蛋白質(zhì)的酶促降解和氨基酸代謝第1頁(yè)/共66頁(yè)

蛋白質(zhì)的酶促降解Contents1

氨基酸的分解與轉(zhuǎn)化2

氨基酸的生物合成簡(jiǎn)介3第2頁(yè)/共66頁(yè)掌握氨基酸的分解途徑：脫氨基作用與脫羧基作用，重點(diǎn)掌握聯(lián)合脫氨基作用Objectives1掌握氨基酸分解產(chǎn)物的代謝途徑：氨基氮的排泄及尿素循環(huán)2了解生酮氨基酸、生糖氨基酸、必需氨基酸的概念3了解各氨基酸合成的原料4第3頁(yè)/共66頁(yè)蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的重要性維持細(xì)胞、組織的生長(zhǎng)、更新和修補(bǔ)參與物質(zhì)代謝及生理功能的調(diào)控氧化供能第4頁(yè)/共66頁(yè)蛋白質(zhì)的需要量和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值氨基酸：蛋白質(zhì)的基本組成單位氮平衡人體每日須分解一定量的組織蛋白質(zhì)，并以含氮終產(chǎn)物的形式排出體外。同時(shí)，須從食物中攝取一定量的蛋白質(zhì)，以維持正常生理活動(dòng)之需由于食物中的含氮物主要是蛋白質(zhì)，故可用氮的攝入量來代表蛋白質(zhì)的攝入量。

第5頁(yè)/共66頁(yè)體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成與分解處于動(dòng)態(tài)平衡中，故每日氮的攝入量與排出量也維持著動(dòng)態(tài)平衡，這種動(dòng)態(tài)平衡就稱為氮平衡氮平衡的類型氮總平衡氮正平衡氮負(fù)平衡第6頁(yè)/共66頁(yè)蛋白質(zhì)的生理需要量根據(jù)計(jì)算，正常成人每日最低分解約20g蛋白質(zhì)。由于食物蛋白質(zhì)與人體蛋白質(zhì)組成的差異，故每日食物蛋白質(zhì)的最低需要量為30~50g為了長(zhǎng)期保持氮總平衡，正常成人每日蛋白質(zhì)的生理需要量應(yīng)為80g第7頁(yè)/共66頁(yè)必需氨基酸體內(nèi)不能合成，必須由食物蛋白質(zhì)供給的氨基酸稱為營(yíng)養(yǎng)必需氨基酸賴氨酸（Lys）色氨酸（Trp）苯丙氨酸（Phe）蛋氨酸（Met）蘇氨酸（Thr）亮氨酸（Leu）異亮氨酸（Ile）纈氨酸（Val）酪氨酸（Tyr）半胱氨酸（Cys）體內(nèi)能夠自行合成，不必由食物供給的氨基酸就稱為非必需氨基酸第8頁(yè)/共66頁(yè)蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值：取決于必需氨基酸的數(shù)量、種類、量質(zhì)比蛋白質(zhì)的互補(bǔ)作用：營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較低的蛋白質(zhì)混合食用，其必需氨基酸可以互相補(bǔ)充而提高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值谷類：色氨酸多，賴氨酸少豆類：色氨酸少，賴氨酸多第9頁(yè)/共66頁(yè)蛋白質(zhì)氨基酸消化吸收血液中的氨基酸各種組織蛋白質(zhì)、酶和激素等氨基轉(zhuǎn)換新的氨基酸脫氨基氨基轉(zhuǎn)變尿素含氮部分：不含氮部分CO2+H2O+能量合成糖類、脂肪組織細(xì)胞(氨基酸)組織細(xì)胞(氨基酸)運(yùn)輸合成氧化分解蛋白質(zhì)代謝第10頁(yè)/共66頁(yè)蛋白質(zhì)的酶促降解蛋白質(zhì)的酶促降解蛋白質(zhì)在酶的作用下肽鍵發(fā)生水解生成氨基酸蛋白水解酶肽鏈內(nèi)切酶：又稱蛋白酶，水解肽鏈內(nèi)部的肽鍵，對(duì)參與形成肽鍵的氨基酸殘基有一定的專一性肽鏈外切酶氨肽酶羧肽酶第11頁(yè)/共66頁(yè)體內(nèi)蛋白質(zhì)的更新某些調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)換速度可以直接影響代謝過程與生理功能某些異?；驌p傷的蛋白質(zhì)也必須通過更新而被清除維持體內(nèi)氨基酸代謝庫(kù)防御機(jī)制組成部分蛋白質(zhì)前體的裂解加工第12頁(yè)/共66頁(yè)真核生物中蛋白質(zhì)的降解途徑溶酶體內(nèi)降解過程不依賴ATP利用組織蛋白酶降解外源性蛋白、膜蛋白和長(zhǎng)壽命的細(xì)胞內(nèi)蛋白依賴泛素的降解過程依賴ATP降解異常蛋白和短壽命蛋白第13頁(yè)/共66頁(yè)大鼠肝臟中某些酶的半存活期短壽命的酶半存活時(shí)間/h鳥氨酸脫羧酶0.2RNA聚合酶I1.3酪氨酸轉(zhuǎn)氨酶2.0酪氨酸水合酶4.0長(zhǎng)壽命的酶半存活時(shí)間/h磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶5.0醛縮酶118甘油醛磷酸脫氫酶130細(xì)胞色素b130乳酸脫氫酶130細(xì)胞色素c150第14頁(yè)/共66頁(yè)蛋白質(zhì)降解的泛肽途徑泛肽76個(gè)氨基酸的小分子蛋白

