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1、第十章蛋白质的分解代谢第十章蛋白质的分解代谢l第一节第一节 蛋白质的酶促降解蛋白质的酶促降解l第二节第二节 氨基酸的分解代谢氨基酸的分解代谢l第三节第三节 氨基酸分解产物的代谢氨基酸分解产物的代谢l第四节第四节 氨基酸的合成代谢氨基酸的合成代谢第第十章十章 蛋白质的酶促降解和氨基蛋白质的酶促降解和氨基酸代谢酸代谢l一、蛋白质的消化与氮平衡一、蛋白质的消化与氮平衡l 食物蛋白食物蛋白胃，胃蛋白酶胃，胃蛋白酶(pepsin)作用为小作用为小肽肽小肠，胰蛋白酶小肠，胰蛋白酶(trypsin)、胰凝乳胰凝乳(糜糜)蛋白酶蛋白酶(chymotrypsin)作用为更小短肽，肠黏作用为更小短肽，肠黏膜的二肽
2、酶膜的二肽酶(dipeptidase)、氨肽酶氨肽酶(aminopeptidase)和胰脏分泌的羧肽酶和胰脏分泌的羧肽酶(carboxypeptidase)彻底水解为各种彻底水解为各种AA肠壁肠壁细胞细胞肝脏肝脏血液血液组织、细胞。组织、细胞。第一节第一节 蛋白质的酶促降解蛋白质的酶促降解1、消消化化系系统统及及蛋蛋白白酶酶的的分分泌泌2、几种常见的蛋白水解酶、几种常见的蛋白水解酶酶酶 作用位点（或底物）作用位点（或底物）胰蛋白酶胰蛋白酶(Trypsin）Lys,Arg的羧基端的羧基端胰凝乳胰凝乳(糜糜)蛋白酶蛋白酶 (Chymotrypsin)Phe,Trp,Tyr 的羧基端的羧基端 胃蛋白
3、酶胃蛋白酶(Pepsin)Phe,Trp,Tyr的氨基端的氨基端氨肽酶氨肽酶(aminopeptidase)肽的氨基端肽的氨基端羧肽酶羧肽酶(carboxypeptidase)肽的羧基端肽的羧基端二肽酶二肽酶(dipeptidase)二肽二肽弹性蛋白酶弹性蛋白酶(elastase)各种脂肪族各种脂肪族AA形形 成的肽成的肽3、氮平衡、氮平衡（1）、氮平衡）、氮平衡 生物体吸收氮和排出氮的关系生物体吸收氮和排出氮的关系（2）、总平衡）、总平衡 生物体吸收氮等于排出氮生物体吸收氮等于排出氮（3）、正平衡）、正平衡 生物体吸收氮大于排出氮生物体吸收氮大于排出氮（4）、负平衡）、负平衡 生物体吸收氮小
4、于排出氮生物体吸收氮小于排出氮 保持机体蛋白质的正常合成，不仅要有充足保持机体蛋白质的正常合成，不仅要有充足的食物蛋白，还要注意必需的食物蛋白，还要注意必需AA的含量和配比，的含量和配比，要合理调整饮食结构，避免偏食，否则严重影要合理调整饮食结构，避免偏食，否则严重影响体内蛋白质的合成，影响健康。响体内蛋白质的合成，影响健康。二、体腔（腹腔）疾病二、体腔（腹腔）疾病（Celiac disease）消化酶不能分解小麦中水不溶性蛋白消化酶不能分解小麦中水不溶性蛋白（尤其是醇溶蛋白质，（尤其是醇溶蛋白质，gliadin）对肠衬对肠衬细胞产生不利作用，引起体腔（腹腔）细胞产生不利作用，引起体腔（腹腔）
