蛋白质降解和氨基酸代谢

◆其辅酶是磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺（含 维生素B6的磷酸酯）
◆催化的反应可逆，但只有氨基的转移， 没有氨的生成
◆接受氨基的主要酮酸有
丙酮酸 ※-酮戊二酸
草酰乙酸
重要的转氨酶 ：
(1) GPT(谷丙转氨酶)又称丙氨酸氨基转移酶 （ALT）肝中活性最大
(2)GOT(谷草转氨酶)又称天冬氨酸氨基转移酶 （AST）心肌中活性最大
尿素合成小结
•主要器官：肝脏 •原料：合成1分子尿素需：
CO2 2NH3（其中1分子来自于天冬氨酸*） 3ATP
限速酶：精氨酸代琥珀酸合成酶 总反应方程式：
2NH3 + CO2 + 3ATP + H2O 尿素 + 2ADP + AMP + 2Pi +PPi
•生理意义：体内氨的主要去路, 解氨毒的重要途径。
• 氨基酸脱羧酶的辅酶是磷酸吡哆醛（组氨酸除外）
。
类型:
直接脱羧
胺
羟化脱羧
羟胺
脱羧作用机理
一些氨基酸脱羧基作用的产物
①γ-氨基丁酸（GABA）
②牛磺酸
③组胺
④5-羟色胺（5-HT）
5-羟色胺的功能: ◇5-羟色胺又称血清素，
广泛分布于体内各组织 。 ◇脑中5-羟色胺作为抑制 性神经递质； ◇外周组织中5-羟色胺具 有收缩血管的作用。
α-氨基酸
α-酮戊二酸
转氨酶
NH3+NADH+H+ L-谷氨酸脱氢酶
α-酮酸
L-谷氨酸
H20+NAD+
特点
①转氨基作用与谷氨酸脱氢酶催 化的氧化脱氨基作用偶联。
②联合脱氨基的结果有游离氨产生。 ③既是脱氨的方式，也是合成非必
需氨基酸的重要途径。 ④主要存在于肝、肾、脑组织中。
b、转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联
（1）形成乙酰CoA途径（了解）
（2）α-酮戊二酸途径
（3）形成琥珀酰-CoA 途径
（4）形成延胡索酸途径
（5）形成草酰乙酸途径
11.3 氨基酸合成代谢
蛋白质
氨基酸
非必需氨基酸
糖
必需氨基酸
酮体
氨基酸的合成
HCl的作用: 胃酸可使食物蛋白质变性，有利于蛋白酶发挥作用。
※小肠中的消化
内肽酶（水解蛋白质内部肽键） 如：胰蛋白酶,糜蛋白酶, 弹性蛋白酶 （以酶原形式存在）
外肽酶（从肽键两端开始水解） 如：羧基肽酶A， 羧基肽酶B，氨基肽酶
蛋白质水解酶类作用特点
①酶原和酶原的激活
• 胃肠道中蛋白水解酶刚分泌出来时，多以酶原 形式存在。
1）氧化脱氨基作用 2）转氨基作用 3）联合脱氨基作用 4）非氧化脱氨基作用
1）氧化脱氨基作用
• 概念： 氨基酸在酶的 催化下氧化脱去氨基 生成相应的α-酮酸的 过程称为氧化脱氨基 作用。
• 特点：有氨生成
氨基酸氧化脱氨的酶：
(1)L-氨基酸氧化酶：活性低，分布于肝及 肾脏，辅基为FMN;
(2)D-氨基酸氧化酶：活性强，但体内 D-氨基酸少，辅基为
氨，具有强烈的神经毒性。 正常人血氨含量甚微，≤0.06mmol/L (0.1mg/100ml)。
氨的来源与去路
氨中毒的机理
高血氨:肝功严重受损时,尿素合成障碍,
造成血氨浓度升高的现象.