普遍存在于真核生物一級(jí)結(jié)構(gòu)高度保守泛肽介導(dǎo)的蛋白質(zhì)降解過程泛肽化：泛肽與選擇性被降解蛋白質(zhì)形成共價(jià)連接，并使其激活蛋白酶體對(duì)泛肽化蛋白質(zhì)的降解第15頁(yè)/共66頁(yè)蛋白質(zhì)降解的泛肽途徑E1-S-E1-SHE2-S-E1-SHE2-SHE2-SHATPAMP+PPiE3多泛肽化蛋白ATP26S蛋白酶體20S蛋白酶體ATP19S調(diào)節(jié)亞基去折疊水解E1：泛肽激活酶E2：泛肽載體蛋白E3：泛肽-蛋白質(zhì)連接酶（ubiquitin）第16頁(yè)/共66頁(yè)氨基酸的分解與轉(zhuǎn)化氨基酸代謝庫(kù):食物蛋白經(jīng)消化吸收的氨基酸（外源性氨基酸）與體內(nèi)組織蛋白降解產(chǎn)生的氨基酸（內(nèi)源性氨基酸）混在一起，分布于體內(nèi)各處參與代謝，稱為氨基酸代謝庫(kù)第17頁(yè)/共66頁(yè)氨基酸代謝庫(kù)的來源與去路第18頁(yè)/共66頁(yè)特殊分解代謝→特殊側(cè)鏈的分解代謝一般分解代謝脫羧基作用→脫氨基作用→CO2

胺NH3-酮酸氨基酸的分解代謝第19頁(yè)/共66頁(yè)氨基酸的分解代謝一、脫氨基作用二、氨的代謝三、-酮酸的代謝四、氨基酸的脫羧基作用第20頁(yè)/共66頁(yè)一、氨基酸的脫氨基作用

氨基酸的脫氨基作用指氨基酸脫去氨基生成相應(yīng)α-酮酸的過程，主要方式有：轉(zhuǎn)氨基作用、氧化脫氨基、聯(lián)合脫氨基和非氧化脫氨基聯(lián)合脫氨基作用最為重要；非氧化脫氨基作用則主要見于微生物中第21頁(yè)/共66頁(yè)氧化脫氨基作用L-谷氨酸氧化脫氨基作用催化酶：L-谷氨酸脫氫酶存在于肝、腦、腎中輔酶為