5、疾病。疾病。三、急性胰腺炎三、急性胰腺炎（Acute pancteatitis）胰胰液液分分泌泌到到肠肠内内的的分分泌泌途途径径障障碍碍，蛋蛋白白水水解解酶酶酶酶原原预预先先成成熟熟转转变变为为催催化化的的活活性性形形式式，这这些些活活性性水水解解酶酶在在胰胰腺腺细细胞胞内内攻攻击击自自身身组组织织，损损伤伤器器官官，严严重重时时可可致致命。命。四、食物蛋白过敏四、食物蛋白过敏有时体内蛋白酶受抑制或缺失，少量有时体内蛋白酶受抑制或缺失，少量蛋白可直接被吸收进入血液，导致食物蛋白可直接被吸收进入血液，导致食物蛋白过敏。蛋白过敏。五五、组织蛋白的水解组织蛋白的水解l 组织中存在的蛋白质在组织蛋白酶
6、组织中存在的蛋白质在组织蛋白酶 的的作用下被水解为氨基酸。组织蛋白酶主作用下被水解为氨基酸。组织蛋白酶主要存在于细胞的溶酶体中。要存在于细胞的溶酶体中。六、六、植物组织中蛋白质的降解植物组织中蛋白质的降解l 植物一般无降解外源蛋白质的能力（少植物一般无降解外源蛋白质的能力（少数捕虫植物如猪笼草、捕蝇草可消化外数捕虫植物如猪笼草、捕蝇草可消化外界蛋白质），植物可分解自身组织的蛋界蛋白质），植物可分解自身组织的蛋白质，特别是在植物代谢旺盛的组织和白质，特别是在植物代谢旺盛的组织和器官和种子萌发时，蛋白质被自身的蛋器官和种子萌发时，蛋白质被自身的蛋白酶白酶 分解。分解。返回第二节、氨基酸的分解代谢第
7、二节、氨基酸的分解代谢l一、脱氨（基）作用（一、脱氨（基）作用（Deamination）氨基酸失去氨基的作用，包括：氨基酸失去氨基的作用，包括：1、氧化脱氨，动、植物中普遍存在；、氧化脱氨，动、植物中普遍存在；2、非氧化脱氨，微生物中，不普遍。、非氧化脱氨，微生物中，不普遍。3、转氨基作用、转氨基作用 4、联合脱氨基作用、联合脱氨基作用 四种方式四种方式动物的脱氨主要发生在肝脏中。动物的脱氨主要发生在肝脏中。脱氨（基）作用脱氨（基）作用 AA oxidase 2AA+O22Ketoacid+2NH3 （一）、（一）、氧化脱氨氧化脱氨 由由氨氨基基酸酸氧氧化化酶酶催催化化，酶酶是是一一种种黄黄素
8、素蛋蛋白白:主主要有：要有：1L-AA氧氧化化酶酶（L-aa oxidase），分分布布不不广广、活活力力低低，一一类类以以FAD为为辅辅基基、另另一一类类以以FMN为为辅辅基基（人人和和动动物物）。对对Gly;L-Ser,L-Thr;L-Glu,L-Asp;Lys,Arg,Ornithine无作用。无作用。2D-AA氧氧化化酶酶（D-aa oxidase），以以FAD为为辅基，分布广，但作用不大。辅基，分布广，但作用不大。3氧化专一氧化专一aa的酶的酶3、氧化专一氨基酸的酶、氧化专一氨基酸的酶（1）、甘甘 氨氨 酸酸 氧氧 化化 酶酶（Gly Oxidase）Gly+1/2O2Glyoxyl
9、ate+NH3（2）、D-天天 冬冬 氨氨 酸酸 氧氧 化化 酶酶（D-Asp Oxidase）Asp+1/2O2Oxaloacetate+NH33、氧化专一氨基酸的酶、氧化专一氨基酸的酶（3）、L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶（L-Glu DehyDrogenase）L-Glu dHEL-Glu+NAD(P)+-ketoglutarate+NH3+NAD(P)H+H+味精生产发酵菌的味精生产发酵菌的L-Glu dHE活力非活力非常高，利用糖代谢的中间产物常高，利用糖代谢的中间产物-ketoglutarate发酵生产味精，发酵生产味精，NADPH来来自于异柠檬酸脱氢。自于异柠檬酸脱氢。L-谷氨酸脱
