蛋白质降解和氨基酸代谢特点和应用

α－酮酸的还原氨基化
NH 3 + NADH + H+
α-KG COOH
CH 2 CH 2 CH NH 2 COOH
谷氨酸脱氢酶 H2O + NAD +
氨基酸的脱氨基作用
谷氨酸
（2）脱羧基作用
R
脱羧酶
NH2 C COOH
H
RCH2NH2 ＋ CO2
微生物中很普遍，高等动植物中也有此作用，但不是氨基 酸代谢的主要方式。
氨基酸分解代谢
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
▪ 氨对生物机体是有毒物质，特别是对高等动物 的脑细胞影响最大
▪ 人血液中氨浓度超过1mg/mL，就可能可能引 起中枢神经系统中毒
CPS-Ⅰ
C2O +N3H +H2O+2ATP AGA
O H2N C O～ +2PA+D PP i
氨基甲酰磷酸
COOH
CH 3 C NH CH
O
CH 2
CH 2
COOH
(Carbamol phosphate)
(N-acetyl glutamatic acid,AGA) 别构激活剂
N-乙酰谷氨酸 （ AGA）
▪ 人及其它哺乳动物细胞中产生的氨，首先要输 送到肝脏，因为只有肝脏细胞才能将氨转变为 尿素
▪ 由于氨是有毒物质，不能直接由血液输送，需 转变为无毒的中间物，将氨转移至肝脏
组织细胞内
NH4+ + Glu + ATP
谷氨酰胺合成酶
Gln + ADP +Pi + H+
肝脏细胞内 Gln + H2O
谷氨酰胺酶
2、瓜氨酸的合成
NH2 CO O～P
NH2 (CH2)3
鸟氨酸氨基 甲酰转移酶
+ HC NH2
COOH
氨基甲酰磷酸
鸟氨酸
(Carbamol phosphate) (Ornithine)
NH2 CO
NH
+ (CH2)3
H3PO4
HC NH2
COOH
瓜氨酸 (Citrulline)
3、精氨酸的合成
NH 2 CO NH (CH 2)3
COOH
H2N C H
+
CH 2
COOH
HC NH 2
NH 2
COOH
精氨酸代琥 珀酸合成酶
ATP AMP PPi H2O
CN NH (CH 2)3 HC NH 2
CH 精 氨 酸 代 琥 珀酸裂解酶
CH 2
COOH
COOH
瓜氨酸
(Citrulline)
天冬氨酸
(Asp)
COOH
精氨酸代琥珀酸
(Argininosuccinate)
C
N
H
HO
CH3
磷酸吡哆胺
Schiff 碱 异构体
转氨基作用机制
COOH
CH 2
Glu
CH 2
CH NH 2
COOH
COOH
α-Ketoglutarate CH 2
(α-KG)
CH 2
CO
COOH
CH 3 C O Pyruvate COOH
GPT
CH 3 CH NH 2 Ala COOH
▪ 氨基酸在氧化酶催化下，脱氢形成亚氨基酸，再通过加 水生成α-酮酸和氨
NH 2
(CH 2)3
+
HC NH 2
COOH
尿素 (Urea)
鸟氨酸 (Ornithine)
N H 3+ C O 2 + H2O
2ATP 2ADP+Pi
Glu + NH4+
由于肌肉细胞中既产生大量的氨，同时也产生大量的丙酮酸， 两者都需要输送到肝脏进一步转化
肌肉细胞内
NH4+ + α-酮戊二酸 + NADPH + H+
Glu + 丙酮酸
谷丙转氨酶
谷氨酸脱氢酶
Glu + NADP+ + H2O
α-酮戊二酸 + Ala
肝脏细胞内 α-酮戊二酸 + Ala
NH 2
C NH
NH (CH 2)3
HC C OO H
+
HOOC CH
HC NH 2
COOH
精氨酸
延胡索酸
(Arginine) (Fumarate)
4、精氨酸水解生成尿素
NH 2
C NH
NH (CH 2)3
+ H2O
精氨酸酶
HC NH 2
COOH
精氨酸 (Arginine)
NH 2 CO NH 2
谷丙转氨酶
Glu + 丙酮酸
谷氨酸脱氢酶
Glu
NH4+ + α-酮戊二酸
上述机制可同时解决氨基和丙酮酸的输送问题
▪ 1932,德国学者Hans Krebs提出尿素循环(urea cycle)或鸟氨酸循环(ornithine cycle)
NH 2 CO NH 2
尿素
NH 2 (CH 2)3 HC NH 2 COOH
蛋白质的消化和吸收 氨基酸的分解代谢 氨基酸的合成代谢
蛋白质的消化从胃开始。
胃中的胃蛋白酶将蛋白质水解成多肽， 然后进入肠道被胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、弹性蛋白酶、
羧肽酶及二肽酶等进一步水解为氨基酸
▪ 在人及动物体中，氨基酸被小肠粘膜吸收后通过微血管 进入血液输送到肝脏及其它器官进行代谢，
▪ 也有少量氨基酸由淋巴系统进入血液。
氨基酸
CH2OPO3H2
H
H
HOOC C NH2 + O C
R1
－H 2O N ＋H 2O
HO
CH3
磷酸吡哆醛
HOOC
H CN R1
CH2OPO3H2 H
C
N
HO
CH3
Schiff 碱
HOOC C O + H2N
R1
CH2OPO3H2
－H 2O
CH2
N ＋H 2O
HO
CH3
HOOC
CN R1
CH2OPO3H2 H
鸟氨酸
NH 2 CO NH (CH 2)3 HC NH 2 COOH
瓜氨酸
NH 2 C NH NH (CH 2)3 HC NH 2 COOH
精氨酸
尿素 H2O
鸟氨酸
NH 3 + CO 2
H2O
瓜氨酸
NH 3
精氨酸 H2O
1、氨基甲酰磷酸的合成：氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ
(carbamoyl phophate synthetaseⅠ,CPS-Ⅰ)
▪ 氨基酸分解代谢的共同途径 ▪ 氨的代谢 ▪ 氨基酸碳架的代谢途径
氨基酸分解代谢
脱氨基作用
脱氨基 转氨基作用
联合脱氨基作用
脱羧基
（1）脱氨基作用
转氨基作用 氧化脱氨基作用
联合脱氨基作用
氨基酸
R1 H C NH2
COOH
α-酮酸
R2 CO COOH
R1 CO
α-酮酸Fra Baidu bibliotek
COOH
转氨酶
H
R2 C NH2 COOH
R — N C H H 3 — + C O O -L - 氨 基 酸 氧 化 酶 R — N C H — 2 + C O O - H 2 O R — O C — C O O -+ N H 4 +
氨基酸
R H C NH 2
COOH
α-酮酸
转氨酶 R
CO
COOH
COOH CH 2 CH 2 CO COOH