氨中毒:大量氨入脑,与α-酮戊二酸合成谷氨酸,
或与脑中的谷氨酸合成谷氨酰胺,造成脑中α酮戊二酸少,TCA减弱,ATP生成减少,引起大脑功 能障碍,严重时可导致肝昏迷.
α-氨基酸
α-酮戊二酸
天冬氨酸
次黄苷酸
α-酮酸
谷氨酸
草酰乙酸
腺苷酰琥珀酸
苹果酸
延胡索酸
腺苷酸
4)非氧化脱氨(自学)
• 脱水脱氨 • 脱硫化氢脱氨 • 直接脱氨 • 水解脱氨 • 还原脱氨
5）脱酰胺基作用
Asn + H2O Gln + H2O
Asp + NH3 Glu + NH3
11.2.2 氨基酸的脱羧基作用
FAD;
(3)L-谷氨酸脱氢酶*:最重要
* L-谷氨酸脱氢酶
◆分布广，活性强，特别在肝 、肾及脑组织中活性较强， 但在肌肉中活性低。
◆为别构酶，ADP、GDP为别 构激活剂； ATP、 GTP、NADH为别 构抑制剂; 辅酶为 NAD+或NADP+
◆专一性强，只作用于谷氨酸 ；催化的反应可逆。
◆参与联合脱氨基作用。
★非必需氨基酸
11.1 蛋白质的酶促降解
11.1.1细胞内蛋白质降解（了解）
◇ 溶酶体途径: —无选择地降解蛋白质
◇ 泛素（ubiguitin）途径: —给选择降解的蛋白质加以标记
11.1.2 外源蛋白的酶促降解
◇蛋白质的消化与吸收
胃中的消化
胃蛋白酶：以胃蛋白酶原形式分泌，在 H+ 条件下被 激活成为胃蛋白酶。
L-谷氨酸脱氢酶催化的反应
还有：
Gly氧化酶 ：使Gly脱氨生成乙醛酸和氨。
D-Asp氧化酶 ：催化D-Asp脱氨，生成草酰 乙酸和氨。
2）转氨基作用
◇概念:α-氨基酸的氨基通过转氨酶的催化 ,转移到α-酮酸的酮基上,生成相应的氨基 酸;原来的α-氨基酸则转变成相应的α-酮 酸.
转氨酶的特点
◆种类多，分布广，专一性强；为胞内酶 ，正常情况下在血清中含量很低。
苯丙氨酸 酪氨酸 亮氨酸 赖氨酸 色氨酸
乙酰CoA
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乙酰乙酰CoA
天冬氨酸 天冬酰氨
草酰乙酸
苯丙氨酸 酪氨酸
天冬氨酸
延胡索酸
柠檬酸
异亮氨酸 甲硫氨酸
缬氨酸
琥珀酰CoA
-酮戊二酸
氨基酸碳骨架进入三羧酸循环的途径
谷氨酸 谷氨酰胺
精氨酸 组氨酸 脯氨酸
氨基酸碳骨架进入三羧酸循环的途径 ◇（1）形成乙酰CoA途径 ◇（2）α-酮戊二酸途径 ◇（3）形成琥珀酰-CoA 途径 ◇（4）形成延胡索酸途径 ◇（5）形成草酰乙酸途径
CO2
氨基甲酰磷酸合成酶I（CPS-І）
+
NH3 +
H2O
2ATP
N-乙酰谷氨酸 Mg2+ 2ADP+Pi
-PO32-
氨基甲酰磷酸
N-乙酰谷氨酸是CPS-I的变构激活剂
CPS-Ⅰ与CPS-Ⅱ
CPS-Ⅰ在线粒体中以氨为氮源合成氨基甲酰磷酸 。
CPS-Ⅱ在胞液中以谷氨酰胺的酰氨基为氮源，合 成氨基甲酰磷酸，进一步参与嘧啶的合成。
蛋白质降解和氨基酸代谢
氨基酸的功用
• 是合成蛋白质的原料 • 是某些重要含氮化合物的原料 • 氧化供能 • 转化为常见的代谢中间体
★必需氨基酸
◆机体需要但不能自身不能合成，必须由食 物提供的氨基酸
◆包括：缬、异亮、亮、苯、蛋、色、苏、 赖共8种
◆记忆方法：“假设来借一两本书”
• 注意：组氨酸、精氨酸合成量不多，昆虫不 能合成甘氨酸
氨基酸与糖和脂肪的共同中间代谢产物
（3）氧化成CO2和H2O
α-酮酸在体内可通过TCA彻底氧化成水和 二氧化碳,并释放能量供机体使用.
