第一節(jié)蛋白質(zhì)的酶促水解

生物體利用外源蛋白質(zhì)作為營養(yǎng)時，需要將蛋白質(zhì)分解成氨基酸(或寡肽)才能被吸收利用。機體攝入的蛋白質(zhì)的量和排出量在正常情況下處于平衡狀態(tài)，稱為氮平衡。處于生長、發(fā)育或患疾恢復(fù)的機體，其攝入的氮量大于排出的氮量，稱為正氮平衡；反之，當攝入的氮量小于排出的氮量時，稱為負氮平衡。 當前1頁，總共57頁。一、蛋白酶與蛋白酶的分類

催化蛋白質(zhì)分子中的肽鍵水解的一類酶，稱為蛋白酶。1、按來源分動物蛋白酶 植物蛋白酶 微生物蛋白酶當前2頁，總共57頁。2、按作用位點分各種內(nèi)肽酶對不同的氨基酸殘基所形成的肽鍵有不同的專一性。如∶胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶內(nèi)肽酶外肽酶二肽酶氨肽酶羧肽酶當前3頁，總共57頁。3、按作用的pH分

堿性蛋白酶，pH9～11 中性蛋白酶，pH7～8 酸性蛋白酶，pH2～5當前4頁，總共57頁。二、蛋白質(zhì)的酶水解 大分子的蛋白質(zhì)受內(nèi)肽酶、外肽酶和二肽酶的協(xié)同催化，逐步降解，終產(chǎn)物是氨基酸。

多肽寡肽二肽氨基酸這些氨基酸進一步代謝：1）用于合成Pr；2）氧化分解；3）轉(zhuǎn)化為糖和脂肪等。

當前5頁，總共57頁。三、氨基酸的吸收及氨基酸代謝庫

氨基酸是蛋白質(zhì)、核酸等生物分子合成的原料，細胞內(nèi)總有相當數(shù)量的游離氨基酸存在，它們一部分從外界吸收；一部分由細胞自身合成；也有的是由體內(nèi)蛋白質(zhì)更新釋放的。

細胞內(nèi)所有游離存在的氨基酸稱為氨基酸庫。

當前6頁，總共57頁。氨基酸庫內(nèi)AA不斷被利用，又不斷被補充，始終處于動態(tài)平衡。當前7頁，總共57頁。第二節(jié)氨基酸分解的公共途徑氨基酸具有一些共同的結(jié)構(gòu)特點，其分解代謝過程有一部分共同的途徑，而不同氨基酸的碳骨架（側(cè)鏈基團）不同，每種氨基酸又各自具有特定的代謝途徑。本章僅討論氨基酸分解的共同途徑。氨基酸分解的第一步往往是脫去氨基，其方式主要包括：脫氨基作用、轉(zhuǎn)氨基作用和聯(lián)合脫氨基作用。當前8頁，總共57頁。一、氨基酸的脫氨基作用（一）氧化脫氨基作用在酶催化下，氨基酸氧化脫氫，放出氨，生成相應(yīng)的酮酸。反應(yīng)分兩步進行：

脫氫R－CH－COOH＋FAD(NAD＋)R－C－COOH＋FADH2(NADH＋H＋)NH2NH水解R－C－COOH＋H2OR－C－COOH＋NH3NHO當前9頁，總共57頁。催化氨基酸氧化脫氨基作用的酶有兩類：1、氨基酸氧化酶分為L-氨基酸氧化酶和D-氨基酸氧化酶特點：是一類以FMN或FAD為輔基的黃素蛋白，底物氨基酸脫下的氫直接交給氧，生成H2O2。當前10頁，總共57頁。氨基酸氧化酶催化的反應(yīng)：COOHCOOHH2N－CHC＝O＋NH3RFAD(FMN)

FADH2(FMNH2)RH2O2O22H2O22H2O＋O2氨基酸氧化酶過氧化氫酶當前11頁，總共57頁。2、氨基酸脫氫酶它是不需氧脫氫酶類，以NAD+或NADP+作為輔酶，脫下的氫不直接交給氧，不生成H2O2，而是經(jīng)電子傳遞鏈傳遞到氧，產(chǎn)生H2O和ATP。氨基酸脫氫酶種類很多，其中最重要的是L-谷氨酸脫氫酶。當前12頁，總共57頁。H20L-Glu脫氫酶的意義還不僅在于L-Glu的脫氨基作用，它在大多數(shù)氨基酸的分解代謝中都有重要作用。當前13頁，總共57頁。

