHNH2
谷氨酰胺酶 H 2O 酸
+
NH3
碱 入血
COOH
Gln
Glu
NH4 随尿排出
（二） 氨的转运
• 氨是有毒物质，血中的NH3主要是以无 氨是有毒物质，血中的 两种形式运输的。 毒的Ala及Gln两种形式运输的。 及 两种形式运输的 毒的
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蛋白质的降解和氨基酸的代谢
主要内容： 主要内容： • • • 蛋白质的酶促降解 氨基酸的分解代谢 氨基酸的合成代谢
概 述: 蛋白质的营养作用
一、蛋白质的主要功能 维持组织细胞的生长、 ① 维持组织细胞的生长、更新和修补 ② 参与催化、运输和代谢调节 参与催化、 ③ 提供能源
二、氮平衡（nitrogen balance） 氮平衡（ ）
COOH R H2N CH COOH α-氨基酸 氨 转氨 酶 R C O COOH α -酮酸 酮 CH2 CH2 C O COOH α -酮戊二酸 酮 COOH H2C CH2 H2N CH COOH L-谷氨酸 谷 NADH + H+ + NH3 L-谷氨酸脱氢酶 谷 NAD+ + H2O
（四）嘌呤核苷酸循环 • 肌肉中的脱氨基反应 • 是一种特殊的联合脱氨基作用（实质） 是一种特殊的联合脱氨基作用（实质）
第三节
氨基酸分解产物的代谢
氨基酸分解产物： 氨基酸分解产物： • NH3 • α-酮酸 酮酸 • CO2 • 胺（RCH2NH2）
一、氨
的代谢
Metabolism of Ammonia
氨的来源去路
氨基酸脱氨基 肠道吸收氨 肾脏泌氨 血氨
合成尿素 合成Gln 合成氨基酸 及其它含氮物
（一） 体内氨的来源
Ala
α-酮戊二酸 酮 ALT
丙酮酸 Asp
Glu α-酮戊二酸 酮 AST
草酰乙酸
Glu
谷氨酸） （二）（L-谷氨酸）氧化脱氨基作用 ）（ 谷氨酸 氧化脱氨基作用定义： 氧化脱氨基作用定义： P288
C OOH CH 2 CH 2 +H O CH 2 2 L-谷 氨 酸 脱 氢 酶 谷 CH 2 CH 2 + NH 3 CH 2 -H 2O C O CHNH 2 C NH + COOH NADH+H + COOH COOH NAD + L-谷氨酸 (NADP +) (NADPH+H ) 谷 α -酮 戊 二 酸 酮 COOH 、 C OOH ATP、 GTP ADP、GDP 、
作业： 作业：
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2、 羟化脱羧
• 酪氨酸 （ Tyr ） → （ 在酪氨酸酶作用下 ） 多巴 ( 二 酪氨酸（ Tyr） 在酪氨酸酶作用下） 多巴( 羟基苯丙氨酸)→（ 羟基苯丙氨酸)→（芳香族氨基酸脱羧酶作用下脱 )→ 羧）多巴胺。 多巴胺。 作用下， • 二羟基苯丙氨酸 ( 多巴 ) 在 酪氨酸酶 作用下 ， 形成 二羟基苯丙氨酸( 多巴) 酪氨酸酶作用下 多巴醌（ 苯丙氨酸 3,4- 醌 ） ， 苯丙氨酸 3,4- 醌聚 苯丙氨酸3 多巴醌 （ 苯丙氨酸3 黑素。 它是土豆、 合 → 黑素 。 它是土豆 、 梨 、 苹果切开后切口变黑 的原因， 人体毛囊和表皮细胞也可形成黑素， 的原因 ， 人体毛囊和表皮细胞也可形成黑素 ， 使 毛发和皮肤变黑。白化病？ 毛发和皮肤变黑。白化病？
中性氨基酸运载蛋白 中性氨基酸运载蛋白 碱性氨基酸运载蛋白 碱性氨基酸运载蛋白 酸性氨基酸运载蛋白 酸性氨基酸运载蛋白 亚氨基酸运载蛋白 亚氨基酸运载蛋白
A 氨基酸运载蛋白
B γ-谷氨酸循环
四、氨基酸代谢库
是指体内氨基酸的总量
P 288
第二节 氨基酸的分解代谢
氨基酸的共同分解代谢途径： 氨基酸的共同分解代谢途径：P288 脱氨基作用和脱羧基作用
（三）联合脱氨基作用 P291
• 联合脱氨基作用：在转氨酶和谷氨酸脱氢酶的联 联合脱氨基作用： 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。 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。 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。 其逆反应也是体内生成非必需氨基酸的途径。
嘌呤核苷酸循环
IMP
NH3
H2O AMP
腺 苷酸 脱氨 酶
α-氨基酸 氨 转氨酶 α -酮酸 酮
α -酮戊 酮 二酸
Asp AST
腺苷酸代 琥 珀酸 延胡索酸 苹果酸
谷氨酸
草 酰 乙酸
二、氨基酸脱羧基作用
（一）直接脱羧
脱羧酶 RCHNH2COOH CO2+RCH2NH2 磷酸吡哆醛
体内常用见的脱氨作用
要点： 要点：
