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1、关于蛋白关于蛋白质降解与氨降解与氨基酸代基酸代谢(4)第1页，讲稿共113张，创作于星期三1111 蛋白质的降解与氨基酸代谢一、蛋白质的降解二、氨基酸的分解代谢三、氨基酸的合成代谢第2页，讲稿共113张，创作于星期三 （1）选择：异常蛋白、正常调节蛋白和酶。）选择：异常蛋白、正常调节蛋白和酶。（2）意义：清除异常蛋白；细胞对代谢进行调控的一种方式。（3）蛋白质的周转速度：体内蛋白质处于不断降解和合）蛋白质的周转速度：体内蛋白质处于不断降解和合成的动态平衡。成的动态平衡。一、蛋白质的降解(一）细胞内一）细胞内蛋白质降解蛋白质降解第3页，讲稿共113张，创作于星期三 周转速度用半寿期（周转速度用半
2、寿期（t1/2 1/2）表示。成人每天有总体蛋白成人每天有总体蛋白1%1%2%被降解、更新。人血浆蛋白人血浆蛋白t1/21/2约10d10d，肝脏的t t1/2约约18d8d，结缔组织t1/2约约180d，许多关键性的调节酶的t t1/2 均很短。第4页，讲稿共113张，创作于星期三 （4）选择性降解的特点 居于重要代谢调控位点的酶或调节蛋白，降解速居于重要代谢调控位点的酶或调节蛋白，降解速度快（短寿蛋白多是调节蛋白或调节酶）。度快（短寿蛋白多是调节蛋白或调节酶）。“持家蛋白”的降解速度慢（长寿蛋白多是持的降解速度慢（长寿蛋白多是持家蛋白）。家蛋白）。蛋白质的降解速度受到细胞营养及激素状态的调
3、节，蛋白质的降解速度受到细胞营养及激素状态的调节，营养缺乏，周转速度加快。营养缺乏，周转速度加快。第5页，讲稿共113张，创作于星期三v 真核生物中蛋白质的降解有两条途径真核生物中蛋白质的降解有两条途径 v 不依赖ATPv 利用组织蛋白酶利用组织蛋白酶(cathepsin)降解外源性蛋白、膜蛋白和长寿命的细胞内蛋白 依赖泛素依赖泛素(ubiquitin)(ubiquitin)的降解过程的降解过程 溶酶体内降解过程溶酶体内降解过程v 依赖依赖ATPv 降解异常蛋白和短寿命蛋白降解异常蛋白和短寿命蛋白（二）蛋白质降解反应机制（二）蛋白质降解反应机制第6页，讲稿共113张，创作于星期三v最初的一些研
4、究发现，蛋白质的降解不需要能量，不过，最初的一些研究发现，蛋白质的降解不需要能量，不过，2020世纪世纪5050年代科学家却发现，同样的蛋白质在细胞外降解不需年代科学家却发现，同样的蛋白质在细胞外降解不需要能量，而在细胞内降解却需要能量。要能量，而在细胞内降解却需要能量。2020世纪世纪7070年代末年代末8080年年代初，代初，阿龙阿龙切哈诺沃、阿夫拉姆切哈诺沃、阿夫拉姆赫什科和欧文赫什科和欧文罗斯罗斯进行进行了一系列研究，提出泛素调节的蛋白质降解过程了一系列研究，提出泛素调节的蛋白质降解过程v20042004年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖 第7页，讲稿共113张，创作于星期三v“通过发现蛋白
5、质管理系统，阿龙通过发现蛋白质管理系统，阿龙切哈诺沃、阿夫拉姆切哈诺沃、阿夫拉姆赫什科赫什科和美国科学家欧文和美国科学家欧文罗斯让我们从分子的层面上来理解细胞控制一罗斯让我们从分子的层面上来理解细胞控制一些非常重要的生化过程成为了可能，这些重要的生化过程包括：些非常重要的生化过程成为了可能，这些重要的生化过程包括：细胞循环、脱氧核糖核酸（细胞循环、脱氧核糖核酸（DNADNA）修复、基因复制和新生蛋白质的）修复、基因复制和新生蛋白质的质量控制等。像这类有关受控蛋白质死亡的新知识还有助于解释质量控制等。像这类有关受控蛋白质死亡的新知识还有助于解释免疫系统是如何工作的，而免疫系统的某些缺陷将导致各种
6、各样免疫系统是如何工作的，而免疫系统的某些缺陷将导致各种各样的疾病，包括某种形式的癌症。的疾病，包括某种形式的癌症。”第8页，讲稿共113张，创作于星期三v生物体内存在着两类蛋白质降解过程，一种是不需要生物体内存在着两类蛋白质降解过程，一种是不需要能量的，这一过程只需要蛋白质降解酶参与；另一种能量的，这一过程只需要蛋白质降解酶参与；另一种则需要能量，它是一种高效率、指向性很强的降解过则需要能量，它是一种高效率、指向性很强的降解过程。程。v被称为泛素的多肽就像标签一样，被贴上标签的蛋白质被称为泛素的多肽就像标签一样，被贴上标签的蛋白质就会被运送到细胞内的就会被运送到细胞内的“垃圾处理厂垃圾处理厂
