1、第七章蛋白質(zhì)分解及氨基酸代謝,李春洋 溫州醫(yī)學(xué)院生物化學(xué)教研室,第一節(jié)蛋白質(zhì)的消化、吸收與腐敗,一、蛋白質(zhì)的消化,蛋白質(zhì)的消化是指在多種蛋白酶及肽酶的協(xié)同作用下，蛋白質(zhì)在胃及腸道內(nèi)水解為氨基酸或小肽后再被吸收的過程。,堿性氨基酸,芳香族氨基酸,脂肪族氨基酸,二、氨基酸的吸收與轉(zhuǎn)運(yùn),蛋白質(zhì)的消化產(chǎn)物主要是游離氨基酸及一些小肽（主要是二肽和三肽），可被小腸粘膜所吸收（在小腸粘膜中被肽酶水解為游離氨基酸）。 遺傳學(xué)、轉(zhuǎn)運(yùn)實(shí)驗(yàn)和分子克隆研究證明：氨基酸主要通過小腸粘膜的刷狀緣上的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)吸收。目前已證實(shí)的氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白至少有7種。,氨基酸,谷胱甘肽, -谷氨酰轉(zhuǎn)移酶,半胱氨酰甘氨酸,-谷氨酰氨基酸

2、, -谷氨酰環(huán)化轉(zhuǎn)移酶,5-氧脯氨酸,氨基酸, 5-氧脯氨酸酶,ATP,谷氨酸,ADP+Pi, 二肽酶,甘氨酸,半胱氨酸,ATP, -谷氨酰半胱氨酸合成酶,ADP+Pi,-谷氨酰半胱氨酸, 谷胱甘肽合成酶,ATP,谷胱甘肽,ADP+Pi,（二）-谷氨?；h(huán),三、蛋白質(zhì)的腸內(nèi)腐敗作用,腸道細(xì)菌的腐敗作用是指未被消化的食物蛋白質(zhì)及未被吸收的氨基酸和小肽在腸道細(xì)菌（主要是大腸桿菌）的作用下產(chǎn)生一系列產(chǎn)物的過程。 腐敗作用是細(xì)菌本身的代謝過程，以無氧分解為主。 腐敗產(chǎn)物中有些是有一定營養(yǎng)價(jià)值的，如維生素及脂肪酸等；而大多數(shù)腐敗產(chǎn)物對人體有害，如胺類、氨、吲哚、硫化氫、酚類等。,（一）胺的生成,蛋白質(zhì)

3、,氨基酸,胺類,組氨酸,組胺,賴氨酸,尸胺,色氨酸,色胺,酪氨酸,酪胺,CO2,氨基酸脫羧酶,苯丙氨酸,苯乙胺,酪氨酸,酪胺,苯乙醇胺,羥酪胺,（二）酚類的生成,（三）吲哚及甲基吲哚的生成,硫醇 + CH3 + H2S,（四）硫化氫的產(chǎn)生,（五）氨的生成,腸 菌,H2O,脲酶,第二節(jié)蛋白質(zhì)的降解,一、蛋白質(zhì)合成與降解的平衡 二、蛋白質(zhì)的生物半衰期,三、蛋白質(zhì)降解的酶類和途徑,（一）溶酶體途徑 體內(nèi)蛋白降解的溶酶體途徑無需ATP的參與，故稱為非ATP依賴性蛋白降解途徑。 溶酶體是一種具有單層膜結(jié)構(gòu)的細(xì)胞器，含有50多種水解酶，稱為組織蛋白酶（最適pH偏酸性）。 通過這一途徑降解的主要是一些膜結(jié)合

