第30章蛋白質(zhì)降解和氨基酸分解代謝

1、第30章蛋白質(zhì)降解和氨基酸分解代謝氨基酸庫(kù)氨基酸庫(kù)過(guò)剩的過(guò)剩的氨基酸氨基酸轉(zhuǎn)氨作用轉(zhuǎn)氨作用脫氨作用脫氨作用合成新肽、合成新肽、蛋白質(zhì)等蛋白質(zhì)等非蛋白質(zhì)非蛋白質(zhì)含氮化合含氮化合物物 嘌呤、嘌呤、嘧啶、肌嘧啶、肌酸、煙酰酸、煙酰胺、卟啉、胺、卟啉、腎上腺素、腎上腺素、甲狀腺素、甲狀腺素、膽汁鹽、膽汁鹽、黑色素等。黑色素等。 - -酮酸酮酸糖或酮體糖或酮體TCA尿氨尿氨基酸基酸糖或脂糖或脂氨氨尿素尿素氨基酸氨基酸Amino-terminal residueHalf-lifeStabilizingMet, Gly, Ala, Ser, Thr, Val20 hDestabilizingIle, Gln

2、30 minTyr, Glu10 minPro7 minLeu, Phe, Asp, Lys3 min底物底物A先與先與E結(jié)合成結(jié)合成AE二元復(fù)合物，二元復(fù)合物，AE PF（修飾（修飾酶形式），釋放第一個(gè)產(chǎn)物酶形式），釋放第一個(gè)產(chǎn)物P，接著底物，接著底物B與與F形成形成FB，F(xiàn)B EQ，釋放第二個(gè)產(chǎn)物，釋放第二個(gè)產(chǎn)物Q。A與與Q 競(jìng)爭(zhēng)自由酶形式競(jìng)爭(zhēng)自由酶形式E ，B與與P競(jìng)爭(zhēng)修飾酶形式競(jìng)爭(zhēng)修飾酶形式F。整個(gè)反應(yīng)歷程中只有二元復(fù)合物形式，沒(méi)有三元復(fù)合整個(gè)反應(yīng)歷程中只有二元復(fù)合物形式，沒(méi)有三元復(fù)合物形式。物形式。乒乓反應(yīng)（乒乓反應(yīng)（ping pong reaction）回顧：酶學(xué)回顧：酶學(xué)轉(zhuǎn)氨酶催

3、化轉(zhuǎn)氨反應(yīng)：轉(zhuǎn)氨酶催化轉(zhuǎn)氨反應(yīng)：氨基酸氨基酸1 酮酸酮酸2 酮酸酮酸1 氨基酸氨基酸2 A B P QGeneral Metabolism of Amino Acid氨基酸代謝庫(kù)氨基酸代謝庫(kù)(metabolic pool)食物蛋白質(zhì)食物蛋白質(zhì)消化吸收消化吸收組織蛋白質(zhì)組織蛋白質(zhì)分解分解合成合成合成合成脫氨基作用脫氨基作用NH3- 酮酸酮酸尿素尿素糖糖氧化供能氧化供能酮體酮體脫羧基作用脫羧基作用CO2胺類(lèi)胺類(lèi)含氮化合物含氮化合物嘌呤、嘧啶、嘌呤、嘧啶、GSH、heme轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變 1、氨的轉(zhuǎn)運(yùn)（向動(dòng)物肝臟的運(yùn)輸）、氨的轉(zhuǎn)運(yùn)（向動(dòng)物肝臟的運(yùn)輸） 氨的轉(zhuǎn)運(yùn)主要是通過(guò)氨的轉(zhuǎn)運(yùn)主要是通過(guò)谷氨酰胺谷氨酰胺的形

4、式。多數(shù)動(dòng)物的形式。多數(shù)動(dòng)物細(xì)胞中有細(xì)胞中有谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺合成酶（glutamine synthetase），），它催化氨和谷氨酸反應(yīng)生成谷氨酰胺，同時(shí)消耗它催化氨和谷氨酸反應(yīng)生成谷氨酰胺，同時(shí)消耗1個(gè)個(gè)ATP。谷氨酰胺（中性，易透膜）由血液運(yùn)送到肝臟，。谷氨酰胺（中性，易透膜）由血液運(yùn)送到肝臟，肝細(xì)胞的肝細(xì)胞的谷氨酰胺谷氨酰胺酶又將其分解為酶又將其分解為谷氨酸和氨谷氨酸和氨。 NH NH4 4+ + + Glu+ ATP Gln+ADP+Pi+H+ Glu+ ATP Gln+ADP+Pi+H+ + Gln+H Gln+H2 2O Glu + NHO Glu + NH4 4+ +Gln

