蛋白質(zhì)氨基酸代謝

蛋白酶(Proteinase)1、概念：肽鏈內(nèi)切酶，作用于肽鏈內(nèi)部，將蛋白質(zhì)分解成長度較短的含氨基酸分子數(shù)較少的多肽鏈。2、植物含有的特殊蛋白酶木瓜蛋白酶：醫(yī)藥上用于治療消化不良，工業(yè)上用于對啤酒澄清和作肉類嫩化劑。菠蘿蛋白酶；啤酒澄清，面包（有彈性、疏松）種子發(fā)芽時，蛋白酶活性增強(qiáng)。在許多食蟲植物中，發(fā)現(xiàn)有強(qiáng)烈分解蛋白質(zhì)的酶類，這些蛋白酶可分解捕獲到的蟲體蛋白，供植物吸收利用。3、動物中：胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶當(dāng)前第1頁\共有73頁\編于星期六\10點(diǎn)11、蛋白質(zhì)的消化內(nèi)肽酶：胃蛋白酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶、彈性蛋白酶（水解蛋白質(zhì)內(nèi)部肽鍵）外肽酶：氨基肽酶、羧基肽酶（從肽鏈兩端開始水解肽鍵）主要的酶類：據(jù)水解肽鍵部位的不同分為兩類：當(dāng)前第2頁\共有73頁\編于星期六\10點(diǎn)2NH3+—

NH3+—COO-—COO-—外切酶—氨肽酶隨機(jī)內(nèi)切酶特定氨基酸間限制性內(nèi)切酶外切酶—羧肽酶最終產(chǎn)物—氨基酸當(dāng)前第3頁\共有73頁\編于星期六\10點(diǎn)3胃蛋白酶原H+

蛋白質(zhì)多肽（主）酶原的激活水解2、消化過程（1）胃中消化胃蛋白酶胃蛋白酶當(dāng)前第4頁\共有73頁\編于星期六\10點(diǎn)4

胰蛋白酶原

腸激酶

糜蛋白酶彈性蛋白酶羧基肽酶（+）蛋白質(zhì)

肽

氨基酸內(nèi)肽酶外肽酶

酶原的激活

胰蛋白酶水解（2）小腸內(nèi)消化（主要部位）當(dāng)前第5頁\共有73頁\編于星期六\10點(diǎn)5（1）

主要部位：小腸A氨基酸運(yùn)載蛋白堿性氨基酸運(yùn)載蛋白酸性氨基酸運(yùn)載蛋白亞氨基酸運(yùn)載蛋白B-谷氨酸循環(huán)（2）

吸收機(jī)制中性氨基酸運(yùn)載蛋白3、氨基酸的吸收當(dāng)前第6頁\共有73頁\編于星期六\10點(diǎn)6氨基酸的去向：（1）重新合成蛋白質(zhì)（蛋白質(zhì)周轉(zhuǎn)）（2）合成血紅素、活性胺、GSH、核苷酸、輔酶等（3）徹底分解，提供能量（4）多余的氨基酸轉(zhuǎn)化為葡萄糖、脂肪酸、酮體等三、氨基酸的分解代謝當(dāng)前第7頁\共有73頁\編于星期六\10點(diǎn)7氨基酸代謝庫食物蛋白質(zhì)消化吸收組織蛋白質(zhì)分解體內(nèi)合成氨基酸(非必需氨基酸)氨基酸代謝概況α-酮酸脫氨基作用酮體氧化供能糖胺類脫羧基作用氨尿素代謝轉(zhuǎn)變其它含氮化合物(嘌呤、嘧啶等)合成當(dāng)前第8頁\共有73頁\編于星期六\10點(diǎn)8（一）脫氨基作用(DeaminationofAminoAcid)1.氧化脫氨基AA失去氨基的作用。主要在肝、腎中進(jìn)行

氨基酸在酶的催化下脫去氨基生成相應(yīng)的α-酮酸的過程稱為氧化脫氨基作用。當(dāng)前第9頁\共有73頁\編于星期六\10點(diǎn)9第一步，脫氫，生成亞胺。第二步，水解。當(dāng)前第10頁\共有73頁\編于星期六\10點(diǎn)10L-氨基酸氧化酶（活性低，分布于肝及腎臟，輔基為FMN）D-氨基酸氧化酶（活性強(qiáng)，但體內(nèi)D-氨基酸少，輔基為FAD）氨基酸氧化脫氨的主要酶：L-谷氨酸脫氫酶當(dāng)前第11頁\共有73頁\編于星期六\10點(diǎn)11