4、蛋白、胞內(nèi)長半衰期蛋白質(zhì)及細(xì)胞外蛋白質(zhì)。,（二）蛋白酶體途徑,ATP-依賴的蛋白質(zhì)降解機(jī)制既需要ATP，也需要泛素。 泛素是一種小分子蛋白質(zhì)，普遍存在于所有真核細(xì)胞內(nèi)，是許多細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)降解的標(biāo)志。 參與此降解途徑的蛋白水解酶的最適pH為7.8，稱堿性蛋白酶類； 通過此途徑降解的為異常蛋白質(zhì)、損傷的蛋白質(zhì)和細(xì)胞內(nèi)短半衰期的蛋白質(zhì)。,HS-E1,E1：泛素活化酶,ATP,AMP+PPi,HS-E2,E2：泛素?cái)y帶蛋白,HS-E1,蛋白質(zhì),E3,E3：泛素蛋白連接酶,HS-E2,E4,E4：泛素-連接降解酶,氨基酸,第三節(jié)氨基酸的一般代謝,在細(xì)胞內(nèi)液、細(xì)胞外液及血液中，外源性氨基酸和內(nèi)源性氨基酸這

5、兩種不同來源的氨基酸混合，共同構(gòu)成機(jī)體的氨基酸代謝庫。 氨基酸在體內(nèi)的分布不均勻，其分解代謝過程主要在肝臟中進(jìn)行，骨骼肌則是支鏈氨基酸分解的主要場所。 體內(nèi)氨基酸的主要功能是合成蛋白質(zhì)和多肽，也可以通過一定途徑轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌暮镔|(zhì)。,氨基酸代謝庫中氨基酸的來源與去路,組織蛋白質(zhì),合成氨基酸,NH3,-酮酸,胺類+CO2,某些含氮化合物,組織蛋白質(zhì),食物蛋白質(zhì),一、氨基酸的脫氨基作用,（一）氧化脫氨基作用 1.氨基酸氧化酶 L-氨基酸氧化酶（輔酶為FMN）分布局限（僅限于肝和腎）、活性低、作用小。 D-氨基酸氧化酶（輔酶為FAD）在體內(nèi)無作用底物，其生理意義不明，可能與降解來自腸菌的D-氨基酸有

6、關(guān)。,2. L-谷氨酸脫氫酶,L-谷氨酸脫氫酶為不需氧脫氫酶，分布廣（除肌肉外）、活性強(qiáng)、代謝上十分重要。 L-谷氨酸脫氫酶是唯一既能利用NAD+又能利用NADP+接受還原當(dāng)量的酶。,（二）轉(zhuǎn)氨基作用,轉(zhuǎn)氨酶催化的反應(yīng)是可逆的，平衡常數(shù)接近1.0，因此轉(zhuǎn)氨基作用也是體內(nèi)合成非必需氨基酸的重要途徑。,1. 轉(zhuǎn)氨酶,2. 轉(zhuǎn)氨基作用的意義,轉(zhuǎn)氨基作用可使剩余的氨基酸移去氨基得以降解，又可使不足的非必需氨基酸得以補(bǔ)充，有助于調(diào)節(jié)體內(nèi)非必需氨基酸的種類和數(shù)量。 轉(zhuǎn)氨基作用只是氨基的轉(zhuǎn)移，并沒有自由氨的生成。 由于轉(zhuǎn)氨酶所催化的反應(yīng)是可逆的，因而轉(zhuǎn)氨基作用是氨基酸分解、合成及轉(zhuǎn)變過程中的重要反應(yīng)。,（三

7、）聯(lián)合脫氨基作用,1. 轉(zhuǎn)氨基與 L-氧化脫氨基的偶聯(lián),NH3+NADH+H+,NAD+H2O,轉(zhuǎn)氨酶,L-谷氨酸脫氫酶,2. 嘌呤核苷酸循環(huán),氨基酸,-酮酸,-酮戊二酸,L-谷氨酸,天冬氨酸,草酰乙酸,蘋果酸,延胡索酸,腺苷酸代琥珀酸,IMP,AMP,NH3,H2O,（四）其他脫氨基方式,天冬氨酸在天冬氨酸酶的催化作用下直接脫氨基生成延胡索酸； 半胱氨酸在脫硫化氫酶的催化下脫硫化氫再脫氨基生成丙酮酸； 絲氨酸在脫水酶的催化下脫氨基生成丙酮酸； 蘇氨酸在蘇氨酸脫水酶的催化下脫氨基生成-酮丁酸等。,二、氨的代謝,（一）氨的來源 組織器官中氨基酸的脫氨基作用 腎泌氨 腸道產(chǎn)氨,二、氨的轉(zhuǎn)運(yùn),1.