（二）非氧化脫氨基作用 非氧化脫氨基作用大多數(shù)在微生物中進行非氧化脫氨的方式有以下幾種∶ (1)還原脫氨基作用 (2)水解脫氨基作用 (3)脫水脫氨基作用 (4)脫巰基脫氨基作用當前14頁，總共57頁。⑴.還原脫氨基作用⑵.水解脫氨基作用當前15頁，總共57頁。⑶.脫水脫氨基作用⑷.脫巰基脫氨基作用當前16頁，總共57頁。

（三）脫酰胺基作用谷氨酰胺和天冬酰胺可在谷氨酰胺酶和天冬酰胺酶的作用下，分別發(fā)生脫酰胺基作用生成相應(yīng)的氨基酸。 當前17頁，總共57頁。

二、氨基酸的轉(zhuǎn)氨基作用

轉(zhuǎn)氨基作用是α-氨基酸和酮酸之間氨基的轉(zhuǎn)移作用。反應(yīng)通式：

COOH

COOH

COOH

COOH

H2N－CH＋C＝OC＝O＋H2N－CHR1R2

R1R2轉(zhuǎn)氨酶當前18頁，總共57頁。

轉(zhuǎn)氨酶：催化轉(zhuǎn)氨反應(yīng)的酶稱為轉(zhuǎn)氨酶。

輔酶是磷酸吡哆醛，其功能是攜帶和轉(zhuǎn)移氨基(-NH2)。大多數(shù)轉(zhuǎn)氨酶需要以α-酮戊二酸為氨基體，生成谷氨酸。轉(zhuǎn)氨酶對其催化反應(yīng)中兩個底物中的一個是專一的。當前19頁，總共57頁。當前20頁，總共57頁。當前21頁，總共57頁。三、聯(lián)合脫氨基作用

聯(lián)合脫氨基作用是由轉(zhuǎn)氨酶和L-谷氨酸脫氫酶聯(lián)合作用脫去氨基的方式。氨基酸的α-氨基先借助轉(zhuǎn)氨作用轉(zhuǎn)移到α-酮戊二酸的分子上，生成相應(yīng)的酮酸和谷氨酸；然后谷氨酸在L-谷氨酸脫氫酶的作用下脫氨基，生成α-酮戊二酸同時釋放出氨。

它的逆反應(yīng)是氨基酸合成的重要途徑。當前22頁，總共57頁。當前23頁，總共57頁。四、氨的去路各種生物體處理氨的方式有所不同。如：大部分水生生物，氨直接排到水中；兩棲類、陸生動物，氨代謝成尿素排出體外；鳥類及爬行動物，氨代謝成尿酸后排出體外;各種生物中氨的排泄形式與該生物和水的親近程度有關(guān)。當前24頁，總共57頁。人體氨的代謝方式主要有以下幾種形式：

1、形成酰胺儲存起來Asp+NH3+ATPAsn+ADP+Pi儲存在酰胺基上的-NH2可用于合成新的氨基酸或其他含氮化合物(如嘌呤、嘧啶以及核苷酸等)，也可直接參與蛋白質(zhì)的合成。天冬酰胺合成酶當前25頁，總共57頁。

2、合成新的氨基酸3、合成氨甲酰磷酸 氨甲酰磷酸是合成嘧啶、尿素和精氨酸的重要前體物質(zhì)，也是重要的高能磷酸化合物之一。該反應(yīng)是由無機氮合成有機氮的重要反應(yīng)。當前26頁，總共57頁。當前27頁，總共57頁。

4、合成尿素尿素是生物體蛋白質(zhì)代謝的一種產(chǎn)物。在高等動物中，形成尿素后即排出體外，是一種重要的解毒方式；在植物、微生物中也能形成尿素，但其作用是儲存氨，必要時在尿素酶的作用下，分解成NH3和CO2使用。尿素的合成途徑是尿素循環(huán)（又稱鳥氨酸循環(huán)），于1932年由Krebs提出。當前28頁，總共57頁。尿素循環(huán)共有5步反應(yīng)：（1）氨甲酰磷酸的合成NH3＋CO2＋2ATP＋H2OOOH2N－C－O－P－OH＋2ADP＋PiOH氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸合成酶Ⅰ當前29頁，總共57頁。（2）瓜氨酸的生成COOHCOOHH2N－CHOOH2N－CHCH2+H2N-C-O-P-OHCH2+PiCH2OHCH2CH2CH2NH2NH鳥氨酸C＝ONH2