10、氢酶（谷氨酸脱氢酶（Glu dHE）Glu dHE催化的反应催化的反应（二）、（二）、转氨（基）作用转氨（基）作用（Transamination）由由转转氨氨酶酶（Transaminase）催催化化，一一个个L-aa的的-NH3转转移移到到一一个个-酮酮酸酸上上使使之之变变成成相相应应的的-aa，自自身身转转变变为为相相应应的的-酮酮酸酸。酶酶均均以以磷磷酸酸吡哆醛为辅基。吡哆醛为辅基。Lys,Arg,Thr,Pro不能通过转氨酶转氨。不能通过转氨酶转氨。GPTGlu+PyAla+-ketoglutaric acid GOTGlu+oxaloacetateAsp+-ketoglutaric a
11、cid 1、转转氨氨作用作用（Transamination)2、转转氨氨作作用用机机理理3、VitB64、磷磷酸酸吡吡哆哆醛醛与与氨氨基基酸酸代代谢谢5、PLP作作用用机机理理6、PLP与与Asp氨基转移酶氨基转移酶7、PLP与与Asp氨基转移酶氨基转移酶（三）、（三）、联合脱氨作用联合脱氨作用（United Deamination）氨氨基基酸酸脱脱氨氨通通过过转转氨氨作作用用和和L-Glu dHE催催化化的的Glu氧氧化化脱脱氨氨作作用用联联合合完完成成。弥弥补补L-aa oxidase分分布布少少、活活力力低低的的缺缺陷陷。广广泛泛存存在在，但但并并不不是是所所有有组组织织细细胞胞的的主主
12、要脱氨方式。要脱氨方式。1、联合脱氨、联合脱氨（United Deamination)2、联合脱氨作用、联合脱氨作用（United Deamination）嘌嘌呤呤核核苷苷酸酸循循环环的的联联合合脱脱氨氨作作用用，次次黄黄嘌嘌呤呤核核苷苷一一磷磷酸酸(IMP)与与Asp形形成成腺腺苷苷酸酸代代琥琥珀珀酸酸(adenylosuccinate)，再再经经裂裂合合酶酶分分解解AMP和和延延胡胡索索酸酸，AMP水水解解产产生生游游离离NH3和和IMP。骨骨骼骼肌肌、心心肌肌、肝肝脏及脑中主要的脱氨方式。脏及脑中主要的脱氨方式。腺苷酸的联合脱氨腺苷酸的联合脱氨四四、脱脱酰酰胺胺作作用用二、脱羧（基）作用
13、二、脱羧（基）作用（Decarboxylation）脱脱羧羧酶酶（Decarboxylase）催催化化生生成成相相应应的的一一级级胺胺，放放出出CO2，反反应应需需要要磷磷酸酸吡吡哆哆醛醛，作作用用专专一一性性很很高高，一一般般一一种种氨氨基基酸酸只只有有一一种种脱脱羧羧酶酶，且且只只对对L-型型氨氨基基酸酸起起作用，只有作用，只有His脱羧酶不需要辅酶。脱羧酶不需要辅酶。Hishistamine（降血压、刺激胃酸分泌）降血压、刺激胃酸分泌）Tyrtyramine(升高血压）升高血压）Glu-氨基丁酸氨基丁酸（神经介质）（神经介质）1、脱、脱羧羧作用机理作用机理返回第三节、氨基酸分解产物的代谢