L-谷氨酸脫氫酶(L-glutamatedehydrogenase）分布：肝、腦，腎不需氧脫氫酶，輔酶：NAD+orNADP+(－)：GTP、ATP(＋)：GDP、ADP當(dāng)前第12頁\共有73頁\編于星期六\10點(diǎn)12+H2O_H2O+

NH3-酮戊二酸L-谷氨酸L-谷氨酸脫氫酶NAD+NADH+H+L-谷氨酸氧化脫氨基作用當(dāng)前第13頁\共有73頁\編于星期六\10點(diǎn)13真核細(xì)胞的Glu脫氫酶，大部分存在于線粒體基質(zhì)中，是一種不需O2的脫氫酶。此酶是能使aa直接脫去氨基的活力最強(qiáng)的酶，是一個結(jié)構(gòu)很復(fù)雜的別構(gòu)酶。在動、植、微生物體內(nèi)都有。ATP、GTP、NADH可抑制此酶活性。ADP、GDP及某些aa可激活此酶活性。因此當(dāng)ATP、GTP不足時，Glu的氧化脫氨會加速進(jìn)行，有利于aa分解供能（動物體內(nèi)有10%的能量來自aa氧化）。當(dāng)前第14頁\共有73頁\編于星期六\10點(diǎn)142.非氧化脫氨基反應(yīng)主要在微生物中進(jìn)行（1）還原脫氨基當(dāng)前第15頁\共有73頁\編于星期六\10點(diǎn)15（2）水解脫氨基

產(chǎn)物是羥酸和氨

α-氨基酸

氨基酸水解酶羥酸

R-CH-COO-

NH+3

|

R-CH-COO-+NH3OH|H2O當(dāng)前第16頁\共有73頁\編于星期六\10點(diǎn)16（3）脫水脫氨基L—Ser和L—Thr在脫水酶作用下脫氨，輔酶是磷酸吡哆醛。

當(dāng)前第17頁\共有73頁\編于星期六\10點(diǎn)17（4）脫硫氫基脫氨基作用

L—Cys，由脫硫氰基酶催化。

Cys

脫硫氫基酶丙酮酸

SH-CH2-CH-COO-

NH+3

CH3-C-COO-+NH3OH2OH2S當(dāng)前第18頁\共有73頁\編于星期六\10點(diǎn)18（5）氧化—還原脫氨基

兩個AA相互發(fā)生氧化還原反應(yīng)，分別生成有機(jī)酸、酮酸和氨。酶R-CH-COOH+R′-CH-COOH+H2O

NH2NH2

R-C-COOH+R′-CH2-COOH+2NH3

O當(dāng)前第19頁\共有73頁\編于星期六\10點(diǎn)193.轉(zhuǎn)氨基作用

氨基轉(zhuǎn)移酶(aminotransferase)

轉(zhuǎn)氨酶(transaminase)(Donoraminoacid)(Newaminoacid)(Newketoacid)(Accepterketoacid)(transaminase)當(dāng)前第20頁\共有73頁\編于星期六\10點(diǎn)20（1）體內(nèi)比較重要的轉(zhuǎn)氨基反應(yīng)：①當(dāng)前第21頁\共有73頁\編于星期六\10點(diǎn)21谷丙轉(zhuǎn)氨酶(glutamicpyruvictransaminase,GPT)

谷草轉(zhuǎn)氨酶(glutamicoxaloacetictransaminase,GOT)