8、谷氨酰胺的運(yùn)氨作用 谷氨酰胺主要是從腦和肌肉等組織運(yùn)送氨到肝和腎臟。 谷氨酰胺被認(rèn)為既是氨的解毒產(chǎn)物，也是氨的貯存和運(yùn)輸形式。,NH3+ATP,ADP+Pi,H2O,NH3,2. 丙氨酸-葡萄糖循環(huán),（三）尿素的生成,在人體，尿素是氨代謝的最終產(chǎn)物，無毒性，水溶性強(qiáng)，可由腎臟排出。 組織產(chǎn)生的氨運(yùn)至肝，與腸道吸收的氨一起合成尿素而解毒。正常人體8090%的氨以尿素的形式排出。 尿素主要在肝中合成，其他器官如腎及腦等雖也能合成，但其含量極少。,1932年Hans Krebs等根據(jù)一系列實(shí)驗(yàn)，首先提出了尿素的鳥氨酸循環(huán)（尿素循環(huán)）。 由實(shí)驗(yàn)分析提出：鳥氨酸與 氨及CO2結(jié)合生成瓜氨酸，瓜 氨酸再結(jié)

9、合一分子氨生成精 氨酸，精氨酸水解生成尿素 及鳥氨酸。,1. 鳥氨酸循環(huán)-尿素的合成過程,（1）氨甲酰磷酸的合成,CO2 + NH3 + H2O,氨基甲酰磷酸合成酶（CPS-） （N-乙酰谷氨酸，Mg2+）,2ATP,2ADP,（2）瓜氨酸的合成,鳥氨酸氨基甲酰 轉(zhuǎn)移酶（OCT）,H3PO4,+,（3）精氨酸的合成,精氨酸代琥珀酸 合成酶（ASS）,AMP+PPi,ATP,H2O,精氨酸代琥珀酸 裂解酶（ASL）,（4）尿素的合成,精氨酸酶,H2O,尿素分子中的兩個(gè)氮原子，其一來自氨，另一個(gè)來自天冬氨酸的氨基，而天冬氨酸又可以從草酰乙酸與其他氨基酸經(jīng)轉(zhuǎn)氨基作用生成。因此尿素分子中的兩個(gè)氮都直接

10、或間接來自多種氨基酸。,NH3 + CO2 + 天冬氨酸 + 3H2O + 3ATP,鳥氨酸循環(huán)過程,氨基甲酰磷酸,2ATP,N-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,-酮戊 二酸,谷氨酸,-酮酸,精氨酸代 琥珀酸,瓜氨酸,天冬氨酸,ATP,AMP+PPi,鳥氨酸,尿素,2ADP+Pi,2. 鳥氨酸循環(huán)的一氧化氮合酶支路,精氨酸除在精氨酸酶作用下，水解為尿素和鳥氨酸外，還可通過一氧化氮合酶作用，使精氨酸直接氧化為瓜氨酸。 NOS支路處理氨的數(shù)量 有限，生成的NO是 一種具有重要生 物活性的物質(zhì)。,（三）尿素合成的調(diào)節(jié),膳食蛋白質(zhì) AGA 鳥氨酸循環(huán)中酶系