14、第三节、氨基酸分解产物的代谢l一、氨的转运一、氨的转运l 主要是通过谷氨酰胺（主要是通过谷氨酰胺（Gln），），多数动多数动物细胞有谷氨酰胺合成酶（物细胞有谷氨酰胺合成酶（Gln synthetase），），该酶催化该酶催化 NH3+Glu+ATPGln+ADP+Pi。lGln运送到肝脏，谷氨酰胺酶运送到肝脏，谷氨酰胺酶（glutaminase）催化其裂解，释放催化其裂解，释放NH4+。1、谷谷氨氨酰酰胺胺在在血血液液中中转转移移氨氨2、氨的转运、氨的转运肌肉中利用肌肉中利用Ala将氨运送到肝脏，即将氨运送到肝脏，即Glc-Ala cycle，循环中氨在循环中氨在Glu dHE作用作用下转变为
15、下转变为Glu，进一步在进一步在GPT的作用下把的作用下把氨转移给氨转移给Py生成生成Ala，Ala随血液运送到随血液运送到肝脏，在肝脏肝脏，在肝脏GPT作用下转回到作用下转回到Py和和Glu。肌肉中肌肉中Py由糖酵解提供，肝脏中多余的由糖酵解提供，肝脏中多余的Py可异生为可异生为Glc。葡葡萄萄糖糖-丙丙氨氨酸酸循循环环Ala循环循环二、氨的排泄二、氨的排泄1.排排氨氨，氨氨经经Gln运运送送到到排排泄泄部部位位（如如鱼鱼鳃鳃），Gln酶裂解出游离氨借助扩散运动排出体外。酶裂解出游离氨借助扩散运动排出体外。2.排尿素排尿素尿素（鸟氨酸）循环。尿素（鸟氨酸）循环。3.排排尿尿酸酸，爬爬虫虫类类
16、和和鸟鸟类类以以尿尿酸酸作作为为氨氨的的主主要要排排泄泄形形式式（灵灵长长类类、鸟鸟类类和和陆陆生生爬爬虫虫类类嘌嘌呤呤代代谢谢的产物也是尿酸）。的产物也是尿酸）。4.自自然然界界还还有有许许多多排排氨氨方方式式，蜘蜘蛛蛛以以鸟鸟嘌嘌呤呤作作为为氨氨基基氮氮的的排排泄泄方方式式；许许多多鱼鱼类类以以氧氧化化三三甲甲胺胺排排氮氮；高高等等植植物物则则以以Gln和和Asn的的形形式式把把氨氨基基氮氮储储存于体内。存于体内。1、生成、生成Gln解除氨解除氨-酮戊二酮戊二酸酸谷氨酸谷氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺2、氨的去路、氨的去路尿素循环尿素循环（鸟氨酸循环）（鸟氨酸循环）Hans Krebs,Kurt H
17、ehseleit(1932)发现，发现，氨基酸代谢产生的氨在肝脏中代谢为尿氨基酸代谢产生的氨在肝脏中代谢为尿素解毒，必须有精氨酸酶（素解毒，必须有精氨酸酶（Arginase），），水解精氨酸为尿素而实现在肝脏中解除水解精氨酸为尿素而实现在肝脏中解除氨的毒性。氨的毒性。尿素循环及氨进入循环的反应尿素循环及氨进入循环的反应尿尿素素循循环环（1）、氨）、氨甲酰甲酰磷酸合成磷酸合成羧羧甲甲基基磷磷酸酸合合成成酶酶催催化化的的反反应应氨甲酰氨甲酰磷酸合成酶缺失的补救磷酸合成酶缺失的补救（2）、瓜氨酸合成）、瓜氨酸合成（3）精）精氨氨琥珀酸合成琥珀酸合成（4）、）、Arg的合成的合成（5）、）、Arg裂解
