第九章

蛋白質(zhì)的酶促降解及氨基酸代謝MSE120-1999目錄第一節(jié)、蛋白質(zhì)的酶促降解第二節(jié)、氨基酸的一般分解代謝一、脫氨基作用二、脫羧基作用三、氨基酸分解產(chǎn)物的代謝第三節(jié)、氨基酸合成代謝概述MSE120-1999各種生物體各有其特殊蛋白質(zhì)。這些蛋白質(zhì)皆是利用氨基酸來(lái)合成的。動(dòng)物利用食物蛋白質(zhì)的氨基酸，但蛋白質(zhì)不能直接進(jìn)入細(xì)胞組織，必須在消化道中經(jīng)蛋白水解酶水解成氨基酸(一部分成小肽)才能通過(guò)腸膜進(jìn)入組織，供合成蛋白質(zhì)之用。植物雖不從體外吸取氨基酸以合成其蛋白質(zhì)，但當(dāng)植物生長(zhǎng)及種籽萌發(fā)時(shí)，部分蛋白質(zhì)仍需要水解成氨基酸，才能轉(zhuǎn)變成其他物質(zhì)。所以在動(dòng)植物體內(nèi)蛋白質(zhì)均有水解的必要。生物體內(nèi)蛋白質(zhì)均要水解第一節(jié)、蛋白質(zhì)的酶促降解MSE120-1999這些肽酶對(duì)不同氨基酸形成的肽鍵有一定的專(zhuān)一性：MSE120-1999酶對(duì)R基團(tuán)的要求及鍵作用部位 胃蛋白酶 R1,R1’：芳香族氨基酸（NH2端）胰凝乳蛋白酶 R1：芳香族氨基酸（COOH端） 彈性蛋白酶 R2：丙氨酸，甘氨酸，絲氨酸等短脂肪鏈的氨基酸（COOH端）胰蛋白酶,R3：堿性氨基酸（COOH端)MSE120-1999MSE120-1999氨基酸的脫氨基作用主要有以下三種：一、脫氨基作用氧化脫氨基作用轉(zhuǎn)氨基作用聯(lián)合脫氨基作用MSE120-1999

-氨基酸在酶的催化下氧化生成

-酮酸，此時(shí)消耗氧并產(chǎn)生氨，此過(guò)程稱(chēng)氧化脫氨基作用。反應(yīng)式如下：1．氧化脫氨基作用MSE120-1999催化氧化脫氨基作用的酶：

L-谷氨酸脫氫酶的輔酶為NAD+或NADP+，能催化L-谷氨酸氧化脫氨基，生成-酮戊二酸及氨。此酶在動(dòng)植物、微生物中普遍存在，而且活性很強(qiáng)，特別在肝及腎組織中活力更強(qiáng)，它的最適pH在中性附近，其所催化的反應(yīng)如下：C、L-谷氨酸脫氫酶：B、D-氨基酸氧化酶：催化D-氨基酸氧化脫氨，其輔基為FAD。在體內(nèi)分布廣泛，活力強(qiáng)，但體內(nèi)D-氨基酸不多，因此這個(gè)酶的作用也不大。A、L-氨基酸氧化酶：催化L-氨基酸氧化脫氨，其輔基為FMN或FAD。L-氨基酸氧化酶在體內(nèi)分布不普遍，其最適pH為10左右，在正常生理?xiàng)l件下活力低，所以該酶不起主要作用。MSE120-19992、轉(zhuǎn)氨基作用一種

-氨基酸的氨基可以轉(zhuǎn)移到

-酮酸上，從而生成相應(yīng)的一分子

-酮酸和一分子

-氨基酸，這種作用稱(chēng)轉(zhuǎn)氨基作用，也稱(chēng)氨基移換作用。轉(zhuǎn)氨基作用的簡(jiǎn)式如右圖：MSE120-1999轉(zhuǎn)氨酶的種類(lèi)很多，氨基酸的轉(zhuǎn)氨基作用在生物體內(nèi)是極為普遍的。實(shí)驗(yàn)證明，除賴(lài)氨酸、蘇氨酸、甘氨酸、脯氨酸、羥脯氨酸外，其余

-氨基酸都可參加轉(zhuǎn)氨基作用，并且各有其特異的轉(zhuǎn)氨酶。例如：MSE120-1999GOTGPT用于心肌疾患（心肌梗塞等的輔助診斷）丙氨酸轉(zhuǎn)移酶（ALT）天冬氨酸轉(zhuǎn)移酶（AST）常用于肝疾患（肝炎等）輔助診斷MSE120-1999(2)嘌呤核苷酸循環(huán)實(shí)驗(yàn)表明，骨骼肌、心肌、肝臟和腦組織主要的脫氨方式是以嘌呤核苷酸循環(huán)脫氨基作用為主。MSE120-1999氨基酸的脫氨基作用，除上述3種方式外，某些氨基酸還可以進(jìn)行非氧化脫氨基作用。這種脫氨基方式，主要在微生物體內(nèi)進(jìn)行。動(dòng)物體內(nèi)也有，但并不普遍。非氧化脫氨基作用又可區(qū)分為：脫水脫氨基脫硫化氫脫氨基直接脫氨基水解脫氨基等