11、,（四）氨的其他代謝去路,銨鹽的生成與排泄 合成非必需氨基酸 參與核酸中嘧啶環(huán)的合成 高氨血癥和氨中毒,三、-酮酸的代謝,（一）氨基化生成非必需氨基酸 （二）氧化供能 （三）轉(zhuǎn)變?yōu)樘腔蛑惢衔?生糖氨基酸：體內(nèi)能轉(zhuǎn)變?yōu)樘堑陌被幔灿?4種； 生酮氨基酸：能轉(zhuǎn)變?yōu)橥w的氨基酸，如亮氨酸和賴氨酸； 生糖兼生酮氨基酸：既能轉(zhuǎn)變?yōu)樘怯帜苻D(zhuǎn)變?yōu)橥w的氨基酸，如異亮氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、蘇氨酸和酪氨酸。,蛋白質(zhì),氨基酸,天冬氨酸,天冬酰胺,酪氨酸,苯丙氨酸,核酸,核苷酸,5-磷酸核糖,嘌呤、血紅素,嘌呤,草酰乙酸,延胡索酸,琥珀酰CoA,血紅素,檸檬酸,谷氨酸,嘌呤,乙酰乙酰CoA,酮體,淀粉、糖原

12、,甘油,脂肪酸,脂肪,嘧啶,嘧啶,膽固醇,第四節(jié)個(gè)別氨基酸的代謝,一、氨基酸的脫羧基作用,氨基酸可以通過脫羧基作用生成相應(yīng)的胺類； 催化脫羧基反應(yīng)的酶稱為脫羧酶，其輔酶是磷酸吡哆醛； 氨基酸脫羧酶的專一性很高，一般一種氨基酸對應(yīng)一種脫羧酶，且只針對L-氨基酸起作用。,RCHO,RCOOH,CO2,O2 H2O,NH3 H2O2,1/2O2,（一）-氨基丁酸,-氨基丁酸（GABA）在腦中濃度較高，是一種抑制性神經(jīng)遞質(zhì)； -氨基丁酸可與-酮二酸進(jìn)行轉(zhuǎn)氨基作用，再氧化生成琥珀酸進(jìn)入三羧酸循環(huán)代謝。,谷氨酸脫羧酶,CO2,（二）組胺,組胺在體內(nèi)分布廣泛，乳腺、肺、肝、肌及胃黏膜等組織中含量較高，主要存

13、在于肥大細(xì)胞。 組胺具有強(qiáng)烈的血管擴(kuò)張作用，毛細(xì)血管通透性增加，可誘發(fā)哮喘、蕁麻疹等過敏反應(yīng)，還具有促進(jìn)平滑肌收縮及促進(jìn)胃粘膜分泌胃蛋白酶與胃酸等作用。,CO2,（三）5-羥色胺,5-羥色胺（血清素）在腦的視丘下部、大腦皮層及神經(jīng)細(xì)胞的突觸小泡內(nèi)含量很高，它是一種抑制性神經(jīng)遞質(zhì)； 在外周組織，5-羥色胺是一種強(qiáng)血管收縮劑和平滑肌收縮刺激劑。 5-羥色胺經(jīng)單胺氧化酶作用生成醛及5-羥吲哚乙酸等排出。,色氨酸羥化酶,5-羥色氨酸脫羧酶,CO2,（四）?；撬??；撬崾墙Y(jié)合膽汁酸的組成成分，而膽汁酸在脂類的消化吸收、維持膽固醇在膽汁中的溶解狀態(tài)等方面起重要作用。 現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)腦組織中含有較多?；撬?，這表明

14、其對腦的功能也有影響，可能也是一種抑制性神經(jīng)遞質(zhì)。,CO2,（五）多胺,多胺是指含有多個(gè)氨基的化合物。 精胺與精脒能促進(jìn)核酸和蛋白的生物合成，其最重要的生理功能與細(xì)胞增殖及生長相關(guān)。 臨床上試用測定病人血或尿中多胺水平來作為腫瘤輔助診斷及病情變化的生化指標(biāo)。,L-鳥氨酸,腐 胺,SAM,脫羧基SAM,CO2,CO2,精 脒,甲硫腺苷,甲硫腺苷,精 胺,二、一碳單位的代謝,（一）一碳單位 一碳單位又稱一碳基團(tuán)，是指某些氨基酸在分解代謝過程中產(chǎn)生的含有一個(gè)碳原子的有機(jī)基團(tuán)。 一碳單位主要包括：甲基（-CH3）、甲烯基（-CH2-）、甲炔基（-CH=）、甲酰基（-CHO）、羥甲基（-CH2-OH）和