GluPyruvateα-Ketoglutarate(α-KG)AlaGPT②當(dāng)前第22頁\共有73頁\編于星期六\10點(diǎn)22肝細(xì)胞中轉(zhuǎn)氨酶活力比其他組織高出許多，是血液的100倍抽血化驗(yàn)若轉(zhuǎn)氨酶比正常水平偏高則有可能：肝組織受損破裂結(jié)合乙肝抗原等指標(biāo)進(jìn)一步確定原因查肝功抽血化驗(yàn)轉(zhuǎn)氨酶指數(shù)當(dāng)前第23頁\共有73頁\編于星期六\10點(diǎn)23正常人各組織GOT及GPT活性(單位/克濕組織)血清轉(zhuǎn)氨酶活性，臨床上可作為疾病診斷和預(yù)后的指標(biāo)之一。當(dāng)前第24頁\共有73頁\編于星期六\10點(diǎn)24（2）轉(zhuǎn)氨基作用的機(jī)制當(dāng)前第25頁\共有73頁\編于星期六\10點(diǎn)25當(dāng)前第26頁\共有73頁\編于星期六\10點(diǎn)26

+磷酸吡哆醛氨基酸–H2O+H2OSchiff’s堿轉(zhuǎn)氨基作用機(jī)制（醛亞胺）當(dāng)前第27頁\共有73頁\編于星期六\10點(diǎn)27磷酸吡哆胺-酮酸+–H2O+H2O分子重排Schiff’s堿異構(gòu)體當(dāng)前第28頁\共有73頁\編于星期六\10點(diǎn)28轉(zhuǎn)氨基作用轉(zhuǎn)氨酶種類多、分布廣、活性高但氨基酸沒有真正脫掉氨基氧化脫氨基作用氨基酸氧化酶只有Glu脫氫酶分布廣、活性高，但肌肉缺乏——不是體內(nèi)主要的脫氨基方式當(dāng)前第29頁\共有73頁\編于星期六\10點(diǎn)29最佳脫氨基的方式是？聯(lián)合脫氨基=轉(zhuǎn)氨基+氧化脫氨基①轉(zhuǎn)氨酶與Glu脫氫酶的聯(lián)合脫氨基肝、腦、腎②嘌呤核苷酸循環(huán)肌肉、腦、腎當(dāng)前第30頁\共有73頁\編于星期六\10點(diǎn)30（二）脫羧基作用（Decarboxylation）

AA在脫羧酶作用下發(fā)生脫羧基反應(yīng)，形成胺類化合物。AA脫羧酶的輔酶是磷酸吡哆醛。專一性強(qiáng)。

只有組氨酸脫羧酶不需要輔酶。

當(dāng)前第31頁\共有73頁\編于星期六\10點(diǎn)31

生成的胺類化合物少數(shù)有生理活性作用，其它有毒性。

谷氨酸：經(jīng)谷氨酸脫羧酶γ—氨基丁酸（GABA）琥珀酸TCA（γ—氨基丁酸在動物中作為神經(jīng)遞質(zhì)，在植物中可提高植物抗性，如發(fā)芽、缺水、厭氧條件下）

色氨酸：經(jīng)脫氨、脫羧吲哚乙酸（植物生長素）

絲氨酸：經(jīng)脫羧

乙醇胺（腦磷脂的成分）膽堿

賴氨酸：經(jīng)脫羧尸胺

鳥氨酸：經(jīng)脫羧腐胺

精氨酸：經(jīng)脫羧鯡精氨腐胺組氨酸：經(jīng)脫羧組胺（有降血壓作用）

酪氨酸；經(jīng)脫羧酪胺（有升高血壓作用）當(dāng)前第32頁\共有73頁\編于星期六\10點(diǎn)32有毒！L-谷氨酸脫氫酶NAD++H2ONADH+H++NH4+α-谷氨酸α-酮戊二酸谷氨酸氧化脫氨四、氨的轉(zhuǎn)運(yùn)與排泄血氨過高可引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)中毒！當(dāng)前第33頁\共有73頁\編于星期六\10點(diǎn)331、體內(nèi)氨的來源AminoAcid脫氨基(Deamination)腸道細(xì)菌的腐敗作用與尿素(Urea)的分解腎小管上皮分泌—Gln的分解當(dāng)前第34頁\共有73頁\編于星期六\10點(diǎn)34若外環(huán)境NH3大量進(jìn)入細(xì)胞，或細(xì)胞內(nèi)NH3大量積累α酮戊二酸大量轉(zhuǎn)化NADPH大量消耗TCA循環(huán)中斷，能量供應(yīng)受阻，某些敏感器官（如神經(jīng)、大腦）功能障礙表現(xiàn)：語言障礙、視力模糊、昏迷、死亡三羧酸循環(huán)丙酮酸α酮戊二酸2、氨中毒的可能機(jī)制L-谷氨酸脫氫酶NAD++H2ONADH+H++NH4+