NAD+或NADP+GTP、ATP為其抑制劑GDP、ADP為其激活劑第22頁(yè)/共66頁(yè)要點(diǎn)：①反應(yīng)可逆②L-谷氨酸脫氫酶為不需氧脫氫酶，輔酶為NAD+或NADP+③此酶分布廣泛，但以肝、腎、腦中活性較強(qiáng)④此酶為別構(gòu)酶。此反應(yīng)與能量代謝密切相關(guān)第23頁(yè)/共66頁(yè)轉(zhuǎn)氨基作用在轉(zhuǎn)氨酶的作用下，某一氨基酸脫去α-氨基生成相應(yīng)的α-酮酸，而另一種α-酮酸得到此氨基生成相應(yīng)的氨基酸的過程大多數(shù)氨基酸可參與轉(zhuǎn)氨基作用，但賴氨酸、甘氨酸、蘇氨酸除外第24頁(yè)/共66頁(yè)轉(zhuǎn)氨酶的輔酶是磷酸吡哆醛氨基酸磷酸吡哆醛α-酮酸

磷酸吡哆胺谷氨酸α-酮戊二酸轉(zhuǎn)氨酶第25頁(yè)/共66頁(yè)轉(zhuǎn)氨基作用特點(diǎn)及意義特點(diǎn)：只有氨基的轉(zhuǎn)移，沒有氨的生成催化的反應(yīng)可逆輔酶都是磷酸吡哆醛。磷酸吡哆醛是VB6的衍生物，反應(yīng)中起傳遞氨基的作用生理意義：體內(nèi)多數(shù)氨基酸脫氨基的重要方式機(jī)體合成非必需氨基酸的重要途徑聯(lián)系糖代謝與氨基酸代謝的橋梁接受氨基的主要酮酸：丙酮酸、α-酮戊二酸、草酰乙酸第26頁(yè)/共66頁(yè)重要的轉(zhuǎn)氨酶

丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（ALT）又稱谷丙轉(zhuǎn)氨酶（GPT）

臨床意義：急性肝炎患者血清ALT升高

天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（AST）又稱谷草轉(zhuǎn)氨酶(GOT)臨床意義：心肌梗塞患者血清AST升高ALT谷氨酸

+

丙酮酸

-酮戊二酸

+丙氨酸AST谷氨酸

+草酰乙酸

-酮戊二酸

+天冬氨酸第27頁(yè)/共66頁(yè)聯(lián)合脫氨基作用由兩種（以上）酶的聯(lián)合催化作用使氨基酸的α-氨基脫下并產(chǎn)生游離氨的過程稱為聯(lián)合脫氨基作用類型轉(zhuǎn)氨基偶聯(lián)氧化脫氨基作用嘌呤核苷酸循環(huán)第28頁(yè)/共66頁(yè)轉(zhuǎn)氨酶-谷氨酸脫氫酶聯(lián)合脫氨作用此種方式既是氨基酸脫氨基的主要方式，體內(nèi)合成非必需氨基酸的主要方式主要在肝、腎組織進(jìn)行氨基酸