7、”，在那里被降，在那里被降解解。第9页，讲稿共113张，创作于星期三泛素泛素v76个氨基酸的小分子蛋白(8.5kD)v普遍存在于真核生物而得名v一级结构高度保守（酵母与人只差3个氨基酸）1.泛素化(ubiquitination)泛素与选择性被降解蛋白质形成共价连接，并使其激活。2.蛋白酶体(proteasome)对泛肽化蛋白质的降解v 泛素介导的蛋白质降解过程第10页，讲稿共113张，创作于星期三v细胞中存在着细胞中存在着E1E1、E2E2和和E3E3三种酶，它们各有分工。三种酶，它们各有分工。vE1E1负责激活泛素分子。泛素分子被激活后就被运负责激活泛素分子。泛素分子被激活后就被运送到送到E
8、2E2上，上，E2E2负责把泛素分子绑在需要降解的蛋白质上。负责把泛素分子绑在需要降解的蛋白质上。vE3E3具有辨认指定蛋白质的功能。具有辨认指定蛋白质的功能。当当E2E2携带着泛素分子在携带着泛素分子在E3E3的指引下接近指定的指引下接近指定蛋白质时，蛋白质时，E2E2就把泛素分子绑在指定蛋白质上。就把泛素分子绑在指定蛋白质上。这一过程不断重复，指定蛋白质上就被绑的泛素这一过程不断重复，指定蛋白质上就被绑的泛素分子达到一定数量后，指定蛋白质就被运送到细分子达到一定数量后，指定蛋白质就被运送到细胞内的一种称为蛋白酶体的结构中。胞内的一种称为蛋白酶体的结构中。第11页，讲稿共113张，创作于星期
9、三泛素化过程泛素化过程E E1 1：泛素活化酶，：泛素活化酶，需要需要ATPATP能量能量 E E2 2：泛素携带蛋白：泛素携带蛋白E E3 3：泛素蛋白连接酶：泛素蛋白连接酶泛素泛素CO-O+HS-E1ATPAMP+PPi泛素泛素COS E1HS-E2HS-E1泛素泛素COS E2泛素泛素COS E1被降解被降解蛋白质蛋白质HS-E2泛素泛素COS E2泛素泛素CNH 被降解蛋白质被降解蛋白质OE3转移到-赖氨酸的-氨基上，形成一个异肽键第12页，讲稿共113张，创作于星期三蛋白质降解的泛素途径蛋白质降解的泛素途径E1-S-E1-S-E1-SHE1-SHE2-S-E2-S-E1-SHE1-S
10、HE2-SHE2-SHE2-SHE2-SHATP AMP+PPiATP AMP+PPiE3E3多多多多泛肽化蛋白泛肽化蛋白泛肽化蛋白泛肽化蛋白ATPATP2626S S蛋白酶体蛋白酶体蛋白酶体蛋白酶体2020S S蛋白酶体蛋白酶体蛋白酶体蛋白酶体ATPATP1 19S9S调节亚基调节亚基调节亚基调节亚基去折叠去折叠去折叠去折叠水解水解水解水解E1E1E1E1：泛肽激活酶：泛肽激活酶：泛肽激活酶：泛肽激活酶 E2E2E2E2：泛肽载体蛋白：泛肽载体蛋白：泛肽载体蛋白：泛肽载体蛋白 E3E3E3E3：泛肽：泛肽：泛肽：泛肽-蛋白质连接酶蛋白质连接酶蛋白质连接酶蛋白质连接酶（ubiquitin）第1
11、3页，讲稿共113张，创作于星期三v蛋白酶体是一个桶状结构，通常一个人体细胞中蛋白酶体是一个桶状结构，通常一个人体细胞中含有含有3 3万个蛋白酶体，经过它的处理，蛋白质就被万个蛋白酶体，经过它的处理，蛋白质就被切成由切成由7 7至至9 9个氨基酸组成的短链。这一过程需要个氨基酸组成的短链。这一过程需要消耗能量。消耗能量。v泛素调节的蛋白质降解过程如同一位重要的质量泛素调节的蛋白质降解过程如同一位重要的质量监督员，通过它的严格把关，通常有监督员，通过它的严格把关，通常有3030新合成新合成的蛋白质没有通过质检，而被销毁。的蛋白质没有通过质检，而被销毁。第14页，讲稿共113张，创作于星期三蛋白质