α-谷氨酸

α-酮戊二酸？當(dāng)前第35頁\共有73頁\編于星期六\10點(diǎn)35當(dāng)前第36頁\共有73頁\編于星期六\10點(diǎn)36血氨正常參考值：5.54～65mol/L降低血氨的措施：

限制蛋白進(jìn)食量給于腸道抑菌藥物給予Glu使其與氨結(jié)合為Gln當(dāng)前第37頁\共有73頁\編于星期六\10點(diǎn)37丙氨酸-葡萄糖循環(huán)(alanine-glucosecycle)生理意義①肌肉中氨以無毒的丙氨酸形式運(yùn)輸?shù)礁?。②肝為肌肉提供葡萄糖?、氨的轉(zhuǎn)運(yùn)當(dāng)前第38頁\共有73頁\編于星期六\10點(diǎn)38谷氨酰胺的運(yùn)氨和貯存作用反應(yīng)過程谷氨酸+NH3谷氨酰胺谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi谷氨酰胺酶在腦、肌肉合成谷氨酰胺，運(yùn)輸?shù)礁魏湍I后再分解為氨和谷氨酸，從而進(jìn)行解毒。生理意義谷氨酰胺是氨的解毒產(chǎn)物，也是氨的儲存及運(yùn)輸形式。當(dāng)前第39頁\共有73頁\編于星期六\10點(diǎn)394、氨的排泄當(dāng)前第40頁\共有73頁\編于星期六\10點(diǎn)40水生生物直接擴(kuò)散脫氨（NH3）哺乳、兩棲動物排尿素各種生物根據(jù)安全、價廉的原則排氨直接排氨，不消耗能量；排氨形式越復(fù)雜、越耗能？體內(nèi)水循環(huán)迅速，NH3濃度低，擴(kuò)散流失快，毒性小。？體內(nèi)水循環(huán)較慢，NH3濃度較高，需要消耗能量使其轉(zhuǎn)化為較簡單，低毒的尿素形式。當(dāng)前第41頁\共有73頁\編于星期六\10點(diǎn)41鳥類、爬蟲排尿酸均來自轉(zhuǎn)氨不溶于水毒性很小需更多能量為什么這類生物如此排氨？水循環(huán)太慢，保留水分同時不中毒，付出高能量代價。高等植物，以Gln/Asn形式儲存氨，不排氨。當(dāng)前第42頁\共有73頁\編于星期六\10點(diǎn)421932年HansKrebs提出尿素循環(huán)(ureacycle)鳥氨酸循環(huán)(ornithinecycle)5、尿素(urea)的生成當(dāng)前第43頁\共有73頁\編于星期六\10點(diǎn)43實(shí)驗(yàn)：動物切除肝臟，輸入AA后，血氨濃度升高動物保留肝臟、切除腎臟，輸入AA后，血中尿素濃度升高動物肝臟、腎臟同時切除，輸入氨基酸后，血中尿素含量較低，但血氨濃度升高結(jié)論：肝臟是合成尿素的主要器官當(dāng)前第44頁\共有73頁\編于星期六\10點(diǎn)44鳥氨酸循環(huán)氨基酸谷氨酸谷氨酸氨甲酰磷酸鳥氨酸瓜氨酸瓜氨酸精氨琥珀酸鳥氨酸精氨酸延胡索酸草酰乙酸氨基酸谷氨酸-酮戊二酸天冬氨酸ATPAMP+PPiH2O2ATP+CO2+NH3+H2O2ADP+Pi基質(zhì)線粒體胞液NH2-C-NH2O尿素當(dāng)前第45頁\共有73頁\編于星期六\10點(diǎn)45當(dāng)前第46頁\共有73頁\編于星期六\10點(diǎn)46氨基甲酰磷酸(Carbamoylphosphate)CPS-ⅠAGA（1）氨基甲酰磷酸的合成：氨甲酰磷酸合成酶Ⅰ