瓜氨酸

鳥氨酸氨甲酰轉(zhuǎn)移酶當前30頁，總共57頁。（3）精氨琥珀酸的生成COOHCOOHH2N－CHCOOHH2N－CHCH2+H2N－CH+ATPCH2+AMP+PPiCH2CH2CH2CH2COOHCH2NH天冬氨酸NHCOOHC＝OC－NH－CHNH2＋NH2CH2瓜氨酸COOH精氨琥珀酸精氨琥珀酸合成酶當前31頁，總共57頁。（4）精氨酸的生成COOHCOOHH2N－CHH2N－CHCOOHCH2CH2CHCH2CH2＋HCCH2CH2COOHNHCOOHNH延胡索酸C－NH－CHC－NH2＋NH2CH2＋NH2COOH精氨酸精氨琥珀酸精氨琥珀酸裂解酶當前32頁，總共57頁。（5）精氨酸水解為尿素和鳥氨酸COOHH2N－CHCOOHNH2CH2＋H2O

H2N－CH＋C＝OCH2CH2NH2CH2CH2尿素NHCH2C－NH2＋NH3＋NH2鳥氨酸精氨酸精氨酸酶當前33頁，總共57頁。鳥氨酸循環(huán)（尿素循環(huán)）當前34頁，總共57頁。尿素循環(huán)的總反應(yīng)式為：O2NH3＋CO2＋3ATP＋3H2OH2N-C-NH2＋2ADP＋AMP＋4Pi

亦可寫作：O2NH3＋CO2＋4ATP＋3H2OH2N-C-NH2＋4ADP＋4Pi形成1分子尿素可消除2分子NH3和1分子CO2，

反應(yīng)消耗4分子ATP。當前35頁，總共57頁。五、氨基酸的脫羧基作用機體內(nèi)部分氨基酸可進行脫羧基作用，生成相應(yīng)的伯胺和CO2。它是氨基酸分解的另一條共同途徑。

COOHH2N－CHR－CH2－NH2＋CO2R氨基酸脫羧酶當前36頁，總共57頁。當前37頁，總共57頁。催化脫羧反應(yīng)的酶稱為脫羧酶，這類酶以磷酸吡哆醛作為輔酶。 氨基酸脫羧酶的專一性很高，一般一種氨基酸對映一種脫羧酶，而且只對L-型氨基酸起作用。利用這種專一性可以測定溶液中某種氨基酸的含量。具體方法是：往待測氨基酸溶液中加入特定的脫羧酶，用瓦勃氏呼吸計測定放出CO2的量，從而計算出氨基酸含量。 當前38頁，總共57頁。

氨基酸脫羧并不是氨基酸分解代謝的主要途徑，絕大多數(shù)胺類對動物體有毒害，但體內(nèi)有胺氧化酶，能將胺類氧化成醛和氨，醛進一步氧化生成羧酸，氨可被機體用來合成尿素、酰胺以及新的氨基酸或變成銨鹽，排出體外。當前39頁，總共57頁。CO2的去路： 大部分直接排到細胞外，小部分可通過丙酮酸羧化支路被固定，生成草酰乙酸或蘋果酸。胺的代謝：