谷氨酸

α-酮酸α-酮戊二酸H2O+NAD+轉(zhuǎn)氨酶NH3+NADH+H+L-谷氨酸脫氫酶第29頁(yè)/共66頁(yè)轉(zhuǎn)氨酶-嘌呤核苷酸循環(huán)聯(lián)合脫氨基作用嘌呤核苷酸循環(huán)是存在于骨骼肌和心肌中的一種特殊的聯(lián)合脫氨基作用方式在骨骼肌和心肌中，由于谷氨酸脫氫酶的活性較低，而腺苷酸脫氨酶的活性較高，可催化AMP脫氨基，此反應(yīng)與轉(zhuǎn)氨基反應(yīng)相聯(lián)系，即構(gòu)成嘌呤核苷酸循環(huán)的脫氨基作用第30頁(yè)/共66頁(yè)轉(zhuǎn)氨酶-嘌呤核苷酸循部位：骨骼肌和心肌α-氨基酸α-酮酸α-酮戊二酸谷氨酸草酰乙酸天冬氨酸腺苷酸代琥珀酸蘋果酸延胡索酸腺苷酸次黃苷酸腺苷酸代琥珀酸合成酶腺苷酸脫氨酶第31頁(yè)/共66頁(yè)氨的代謝氨是機(jī)體正常代謝產(chǎn)物，具有毒性，血氨過高，可引起腦功能紊亂，與肝炎性腦病的發(fā)病有關(guān)正常人血液中氨的濃度很低，一般不超過0.60μmol/L。體內(nèi)代謝產(chǎn)氨或經(jīng)腸道吸收的氨主要在肝合成尿素而解毒第32頁(yè)/共66頁(yè)氨的代謝轉(zhuǎn)變方式來源：①氨基酸脫氨②腎臟產(chǎn)生的氨③胺的氧化去路：①合成尿素排出②生成谷氨酰胺和天冬酰胺③合成非必需氨基酸及含氮物④生成銨鹽，經(jīng)腎臟以銨鹽形式排出第33頁(yè)/共66頁(yè)氨是有毒物質(zhì)，血中的NH3主要是以無毒的Ala及Gln兩種形式運(yùn)輸?shù)谋彼?葡萄糖循環(huán)肌肉與肝之間氨的轉(zhuǎn)運(yùn)形式。意義既使肌肉中的氨以無毒的Ala形式運(yùn)到肝，肝又為肌肉提供生成丙酮酸的葡萄糖氨的轉(zhuǎn)運(yùn)第34頁(yè)/共66頁(yè)丙氨酸-葡萄糖循環(huán)第35頁(yè)/共66頁(yè)谷氨酰胺的運(yùn)氨作用主要是從腦、肌肉等組織向肝或腎運(yùn)氨。第36頁(yè)/共66頁(yè)

Gln即是氨的一種解毒形式，也是氨的儲(chǔ)存和運(yùn)輸形式第37頁(yè)/共66頁(yè)尿素的生成(鳥氨酸循環(huán))生成部位主要在肝細(xì)胞的線粒體及胞液中生成過程尿素生成的過程由HansKrebs和KurtHenseleit提出，稱為鳥氨酸循環(huán)又稱尿素循環(huán)或Krebs-Henseleit循環(huán)首先鳥氨酸與氨及CO2結(jié)合生成瓜氨酸；第二，瓜氨酸再接受1分子氨而生成精氨酸；第三，精氨酸水解產(chǎn)生尿素，并重新生成鳥氨酸。鳥氨酸參與新一輪循環(huán)第38頁(yè)/共66頁(yè)尿素合成的詳細(xì)步驟氨基甲酰磷酸的合成反應(yīng)在線粒體中進(jìn)行，反應(yīng)不可逆CO2+NH3+H2O+2ATP氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ（N-乙酰谷氨酸，Mg2+）COH2NO

~

PO32-+2ADP+Pi氨基甲酰磷酸第39頁(yè)/共66頁(yè)瓜氨酸的合成鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶H3PO4+氨基甲酰磷酸由鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶(OCT)催化反應(yīng)在線粒體中進(jìn)行，瓜氨酸生成后進(jìn)入胞液第40頁(yè)/共66頁(yè)精氨酸的合成反應(yīng)在胞液中進(jìn)行

精氨酸代琥珀酸合成酶ATPAMP+PPiH2OMg2++天冬氨酸精氨酸代琥珀酸

可由轉(zhuǎn)氨基作用提供第41頁(yè)/共66頁(yè)精氨酸延胡索酸精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸代琥珀酸第42頁(yè)/共66頁(yè)精氨酸水解生成尿素反應(yīng)在胞液中進(jìn)行尿素鳥氨酸精氨酸第43頁(yè)/共66頁(yè)鳥氨酸循環(huán)2ADP+PiCO2+NH3