15、亞氨甲基（ HN=CH-）等。,（二）一碳單位的載體,一碳單位不能游離存在，四氫葉酸是一碳單位的載體。 一碳單位由氨基酸生成的同時(shí)即結(jié)合在FH4的N5和/或N10位。 一碳單位主要來自甘氨酸、絲氨酸、色氨酸、組氨酸等。,（三）一碳單位來源和互變, 由絲氨酸和甘氨酸生成, 由組氨酸生成,N5-亞氨甲基-FH4,NH3,N5,N10-甲炔-FH4, 由色氨酸代謝生成,犬尿氨酸,HCOOH,N10-甲酰-FH4,FH4,SAM,甲基化產(chǎn)物,（四）一碳單位的生理意義,一碳單位的主要功能是參與嘌呤和嘧啶的合成，在核酸生物合成中起重要作用； N5-甲基-THF通過甲硫氨酸代謝為體內(nèi)多種活性物質(zhì)的合成提供甲

16、基； 一碳單位代謝將氨基酸代謝與一些重要物質(zhì)的生物合成聯(lián)系起來。,三、含硫氨基酸的代謝,（一）甲硫氨酸代謝, 甲硫氨酸的轉(zhuǎn)甲基作用與甲硫氨酸循環(huán),甲硫氨酸,S-腺苷甲硫氨酸,S-腺苷同型半胱氨酸,同型半胱氨酸,ATP,Pi+PPi,RH,RCH3,H2O,腺苷,N5-CH3-FH4,FH4,腺苷轉(zhuǎn)移酶,甲基轉(zhuǎn)移酶 （VitB12 ）,甲基轉(zhuǎn)移酶, 肌酸的合成,精氨酸 + 甘氨酸,鳥氨酸 + 胍乙酸,肌酸,肌酐,Pi,S-腺苷甲硫氨酸,S-腺苷同型半胱氨酸,H2O,（二）半胱氨酸與胱氨酸的代謝, 半胱氨酸與胱氨酸的互變,2. 半胱氨酸可轉(zhuǎn)變成?；撬? 活性硫酸根代謝,ATP,PPi,AMP-SO

17、3,ATP,ADP,四、芳香族氨基酸的代謝,（一）苯丙氨酸和酪氨酸的代謝,苯丙氨酸的羥化反應(yīng),O2,H2O,四氫生物喋呤,二氫生物喋呤,NADPH+H+,NADP+,苯丙氨酸羥化酶,苯丙氨酸與酪氨酸的代謝及其重要衍生物,苯丙氨酸,苯丙酮酸,酪氨酸,對羥苯丙酮酸,尿黑酸,乙酰乙酸,延胡索酸,腎上腺素,去甲腎上腺素,甲狀腺素,多巴,多巴胺,多巴醌,二羥吲哚,吲哚醌,黑色素,（二）色氨酸的代謝,色氨酸,N-甲酰犬尿氨酸,犬尿氨酸,N10-甲酰-FH4,3-羥犬尿氨酸,3-羥鄰氨苯甲酸,乙酰乙酸,丙氨酸,丙酮酸,甲酸,犬尿氨酸羥化酶,犬尿氨酸酶,尼克酸,加雙氧酶,-酮乙酸,五、支鏈氨基酸的代謝,纈氨酸,亮氨酸,異亮氨酸,-酮酸,?；鵆oA,琥珀酰CoA,-酮戊二酸,谷氨酸,轉(zhuǎn)氨酶,CoA-SH,氧化脫羧基作用,化合物,生理