例如：计算Ala、Glu、Asp彻底氧化分解可 产生多少 ATP？并写出代谢过程。
葡萄糖
磷酸烯 醇式酸
丙氨酸 苏氨酸 甘氨酸 丝氨酸 半胱氨酸
丙酮酸
异亮氨酸 亮氨酸 缬氨酸
二、-酮酸的代谢
（1）再合成氨基酸
许多非必需氨基酸 可直接由中间代谢 物合成
（2）转变为糖或脂肪
☆体内多数氨基酸脱氨基后生成的α-酮酸 可经糖异生途径转变为糖,故称为生糖氨基酸 （Pro, Arg, Ala, Asp, Met, Ser, Asn, Cys,
Thr, Glu, Gly, Gln, Val, His） ☆在体内能转变为酮体的氨基酸称为生酮氨基酸. （Leu, Lys） ☆苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸、异亮氨酸,即可 生糖又可生酮,称为生糖兼生酮氨基酸. （Ile, Trp, Phe, Tyr）
⑤多胺
◆ 精胺与精脒是调节细胞生长的重要物质
。凡生长旺盛的组织（胚胎、再生肝及癌瘤组织 ）多胺含量有所增加。
◆推测其具有促进核酸及蛋白质合成的作用。故临 床测定癌瘤病人血、尿多胺含量作为观察病情和 辅助诊断癌症的生化指标之一。
胺的排出
• 胺是体内的生理活性物质，主要在肝中 灭活。
11.2.3 氨的代谢去路
(4)酰胺的生成
Glu + NH3+ATP Asp + NH3 +ATP
Gln + ADP + Pi Asn + ADP +Pi
+NH2
ATP
ADP+Pi Mg2+
谷氨酰胺合成酶
+H2O
Gln生成的意义:储存、运输、解毒（临床）
(3)重合成氨基酸和其他含氮物
注意！体内催化氨基甲酰磷酸生成的酶有两种：
◇尿素合成的主要器官：肝脏 2分子氨与1分子CO2结合生成1分子尿素 。
尿素合成的鸟氨酸循环
实验根据如下：
①大鼠肝切片与NH4+保温数小时，NH4+↓ ，尿素↑；
②加入鸟氨酸、瓜氨酸和Arg后，尿素↑； ③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。
鸟氨酸循环的详细步骤
1. 氨基甲酰磷酸的合成（线粒体）
2. 瓜氨酸的合成 反应部位：线粒体
鸟氨酸氨基
+
甲酰转移酶
~PO32-
+ H3PO4
鸟氨酸
氨基甲酰磷酸
瓜氨酸
3. 精氨酸的合成-1（胞液）
精氨酸代琥珀 酸合成酶, Mg2+
+
ATP
*天冬氨酸
AMP + PPi
瓜氨酸
可由转氨基 作用提供
精氨酸代琥珀酸
3. 精氨酸的合成-2
精氨酸代琥
珀酸裂解酶
+
精氨酸
延胡索酸
4.精氨酸水解为尿素
+ H2O 精氨酸酶
+
精氨酸
尿素
鸟氨酸
鸟氨酸循环的全过程
尿素合成的调节(了解)
◆CPS-I的调节: 精氨酸激活AGA合成酶 ，促进AGA的合成，AGA激活CPS-Ι，尿 素合成加快。
◆精氨酸代琥珀酸合成酶是尿素合成的限 速酶，可调节尿素的合成。
◆食物蛋白的影响: 高蛋白膳食时尿素 合成速度加快，且排出的含氮物中尿素 占90%。
（1）氨的排泄方式
不同动物转化NH3的终产物
水生动物 两栖类
排NH3 尿素
鸟类、爬虫类
尿酸
哺乳动物
尿素
(2) 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。