4、非氧化脫氨基作用MSE120-1999氨基酸的脫羧作用在組織內(nèi)和組織外(如動(dòng)物腸道內(nèi))皆有。組織內(nèi)的脫羧作用是氨基酸分解代謝的正常過(guò)程。組織內(nèi)的氨基酸脫羧酶的專(zhuān)一性很高。氨基酸脫羧酶需要吡哆醛磷酸為輔酶。其反應(yīng)可以下式代表：RCH-COOHRCH2-NH2+CO2氨基酸脫羧酶

|NH2氨基酸的脫羧反應(yīng)，不僅在微生物體中發(fā)生，在高等動(dòng)植物組織中也有此作用，但不是氨基酸代謝的主要方式。二、脫羧基作用MSE120-1999但絕大多數(shù)胺類(lèi)是對(duì)動(dòng)物有毒的，如何解決？MSE120-1999三、氨基酸分解產(chǎn)物的代謝1、氨的去路氨是有毒物質(zhì)在兔體內(nèi)，當(dāng)血液中氨的含量達(dá)到5mg／100mL時(shí)，兔即死亡。高等動(dòng)物的腦組織對(duì)氨相當(dāng)敏感，血液中含1％氨便能引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)中毒。MSE120-1999氨中毒的機(jī)理高濃度的氨與三羧酸循環(huán)中間物——-酮戊二酸結(jié)合成L-谷氨酸，使大腦中的-酮戊二酸大量減少，導(dǎo)致三羧酸循環(huán)無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)，ATP生成受到嚴(yán)重阻礙，從而引起腦功能受損。因此，動(dòng)物體內(nèi)氨基酸氧化脫氨基作用產(chǎn)生的氨不能大量積累，必須向體外排泄。MSE120-1999⑴尿素的合成反應(yīng)從鳥(niǎo)氨酸開(kāi)始，結(jié)果又重新產(chǎn)生鳥(niǎo)氨酸。實(shí)際上這些反應(yīng)形成一個(gè)循環(huán)，稱(chēng)鳥(niǎo)氨酸循環(huán)(又稱(chēng)尿素循環(huán))。尿素的合成不是一步完成，而是通過(guò)鳥(niǎo)氨酸循環(huán)的過(guò)程形成的。此循環(huán)可分成三個(gè)階段：第一階段為鳥(niǎo)氨酸與二氧化碳和氨作用，合成瓜氨酸。第二階段為瓜氨酸與氨作用，合成精氨酸。第三階段精氨酸被肝臟中精氨酸酶水解產(chǎn)生尿素和重新放出鳥(niǎo)氨酸。MSE120-1999該循環(huán)中，二分子NH3和一分子C02結(jié)合成一分子尿素。MSE120-1999⑷生成酰胺：NH4+MSE120-1999⑸合成嘧啶環(huán)：上面談到鳥(niǎo)氨酸循環(huán)的氨甲酰磷酸是由NH3和CO2在ATP供能條件下經(jīng)氨甲酰磷酸合成酶催化合成的。這種酶分布在線粒體內(nèi)，又稱(chēng)氨甲酰磷酸合成酶I。它是別構(gòu)酶，N-乙酰谷氨酸為正別構(gòu)劑。它利用轉(zhuǎn)氨基作用和L—谷氨酸脫氫酶的催化作用,谷氨酸氧化產(chǎn)生的氨作為氮源。氨甲酰磷酸合成酶Ⅱ，分布于胞漿，一般存在于生長(zhǎng)迅速的組織細(xì)胞內(nèi)，包括腫瘤細(xì)胞中。它利用谷氨酰胺作為氮源，不需要N-乙酰谷氨酸參加就可催化合成氨甲酰磷酸。生成的氨甲酰磷酸再與天冬氨酸縮合成氨甲酰天冬氨酸，然后經(jīng)環(huán)化，形成二氫乳清酸，最后合成尿苷酸。所以，氨基酸脫下的氨經(jīng)谷氨酰胺就可轉(zhuǎn)化成嘧啶類(lèi)化合物，這是氨的去路之一。MSE120-19992、

-酮酸的去路⑴再合成氨基酸體內(nèi)氨基酸的脫氨作用與

-酮酸的還原氨基化作用可以看作一對(duì)可逆反應(yīng)，并處于動(dòng)態(tài)平衡中。當(dāng)體內(nèi)氨基酸過(guò)剩時(shí)，脫氨作用相應(yīng)地加強(qiáng)，相反，在需要氨基酸時(shí)，氨基化作用又會(huì)加強(qiáng)，從而合成某些氨基酸。-酮酸

MSE120-1999⑵轉(zhuǎn)變成糖及脂肪當(dāng)體內(nèi)不需要將

-酮酸再合成氨基酸，并且體內(nèi)的能量供給又極充足時(shí)，

-酮酸可以轉(zhuǎn)變?yōu)樘羌爸荆@已為動(dòng)物實(shí)驗(yàn)所證明。例如，用氨基酸飼養(yǎng)患人工糖尿病的犬，大多數(shù)氨基酸可使尿中葡萄糖的含量增加，少數(shù)幾種可使葡萄糖及酮體的含量同時(shí)增加，而亮氨酸等只能使酮體的含量增加。A、生糖氨基酸：在體內(nèi)可以轉(zhuǎn)變?yōu)樘堑陌被岱Q(chēng)為生糖氨基酸，按糖代謝途徑進(jìn)行代謝，其分解中間產(chǎn)物大都是糖代謝的過(guò)程中的丙酮酸、草酰乙酸、

-酮戊二酸、琥珀酰CoA或者與這幾種有關(guān)的化合物。B、生酮氨基酸：在體內(nèi)能轉(zhuǎn)變酮體的氨基酸稱(chēng)為生酮氨基酸，按脂肪酸代謝途徑進(jìn)行，其分解代謝中間產(chǎn)物為乙酰CoA或乙酰乙酸。C、生糖兼生酮氨基酸：二者兼而有之。MSE120-1999aMSE120-1999⑶徹底氧化成二氧化碳和水，產(chǎn)ATP。MSE120-19993、胺的去路氨基酸經(jīng)脫羧基作用，生成大量的胺類(lèi)，體內(nèi)積累大量的胺是有害的