18、生成尿素裂解生成尿素（6）、尿素循环与）、尿素循环与TCA（7）、尿素循环与）、尿素循环与TCA的连接的连接（8）肝昏迷（）肝昏迷（Hepatic coma）肝脏病变不能解除肝脏病变不能解除AA代谢产生的氨代谢产生的氨的毒性，一般通过在脑中与的毒性，一般通过在脑中与Glu形成形成Gln实现解毒，实现解毒，Glu用于解毒，须消耗用于解毒，须消耗TCA的的中间产物中间产物-酮戊二酸而导致酮戊二酸而导致TCA中间产中间产物的流失，阻滞物的流失，阻滞TCA的进行，影响脑中的进行，影响脑中能量代谢，造成肝昏迷。能量代谢，造成肝昏迷。三、氨基酸碳骨架的氧化途径三、氨基酸碳骨架的氧化途径人体人体10-15%
19、的能量来自于氨基酸的氧的能量来自于氨基酸的氧化分解，氨基酸的碳架以化分解，氨基酸的碳架以5种产物形式进种产物形式进入入TCA（分别为分别为Py or Acetyl CoA,-Ketoglutaric acid,Succinyl CoA,Fumarate,Oxaloacetate）彻底氧化为彻底氧化为H2O和和CO2、还可以糖元异生或生酮。还可以糖元异生或生酮。1、氨氨基基酸酸进进入入TCA的的进进入入点点总总图图2、十十种种氨氨基基酸酸分分解解为为乙乙酰酰-CoA：其其中中的的5种种通通过过丙丙酮酮酸酸转转变变为为乙乙酰酰-CoA3、氨氨基基酸酸碳碳架架的的氧氧化化部分生物中部分生物中4、AA
20、转变为转变为Py5、AA变为变为-酮戊二酸酮戊二酸6、AA变为琥珀酰变为琥珀酰CoA7、氨氨基基酸酸转转变变为为谷谷氨氨酸酸四、氨基酸向糖和脂的转变四、氨基酸向糖和脂的转变l1、生生糖糖氨氨基基酸酸（Glycogenic AA），分分解解产产 物物 为为 糖糖 代代 谢谢 的的 中中 间间 物物，如如 Py,Oxaloacetate,-Ketoglutaric acid,Fumarate 等。等。15AAs。l2、生生酮酮氨氨基基酸酸（Ketogenic AA），分分解解产产物为物为Acetyl CoA,或或Acetoacetate。Leu。l3、生糖兼生酮氨基酸生糖兼生酮氨基酸 Ile,Ly
21、s,Phe,Tyr。生生糖糖生生酮酮氨氨基基酸酸总总图图乙乙酰酰乙乙酰酰COA酮体酮体五、氨基酸和一碳单位五、氨基酸和一碳单位（一）、一碳单位（一）、一碳单位（One Carbon Unit）1、Gly与一碳单位与一碳单位2、Thr,Ser与一碳单位与一碳单位3、His与一碳单位与一碳单位4、Met与一碳单位与一碳单位5、活化甲基循环中、活化甲基循环中Met和和SAM的合成的合成（二）、（二）、一碳转移反应中重要的一碳转移反应中重要的酶辅助因子酶辅助因子（三）、一碳单位与生物合成（三）、一碳单位与生物合成一碳单位与生物合成一碳单位与生物合成（四四）、四四氢氢叶叶酸酸与与一一碳碳单单位位的的转转
22、变变1、四、四氢氢叶酸（叶酸（FH4）2、四四氢氢叶叶酸酸的的反反应应部部位位3、四四氢氢叶叶酸酸与与一一碳碳单单位位4、Met生成生成SAM5、SAM的模型的模型6、SAM提供甲基提供甲基7、甲基、甲基FH4与与Met8、Ser-Gly与与甲甲基基9、甲甲基基循循环环返回第四节、氨基酸的合成代谢第四节、氨基酸的合成代谢 氨氨基基酸酸合合成成总总图图一、以丙酮酸为前体合成的氨基酸一、以丙酮酸为前体合成的氨基酸丙酮酸丙酮酸二二、以、以-酮戊二酸为前体酮戊二酸为前体合成的氨基酸合成的氨基酸1 -酮戊二酸酮戊二酸酮戊二酸酮戊二酸三、以草酰乙酸为前体三、以草酰乙酸为前体合成的氨基酸合成的氨基酸1草酰乙