反应可逆。 ① 反应可逆。 谷氨酸脱氢酶为不需氧脱氢酶， ② L-谷氨酸脱氢酶为不需氧脱氢酶，辅酶为 谷氨酸脱氢酶为不需氧脱氢酶 NAD+或NADP+。 此酶分布广泛，但以肝、 脑中活性较强。 ③ 此酶分布广泛，但以肝、肾、脑中活性较强。 此酶为别构酶。此反应与能量代谢密切相关。 ④ 此酶为别构酶。此反应与能量代谢密切相关。
一、脱氨基作用
• 氧化脱氨基作用 • 转氨基作用 • 联合脱氨作用 • 非氧化脱氨基作用 • 脱酰氨基作用
（一）转氨基作用（transamination） 转氨基作用（ ） P290
• 转氨基作用：在转氨酶的作用下，α-氨基酸的氨基 转氨基作用：在转氨酶的作用下， 氨基酸的氨基
转移到α 酮酸的 碳上 生成相应的氨基酸， 酮酸的α 碳上， 转移到α-酮酸的α-碳上，生成相应的氨基酸，而 原来的氨基酸则转变成α-酮酸。 原来的氨基酸则转变成α 酮酸。 酮酸
R1
R2
转 氨酶
R1
R2
CHNH2 + C O COOH COOH
C O + CHNH2 COOH COOH
要点： 要点：
反应可逆。 ① 反应可逆。 体内除Lys、Pro和羟脯氨酸外，大多数 和羟脯氨酸外， ② 体内除 、 和羟脯氨酸外 氨基酸都可进行转氨基作用。 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。 磷酸吡哆醛为辅酶 ③ 转氨酶均以磷酸吡哆醛为辅酶。 磷酸吡哆醛是VB 的衍生物。 磷酸吡哆醛是 6的衍生物。 反应中起传递氨基的作用。 反应中起传递氨基的作用。
二、外源蛋白的酶促降解
消化蛋白质的酶 • 内肽酶:水解蛋白质内部肽键 内肽酶: 胃蛋白酶 胰蛋白酶 糜蛋白酶 弹性蛋白酶 • 外肽酶： 外肽酶：从肽链两端开始水解肽键 氨基肽酶 羧基肽酶
P287
消化道内几种蛋白酶的专一性
三、氨基酸的吸收（补充）
主要部位： （1） 主要部位：小肠 （2） 吸收机制
Glu→γ-氨基丁酸 氨基丁酸 对中枢神经系统传导有抑制作用） （对中枢神经系统传导有抑制作用） Asp→β-丙氨酸（泛酸组分） 丙氨酸（ 丙氨酸 泛酸组分） Trp（脱氨、脱羧、氧化）→吲哚乙酸 Trp（脱氨、脱羧、氧化）→吲哚乙酸 植物生长素） （植物生长素） His→组胺（降血压作用） 组胺（ 组胺 降血压作用） Tyr→酪胺（升血压作用） 酪胺（ 酪胺 升血压作用） Ser（ 脱羧） →乙醇胺 （ 甲基化） 胆碱→二者分 （ 脱羧 ） 乙醇胺（ 甲基化 ） 胆碱 二者分 乙醇胺 别合成脑磷脂和卵磷脂，可作为生物膜的成分。 别合成脑磷脂和卵磷脂，可作为生物膜的成分。
CHNH2 COOH
Asp
Asn
Gln 天冬酰胺酶 NH3 H2O
Glu
（三）尿素的生成
• 是体内解除氨毒的主要方式。也是体内氨 是体内解除氨毒的主要方式。 的最主要去路。 的最主要去路。 • 鸟氨酸循环 又叫尿素循环或Krebs-Henseleit循环 循环 又叫尿素循环或 • 部位：肝细胞的线粒体和胞液 部位：
Gln
• Gln即是氨的一种解毒形式，也是氨的储存 即是氨的一种解毒形式， 即是氨的一种解毒形式 和运输形式。 和运输形式。
CONH2 COOH CH2 CHNH2 COOH CH2 CH2 CHNH2 COOH COOH
ATP AMP + PPi CONH2
CH2 CHNH2 COOH
CH2
+
+ CH2
实验根据如下： 实验根据如下：
保温数小时， ①大鼠肝切片与NH4+保温数小时，NH4+↓， 大鼠肝切片与 ， 尿素↑； 尿素 ； ②加入鸟氨酸、瓜氨酸和Arg后，尿素 ； 加入鸟氨酸、瓜氨酸和 后 尿素↑； ③上述三种氨基酸结构上彼此相关； 上述三种氨基酸结构上彼此相关； ④早已证实肝中有精氨酸酶。 早已证实肝中有精氨酸酶。
丙氨酸-葡萄糖循环 丙氨酸 葡萄糖循环
肌肉 α-酮戊 酮 二酸 谷氨酸 血液 肝 α-酮戊 酮 二酸 谷氨酸 NADH + H+ + NH3 尿素 α-酮酸 酮 丙酮酸 G G 丙酮酸 G NAD+ + H2O
氨基酸
Ala
Ala
Ala
• 是肌肉与肝之间氨的转运形式。 肌肉与肝之间氨的转运形式。 之间氨的转运形式 • 意义：既使肌肉中的氨以无毒的Ala形式运到肝， 意义：既使肌肉中的氨以无毒的 形式运到肝， 形式运到肝 肝又为肌肉提供生成丙酮酸的葡萄糖。 肝又为肌肉提供生成丙酮酸的葡萄糖。
谷氨酰胺的运氨作用
• 主要是从脑、肌肉等组织向肝或肾运氨。 主要是从脑 肌肉等组织向肝或肾运氨。 等组织向肝或肾运氨
NH3 + ATP
COOH CH2 CH2 CHNH2 COOH
ADP + Pi
CONH2 CH2 CH2 CHNH2 COOH
Gln合成酶 合 （ 脑 、 肌肉 ）
Glu
谷 氨酰 胺 酶 （ 肝、 肾 ） NH3 H2O