(carbamoylphophatesynthetaseⅠ,CPS-Ⅰ)(N-acetylglutamaticacid,AGA)當(dāng)前第47頁\共有73頁\編于星期六\10點(diǎn)47反應(yīng)部位：線粒體蛋白質(zhì)降解轉(zhuǎn)氨反應(yīng)Glu濃度AGA最終促進(jìn)CPSⅠ活性當(dāng)前第48頁\共有73頁\編于星期六\10點(diǎn)48當(dāng)前第49頁\共有73頁\編于星期六\10點(diǎn)49（2）瓜氨酸的合成鳥氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶存在于線粒體中，需要Mg2+作為輔因子瓜氨酸形成后就離開線粒體，進(jìn)入細(xì)胞液。當(dāng)前第50頁\共有73頁\編于星期六\10點(diǎn)50（3）精氨酸代琥珀酸的合成（胞質(zhì)）當(dāng)前第51頁\共有73頁\編于星期六\10點(diǎn)51（4）精氨酸的生成此時Asp的氨基轉(zhuǎn)移到Arg上。來自Asp的碳架被保留下來，生成延胡索酸。延胡索素酸可以經(jīng)蘋果酸、草酰乙酸再生為天冬氨酸。當(dāng)前第52頁\共有73頁\編于星期六\10點(diǎn)52（5）精氨酸水解生成尿素尿素形成后由血液運(yùn)到腎臟隨尿排除。

當(dāng)前第53頁\共有73頁\編于星期六\10點(diǎn)53當(dāng)前第54頁\共有73頁\編于星期六\10點(diǎn)54當(dāng)前第55頁\共有73頁\編于星期六\10點(diǎn)55尿素生成的要點(diǎn)亞細(xì)胞定位：線粒體與細(xì)胞質(zhì)限速酶：氨甲酰磷酸合成酶耗能過程：4ATP/ureaN與C來源：氨基酸脫氨和CO2尿素合成的調(diào)節(jié)食物蛋白質(zhì)的影響CPS-Ⅰ的調(diào)節(jié)尿素合成酶系的調(diào)節(jié)當(dāng)前第56頁\共有73頁\編于星期六\10點(diǎn)56★尿素循環(huán)小結(jié)NH4++HCO3-+3ATP+Asp+2H2O→尿素+2ADP+AMP+2Pi+PPi+延胡索酸（1）形成一分子尿素消耗4個高能磷酸鍵（2）兩個氨基分別來自游離氨和Asp，一個CO2來自TCA循環(huán)，（3）2個氨基酸通過尿素循環(huán)形成1分子尿素，可以凈生成1個ATP：脫氨：1個NADH延胡索酸經(jīng)草酰乙酸轉(zhuǎn)化為Asp：1個NADH

當(dāng)前第57頁\共有73頁\編于星期六\10點(diǎn)57五、氨基酸碳骨架的氧化途徑

生成α-酮酸氧化供能途徑轉(zhuǎn)變成糖類及脂類生糖氨基酸(glucogenicaminoacid)生酮氨基酸(ketogenicaminoacid)生糖兼生酮氨基酸(glucogenicandketogenicaminoacid)當(dāng)前第58頁\共有73頁\編于星期六\10點(diǎn)58（一）碳骨架的氧化途徑異檸檬酸檸檬酸延胡索酸蘋果酸草酰乙酸CoASH三羧酸循環(huán)乙酰CoAα-酮戊二酸琥珀酰CoA乙酰乙酰CoA苯丙氨酸酪氨酸亮氨酸賴氨酸色氨酸丙氨酸蘇氨酸甘氨酸絲氨酸半胱氨酸丙酮酸精氨酸組氨酸谷氨酰胺脯氨酸谷氨酸異亮氨酸甲硫氨酸纈氨酸苯丙氨酸酪氨酸天冬酰胺谷氨酰胺當(dāng)前第59頁\共有73頁\編于星期六\10點(diǎn)59當(dāng)前第60頁\共有73頁\編于星期六\10點(diǎn)60

1.形成乙酰-CoA

丙氨酸色氨酸當(dāng)前第61頁\共有73頁\編于星期六\10點(diǎn)61絲氨酸甘