① 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。
Gln即是氨的一种解 毒形式，也是氨的储
◆高等植物体内、微生物也含有蛋白酶
消化道内几种蛋白酶的专一性
氨肽酶
（Phe.Tyr.Trp）
（Arg.Lys）
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
吸收方式1—— 氨基酸进入组织细胞的需钠主动转运机制
氨 基 酸 的 吸 收
氨基酸的吸收方式2—— -谷氨酰基循环
两种氨基甲酰磷酸合成酶的比较
CPS-Ⅰ
CPS-Ⅱ
分布
线粒体（肝）
胞液（所有细胞）
氮源
氨
谷氨酰胺
变构激活剂 N-乙酰谷氨酸
无
反馈抑制剂 无
UMP（哺乳动物）
生理意义： CPS-Ⅰ参与合成尿素，肝细胞独有，是细胞
高度分化的结果， 其活性可作为肝细胞分化程度的指标之 一；
CPS-Ⅱ参与合成嘧啶，与细胞增殖过程中核酸的合成 有关，其活性可作为细胞增殖程度的指标之一
◇转氨作用在生物体内是极普遍的，除Gly、 Lys、Thr、Pro外，aa都能参与转氨基作用。
3）联合脱氨基作用
（1）概念 （2）类型
转氨基作用 和氧化脱氨基 作用联合进行 的脱氨基作用 方式。
a、转氨酶与L-谷氨酸脱氢酶作用相偶联 b、 转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联
a、转氨酶与L-谷氨酸脱氢酶作用相偶联
蛋白质的腐败作用(了解)
定义：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
腐
败
1.胺类的生成（组胺、酪胺等）
作
用
2 肠道氨的生成
的
氨基酸脱氨， 尿素水解
产
物
3 其它有害物质的生成(如苯酚、吲哚、硫化氢等）
氨基酸代谢概况
11.2 氨基酸的分解代谢
11.2.1 氨基酸的脱氨基作用
◇分布于细胞内，正常血清含量甚少。 某种原因造成细胞膜通透性增高或组织坏
死、细胞破裂时，大量氨基转移酶释放入血 ，血清氨基转移酶升高。
谷丙转氨酶和谷草转氨酶催化的反应
谷丙转氨酶 （GPT）
谷草转氨酶 (GOT)
转氨基作用机制
转氨基作用的意义
◇转氨基作用一方面是氨基酸分解代谢的开始 步骤，另一方面也是体内合成非必氨基酸的 重要途径。
存和运输形式。
②以丙氨酸形式转运 -----葡萄糖-丙氨酸循环
• 是肌肉与肝之间氨的转运形式。 • 意义：既使肌肉中的氨以无毒的Ala形式运到肝
，肝又为肌肉提供生成丙酮酸的葡萄糖。
葡萄糖-丙氨酸循环
(3)尿素的生成
◇尿素的生成是正常情况下体内氨的主要 去路。
◇1932年德国学者克雷布斯（Krebs）等首 先提出尿素生成的鸟氨酸循环学说。
• 酶原经过激活才能成为有活性的酶。 • 蛋白质水解酶类以酶原形式存在对保护组织免
受其水解有重要意义。
肠激酶
胰蛋白酶原
胰蛋白酶
胰糜蛋白酶原
胰糜蛋白酶
弹性蛋白酶原 羧基肽酶原
弹性蛋白酶 羧基肽酶
②蛋白质水解酶类作用的特异性 如：内肽酶，水解蛋白质内部肽键 外肽酶，从肽键两端开始水解 而且不同的酶对组成肽键的氨基酸残基 有一定的特异性。