TCA循環(huán)當前40頁，總共57頁。六、氨基酸的脫氨脫羧作用

某些細菌和酵母菌中氨基酸可以以脫氨同時脫羧的方式進行分解代謝，生成少一個碳原子的伯醇，氨和二氧化碳。生成的高級醇的混合物稱為雜醇油，釀造酒過程中會產(chǎn)生微量的高級醇，構(gòu)成酒中的風(fēng)味物質(zhì)。當前41頁，總共57頁。當前42頁，總共57頁。氨基酸經(jīng)脫氨基作用生成的α-酮酸是構(gòu)成氨基酸的碳骨架，它的進一步代謝主要有三條途徑可供選擇。（一）再合成氨基酸α-酮酸通過轉(zhuǎn)氨基作用或者還原氨基化作用可以重新生成氨基酸。分解代謝主要產(chǎn)物α-酮酸的去向：當前43頁，總共57頁。（二）轉(zhuǎn)變成糖或脂肪、酮體有的氨基酸生成的α-酮酸直接是糖代謝的中間產(chǎn)物，如：Ala→Pyr，Asp→OAA，Glu→α-酮戊二酸；而其它氨基酸生成的酮酸經(jīng)特定的反應(yīng)途徑都能轉(zhuǎn)化成糖代謝的中間產(chǎn)物。當細胞能量供應(yīng)充足時，α-酮酸可通過這些中間產(chǎn)物轉(zhuǎn)變成糖、脂肪或酮體。當前44頁，總共57頁。檸檬酸異檸檬酸α-酮戊二酸琥珀酰CoA琥珀酸延胡索酸蘋果酸草酰乙酸精氨酸組氨酸谷氨酸脯氨酸谷氨酰胺異亮氨酸甲硫氨酸纈氨酸蘇氨酸酪氨酸苯丙氨酸天冬氨酸天冬酰胺丙氨酸絲氨酸甘氨酸蘇氨酸色氨酸半胱氨酸乙酰CoA異亮氨酸亮氨酸色氨酸苯丙氨酸酪氨酸色氨酸亮氨酸賴氨酸乙酰乙酰CoA丙酮酸TCA循環(huán)當前45頁，總共57頁。按照氨基酸的轉(zhuǎn)化方式，可將氨基酸分為生糖氨基酸和生酮氨基酸。

生糖氨基酸：碳骨架能轉(zhuǎn)變成糖的氨基酸稱為生糖氨基酸。能生成丙酮酸和TCA循環(huán)中的中間產(chǎn)物的氨基酸可經(jīng)糖異生作用轉(zhuǎn)變成糖。

生酮氨基酸：氨基酸脫氨后生成的酮酸經(jīng)復(fù)雜的變化后，可變成乙酰CoA，乙酰CoA在動物體內(nèi)不能轉(zhuǎn)變成糖，只能轉(zhuǎn)變成脂肪和酮體，這類氨基酸稱為生酮氨基酸。有的氨基酸既能轉(zhuǎn)化成糖，又能生成酮體，稱為生糖兼生酮氨基酸。當前46頁，總共57頁。（三）氧化成CO2和H2Oα-酮酸經(jīng)轉(zhuǎn)化生成糖代謝的中間產(chǎn)物后，可以通過TCA循環(huán)完全氧化生成CO2和H2O，同時合成ATP，為生物體提供能量。當前47頁，總共57頁。氨基酸分解代謝途徑小結(jié)

（TCA循環(huán)）CO2+H2O當前48頁，總共57頁。第三節(jié)氨基酸合成的公共途徑

合成氨基酸的主要原料是∶NH3和α-酮酸 NH3來源于蛋白質(zhì)的分解； α-酮酸主要來自中心代謝途徑(糖酵解、TCA循環(huán)和HMP途徑) 主要介紹氨基酸合成的公共途徑∶氨基化作用，轉(zhuǎn)氨作用

當前49頁，總共57頁。此反應(yīng)是氨基酸分解代謝中L-氨基酸脫氫酶催化氧化脫氨基的逆反應(yīng)。一、氨基化作用∶1、還原氨基化作用∶

當前50頁，總共57頁。L-谷氨酸脫氫酶普遍存在于動、植物及微生物中，它有兩種輔酶形式∶ 在真核細胞的線粒體中的 L-谷氨酸脫氫酶，以NAD為輔酶，主要用于分解代謝； 存在于細胞漿液中的L-谷氨酸脫氫酶，以NADP為輔酶，主要用于合成代謝，催化α-酮戊二酸還原氨基化，生成谷氨酸。當前51頁，總共57頁。

L-谷氨酸脫氫酶催化的還原氨基化反應(yīng)在所有氨基酸合成中都有重要意義,是生物同化氨、固定氨的重要反應(yīng)。2、直接氨基化作用∶ 有些有機酸可以直接氨基化來生成氨基酸。

當前52頁，總共57頁。

3、酰胺化作用∶在動物、植物和微生物中普遍存在谷酰胺合成酶和天冬酰胺合成酶，利用ATP提供能量，催化G