+H2O氨基甲酰磷酸2ATPN-乙酰谷氨酸Pi鳥氨酸瓜氨酸精氨酸延胡索酸氨基酸草酰乙酸蘋果酸α-酮戊二酸谷氨酸α-酮酸精氨酸代琥珀酸瓜氨酸天冬氨酸ATPAMP+PPi鳥氨酸尿素線粒體胞液第44頁(yè)/共66頁(yè)尿素合成小結(jié)主要器官：肝臟（肝細(xì)胞的線粒體和胞液中）原料：合成1分子尿素2分子氨，一個(gè)來源于NH3，一個(gè)來源于天冬氨酸CO2

3個(gè)ATP的4個(gè)高能磷酸鍵過程：先在線粒體中進(jìn)行，再在胞液中進(jìn)行精氨酸代琥珀酸合成酶是尿素合成的限速酶生理意義：氨的主要去路，解氨毒的重要途徑第45頁(yè)/共66頁(yè)三、-酮酸的代謝（一）再氨基化為氨基酸（二）轉(zhuǎn)變?yōu)樘腔蛑ㄈ┭趸┠埽哼M(jìn)入三羧酸循環(huán)徹底氧化分解供能第46頁(yè)/共66頁(yè)脫掉氨基后的-酮酸可轉(zhuǎn)變成

-酮戊二酸琥珀酰CoA延胡索酸草酰乙酸丙酮酸乙酰CoA乙酰乙酰CoA三羧酸循環(huán)中間產(chǎn)物PEP葡萄糖脂肪酸酮體第47頁(yè)/共66頁(yè)

生糖氨基酸：在體內(nèi)能轉(zhuǎn)變成糖的氨基酸生酮氨基酸：在體內(nèi)能轉(zhuǎn)變成酮體的氨基酸。有Leu和Lys生糖兼生酮氨基酸：既能轉(zhuǎn)變成糖也能轉(zhuǎn)變成酮體的氨基酸。有Ile、Phe、Tyr、Trp、Thr第48頁(yè)/共66頁(yè)

氨基酸在氨基酸脫羧酶（輔酶為磷酸吡哆醛）作用下脫羧基生成相應(yīng)的胺+H2OCO2H2OR-CH2-NH2四、氨基酸的脫羧基作用第49頁(yè)/共66頁(yè)氨基酸合成簡(jiǎn)介第50頁(yè)/共66頁(yè)氨基酸合成簡(jiǎn)介第51頁(yè)/共66頁(yè)三大營(yíng)養(yǎng)素代謝小結(jié)乙酰CoA的來源去路第52頁(yè)/共66頁(yè)草酰乙酸來源去路

第53頁(yè)/共66頁(yè)琥珀酰CoA延胡索酸草酰乙酸α-酮戊二酸檸檬酸乙酰CoA丙酮酸PEP磷酸丙糖葡萄糖或糖原糖α-磷酸甘油脂肪酸脂肪甘油三酯乙酰乙酰CoA丙氨酸半胱氨酸絲氨酸蘇氨酸色氨酸異亮氨酸亮氨酸色氨酸天冬氨酸天冬酰胺苯丙氨酸酪氨酸異亮氨酸蛋氨酸絲氨酸蘇氨酸纈氨酸酮體亮氨酸賴氨酸酪氨酸色氨酸苯丙氨酸谷氨酸精氨酸谷氨酰胺組氨酸纈氨酸CO2CO2氨基酸、糖及脂肪代謝的聯(lián)系TAC第54頁(yè)/共66頁(yè)生物體內(nèi)氨基酸脫氨基的主要方式為：氧化脫氨基還原脫氨基轉(zhuǎn)氨基聯(lián)合脫氨基?