23、酸草酰乙酸以以丙丙酮酮酸酸、-酮酮戊戊二二酸酸、草草酰酰乙乙酸酸为为前前体体合合成成氨氨基基酸酸四、以磷酸烯醇式丙酮酸（四、以磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）及赤酮及赤酮糖为前体合成的氨基酸糖为前体合成的氨基酸PEP 4-磷酸赤磷酸赤藓糖藓糖以以PEP及及赤赤酮酮糖糖为为前前体体合合成成的的氨氨基基酸酸以以PEP及赤酮糖为前体及赤酮糖为前体合成的氨基酸合成的氨基酸五、以五、以3-p-甘油酸为前体甘油酸为前体合成的氨基酸合成的氨基酸以以3-p-甘甘油油酸酸为为前前体体合合成成的的氨氨基基酸酸六、以六、以5-p-核糖为前体合成核糖为前体合成His七、个别氨基酸的合成七、个别氨基酸的合成1、Ser的合成的
24、合成2、Glu合成合成Pro3、His合合成成Glu4、三三种种非非必必需需氨氨基基酸酸和和六六种种必必需需氨氨基基酸酸由由草草酰酰乙乙酸酸和和丙丙酮酮酸酸合合成成5、Gly,Ser代代谢谢6、甘氨酸的两个代谢命运、甘氨酸的两个代谢命运7、丝氨酸与甘氨酸、丝氨酸与甘氨酸8、分分枝枝氨氨基基酸酸代代谢谢9、分分枝枝氨氨基基酸酸代代谢谢110、分分枝枝氨氨基基酸酸代代谢谢2八、槭糖尿病（八、槭糖尿病（Maple Sugar Urine Disease,MSUD）遗传性疾病，三个分枝氨基酸分解代遗传性疾病，三个分枝氨基酸分解代谢障碍所致，患者智力发育不全、尿中谢障碍所致，患者智力发育不全、尿中出现三
25、个分枝氨基酸及其相应的酮酸。出现三个分枝氨基酸及其相应的酮酸。先天缺乏先天缺乏-keto acid decarboxylase(也叫也叫dHE)（催化催化-keto acid的氧化脱羧），的氧化脱羧），分枝氨基酸生成酮酸后只有氧化脱羧途分枝氨基酸生成酮酸后只有氧化脱羧途径可走。径可走。Trp作为前体作为前体Phe羟羟化化为为Tyr二氢二氢蝶呤转变为醌式二氢蝶呤蝶呤转变为醌式二氢蝶呤Phe分分解解为为乙乙酰酰乙乙酸酸Phe,Tyr代谢代谢九、苯丙酮尿症九、苯丙酮尿症（Phenylketonuria,PKU）患者血及尿中患者血及尿中Phe及苯丙酮酸浓度高，及苯丙酮酸浓度高，患者智力低下，多停留在儿
26、童阶段，肤患者智力低下，多停留在儿童阶段，肤发颜色较浅，血中肾上腺素（发颜色较浅，血中肾上腺素（Adrenalin）也低。先天缺乏也低。先天缺乏Phe 羟化羟化酶酶（hydroxylase）。）。1、苯苯丙丙酮酮症症的的苯苯丙丙氨氨酸酸代代谢谢十、白化病（白化病（Albinism）缺乏缺乏Tyrosinase(Tyr 3-单氧酶单氧酶)，Tyr不能生成黑色素。不能生成黑色素。Phe,Tyr代谢缺陷代谢缺陷影响氨基酸代谢的人类影响氨基酸代谢的人类遗传疾病遗传疾病Tyr合成黑色素、多巴合成黑色素、多巴Tyr合成肾上腺素等合成肾上腺素等Tyr合成吲哚乙酸合成吲哚乙酸Arg合成磷酸肌酸合成磷酸肌酸His合成组胺合成组胺鸟氨酸合成腐胺、鸟氨酸合成腐胺、亚精胺、精胺亚精胺、精胺Glu合成合成GABACys合成牛磺酸合成牛磺酸返回