5、Gln合成酶合成酶GlnGln酶酶尿素循環(huán)尿素循環(huán) 以以AlaAla轉(zhuǎn)運(yùn)（葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)（葡萄糖- -丙氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)：肌肉）丙氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)：肌肉） NHNH4 4+ + + - -酮戊二酸酮戊二酸+NADPH+H+NADPH+H+ + Glu+NADP Glu+NADP+ +H+H2 2O O Glu+ Glu+丙酮酸丙酮酸 - -酮戊二酸酮戊二酸+Ala+AlaAla+ Ala+ - -酮戊二酸酮戊二酸 Glu+Glu+丙酮酸丙酮酸 GluGlu脫氫酶脫氫酶 轉(zhuǎn)氨酶轉(zhuǎn)氨酶 肌肉肌肉 轉(zhuǎn)氨酶轉(zhuǎn)氨酶 肝肝尿素循環(huán)尿素循環(huán)氨氨 尿酸尿酸 尿素尿素排氨動(dòng)物：某些水生或海洋動(dòng)物，如原生動(dòng)物和線蟲(chóng)排氨動(dòng)物：某些水生

6、或海洋動(dòng)物，如原生動(dòng)物和線蟲(chóng)以及魚(yú)類(lèi)、水生兩棲類(lèi)等，以以及魚(yú)類(lèi)、水生兩棲類(lèi)等，以GlnGln形式運(yùn)送到排泄部位。形式運(yùn)送到排泄部位。排尿酸動(dòng)物：鳥(niǎo)類(lèi)和陸生的爬行動(dòng)物。排尿酸動(dòng)物：鳥(niǎo)類(lèi)和陸生的爬行動(dòng)物。排尿素動(dòng)物：絕大多數(shù)陸生動(dòng)物。排尿素動(dòng)物：絕大多數(shù)陸生動(dòng)物。2、氨的排泄、氨的排泄Krebs和和Henseleit最早提出的尿素循環(huán)最早提出的尿素循環(huán)場(chǎng)所：肝臟場(chǎng)所：肝臟原料：原料：CO2、NH3產(chǎn)物：尿素產(chǎn)物：尿素氨進(jìn)入尿素循環(huán)的反應(yīng)氨進(jìn)入尿素循環(huán)的反應(yīng)1. 氨甲酰磷酸的合成（線粒體）氨甲酰磷酸的合成（線粒體）氨甲酰磷酸合成酶氨甲酰磷酸合成酶（CPS-） ：線粒體中，用氨做氮的供：線粒體中，用氨

7、做氮的供體，參與尿素的合成。體，參與尿素的合成。氨甲酰磷酸合成酶氨甲酰磷酸合成酶（CPS- ）：細(xì)胞質(zhì)中，用谷氨酸做氮）：細(xì)胞質(zhì)中，用谷氨酸做氮的供給體，參與嘧啶生物合成的供給體，參與嘧啶生物合成 。HCO3-2. 瓜氨酸的合成（線粒體）瓜氨酸的合成（線粒體）3、4. 精氨琥珀酸和精氨酸的合成（細(xì)胞質(zhì)）精氨琥珀酸和精氨酸的合成（細(xì)胞質(zhì)）精氨琥珀酸合成酶精氨琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸精氨琥珀酸酶精氨琥珀酸酶5. 精氨酸水解生成尿素（細(xì)胞質(zhì)）精氨酸水解生成尿素（細(xì)胞質(zhì)） 尿素的兩個(gè)氨基，一個(gè)來(lái)源于氨，另一個(gè)來(lái)源于天冬尿素的兩個(gè)氨基，一個(gè)來(lái)源于氨，另一個(gè)來(lái)源于天冬氨酸；一個(gè)碳原子來(lái)源于

8、氨酸；一個(gè)碳原子來(lái)源于HCO3-，共消耗，共消耗4個(gè)高能磷酸鍵，個(gè)高能磷酸鍵，是一個(gè)需能過(guò)程，但谷氨酸脫氫酶催化谷氨酸反應(yīng)生成是一個(gè)需能過(guò)程，但谷氨酸脫氫酶催化谷氨酸反應(yīng)生成1分分子子NADH；延胡索酸經(jīng)草酰乙酸轉(zhuǎn)化為天冬氨酸也形成；延胡索酸經(jīng)草酰乙酸轉(zhuǎn)化為天冬氨酸也形成1分分子子NADH。兩個(gè)。兩個(gè)NADH再氧化，可產(chǎn)生再氧化，可產(chǎn)生5個(gè)個(gè)ATP?？偡磻?yīng)總反應(yīng)檸檬酸循環(huán)和尿素循環(huán)相連接檸檬酸循環(huán)和尿素循環(huán)相連接 精氨酸裂解酶生成的精氨酸裂解酶生成的延胡索酸延胡索酸也是也是TCA的的中間產(chǎn)物，原則上說(shuō)，兩個(gè)循環(huán)是相互連接的。中間產(chǎn)物，原則上說(shuō)，兩個(gè)循環(huán)是相互連接的。然而兩個(gè)循環(huán)可以獨(dú)立進(jìn)行，也

9、可以相互連接，然而兩個(gè)循環(huán)可以獨(dú)立進(jìn)行，也可以相互連接，取決于線粒體和細(xì)胞質(zhì)間關(guān)鍵中間物的運(yùn)輸。取決于線粒體和細(xì)胞質(zhì)間關(guān)鍵中間物的運(yùn)輸。 TCA的幾個(gè)酶，包括延胡索酸酶和蘋(píng)果酸的幾個(gè)酶，包括延胡索酸酶和蘋(píng)果酸脫氫酶在細(xì)胞質(zhì)中也有同工酶存在。細(xì)胞質(zhì)精脫氫酶在細(xì)胞質(zhì)中也有同工酶存在。細(xì)胞質(zhì)精氨酸合成中生成的延胡索酸可以被轉(zhuǎn)化為蘋(píng)果氨酸合成中生成的延胡索酸可以被轉(zhuǎn)化為蘋(píng)果酸，草酰乙酸。這些中間物可以進(jìn)一步在胞質(zhì)酸，草酰乙酸。這些中間物可以進(jìn)一步在胞質(zhì)中被代謝或運(yùn)輸?shù)骄€粒體中參與中被代謝或運(yùn)輸?shù)骄€粒體中參與TCA循環(huán)。線循環(huán)。線粒體中生產(chǎn)的粒體中生產(chǎn)的Asp可被運(yùn)輸?shù)桨|(zhì)作為氮供體參可被運(yùn)輸?shù)桨|(zhì)作為

10、氮供體參與尿素循環(huán)。與尿素循環(huán)。尿素循環(huán)與檸檬酸循環(huán)的聯(lián)系尿素循環(huán)與檸檬酸循環(huán)的聯(lián)系Krebs Bicycle精氨酸精氨酸精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸鳥(niǎo)氨酸鳥(niǎo)氨酸氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸瓜氨酸瓜氨酸天冬氨酸天冬氨酸延胡索酸延胡索酸蘋(píng)果酸蘋(píng)果酸尿素循環(huán)的活性在兩個(gè)水平被調(diào)節(jié)尿素循環(huán)的活性在兩個(gè)水平被調(diào)節(jié) 通過(guò)尿素循環(huán)的氮流量因通過(guò)尿素循環(huán)的氮流量因生物體的食物生物體的食物而而不同，以蛋白質(zhì)為主要食物，碳架作為不同，以蛋白質(zhì)為主要食物，碳架作為“燃料燃料”，產(chǎn)生更多的尿素。過(guò)分饑餓時(shí)肌肉分解蛋白質(zhì)供產(chǎn)生更多的尿素。過(guò)分饑餓時(shí)肌肉分解蛋白質(zhì)供能，尿素產(chǎn)生也多。能，尿素產(chǎn)生也多。 尿素循環(huán)的五個(gè)酶尿素

11、循環(huán)的五個(gè)酶在饑餓的動(dòng)物和高蛋白質(zhì)在饑餓的動(dòng)物和高蛋白質(zhì)食物動(dòng)物肝臟的合成速率更高，尿素產(chǎn)生多，缺食物動(dòng)物肝臟的合成速率更高，尿素產(chǎn)生多，缺乏蛋白質(zhì)食物的動(dòng)物的尿素循環(huán)活性低。乏蛋白質(zhì)食物的動(dòng)物的尿素循環(huán)活性低。 關(guān)鍵酶：氨甲酰磷酸合成酶關(guān)鍵酶：氨甲酰磷酸合成酶I被被N-乙酰谷氨乙酰谷氨酸變構(gòu)激活。酸變構(gòu)激活。高血氨癥和氨中毒高血氨癥和氨中毒血氨濃度血氨濃度 高血氨癥高血氨癥常見(jiàn)原因：肝功能?chē)?yán)重?fù)p害尿素合成的酶缺陷常見(jiàn)原因：肝功能?chē)?yán)重?fù)p害尿素合成的酶缺陷肝昏迷氨中毒的機(jī)理：肝昏迷氨中毒的機(jī)理：肝損害肝損害解氨解氨能力能力血血NH3NH3- - 酮戊二酸酮戊二酸GluGlnATP腦功能障礙腦功能障礙NH3血腦屏障血腦屏障腦組織腦組織血液血液智力遲鈍、嗜睡肝昏迷智力遲鈍、嗜睡肝昏迷苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸 葉酸和四氫葉酸（葉酸和四氫葉酸（FH4或或THFA）四四氫氫葉葉酸酸HH105葉葉酸酸甲基攜帶部位甲基攜帶部位一碳基團(tuán)的來(lái)源與轉(zhuǎn)變一碳基團(tuán)的來(lái)源與轉(zhuǎn)變S-腺苷蛋氨酸腺苷蛋氨酸N5-CH3-FH4N5 ，N10 - CH2-FH4N5， N10 = CH-FH4N5 ， N10 -CH2-FH4還