12、降解的蛋白质降解的N-N-末端规则末端规则vN-endrule:天然蛋白被选定为降解蛋白质具有一定的结构天然蛋白被选定为降解蛋白质具有一定的结构特征，被称为特征，被称为N-N-末端规则。末端规则。N-Asp,Arg,Leu,Lys,PheN-Asp,Arg,Leu,Lys,Phe残基的蛋白质半衰期残基的蛋白质半衰期2 2，3 3分钟分钟N-Ala,Gly,Met,Ser,Val N-Ala,Gly,Met,Ser,Val 原核原核10h,10h,真核真核20h20h第15页，讲稿共113张，创作于星期三（二）外源蛋白酶促降解（二）外源蛋白酶促降解蛋白质的营养功能蛋白质的营养功能1.1.是构成组
13、织细胞的重要成分是构成组织细胞的重要成分,并维持组织细胞的生长、修并维持组织细胞的生长、修补和更新。补和更新。2.2.转变为生理活性分子，参与多种重要的生理活动及物质代谢转变为生理活性分子，参与多种重要的生理活动及物质代谢的调控的调控 催化（酶）、免疫（抗原及抗体）、运动（肌肉）、催化（酶）、免疫（抗原及抗体）、运动（肌肉）、物质转运（载体）、凝血（凝血系统）、调节代谢（激素）物质转运（载体）、凝血（凝血系统）、调节代谢（激素）等。等。3.3.氧化供能：氧化供能：4.1kcal(17.19kj)/g4.1kcal(17.19kj)/g4.1kcal(17.19kj)/g4.1kcal(17.1
14、9kj)/g。人体每日人体每日18%18%能量由蛋能量由蛋白质提供。白质提供。第16页，讲稿共113张，创作于星期三v v氨基酸代谢库氨基酸代谢库氨基酸代谢库氨基酸代谢库(metabolic pool)(metabolic pool)(metabolic pool)(metabolic pool)食物蛋白经消化吸收的氨基酸（外源性氨基酸）与体内组织蛋白降食物蛋白经消化吸收的氨基酸（外源性氨基酸）与体内组织蛋白降解产生的氨基酸（内源性氨基酸）混在一起，分布于体内各处参与解产生的氨基酸（内源性氨基酸）混在一起，分布于体内各处参与代谢，称为氨基酸代谢库。代谢，称为氨基酸代谢库。第17页，讲稿共113
15、张，创作于星期三氨基酸代谢库氨基酸代谢库(metabolic pool)食物蛋白质食物蛋白质消化吸收消化吸收组织蛋白质组织蛋白质分解分解合成合成合成合成脱氨基作用脱氨基作用NH3-酮酸酮酸尿素尿素糖糖氧化供能氧化供能酮体酮体脱羧基作用脱羧基作用CO2胺类胺类其他含氮化合物其他含氮化合物(purine,pyrimide)转变转变氨基酸代谢的通路第18页，讲稿共113张，创作于星期三v必必需需氨氨基基酸酸八八种种：赖赖氨氨酸酸（Lys）、色色氨氨酸酸（Trp）、苯苯丙丙氨氨酸酸（Phe）、蛋蛋氨氨酸酸（Met）、苏苏氨氨酸酸（Thr）、亮亮氨氨酸酸（Leu）、异亮氨酸（异亮氨酸（Ile）、缬氨酸（
16、）、缬氨酸（Val）。）。vMet Trp Lys Val Ile Leu Phe Thr “假假 设设 来来 借借 一一 两两 本本 书书”v由于酪氨酸在体内需由苯丙氨酸为原料来合成，半胱氨酸由于酪氨酸在体内需由苯丙氨酸为原料来合成，半胱氨酸必需以蛋氨酸为原料来合成，故这两种氨基酸被称为必需以蛋氨酸为原料来合成，故这两种氨基酸被称为半必半必需氨基酸需氨基酸。必需氨基酸和半必需氨基酸二、氨基酸的分解代谢第19页，讲稿共113张，创作于星期三氨基酸的代谢特殊分解代谢特殊分解代谢特殊侧链的分解代谢特殊侧链的分解代谢氨基酸的氨基酸的分解代谢分解代谢脱羧脱羧CO2+胺胺一般分解代谢一般分解代谢脱氨脱氨
17、NH3+-酮酸酮酸尿素尿素oror合成原料合成原料糖、脂类糖、脂类第20页，讲稿共113张，创作于星期三氨基酸代谢概况氨基酸代谢概况食物蛋白质食物蛋白质氨基酸氨基酸特殊途径特殊途径-酮酸酮酸糖及其代谢糖及其代谢中间产物中间产物脂肪及其代谢中脂肪及其代谢中间产物间产物TCATCA鸟氨酸鸟氨酸循环循环NHNH4 4+NHNH4 4+NHNH3 3COCO2 2H H2 2OO体蛋白体蛋白尿素尿素尿酸尿酸激素激素卟啉卟啉尼克酰氨尼克酰氨衍生物衍生物肌酸胺肌酸胺嘧啶嘧啶嘌呤嘌呤生物固氮生物固氮硝酸还原硝酸还原（次生物质代谢）（次生物质代谢）COCO2 2胺胺第21页，讲稿共113张，创作于星期三2.1
18、 2.1 氨基酸的脱氨基作用氨基酸的脱氨基作用定义定义指氨基酸脱去氨基生成相应指氨基酸脱去氨基生成相应-酮酸的过程。酮酸的过程。主要在主要在肝、肾中进行肝、肾中进行脱氨基脱氨基方式方式氧化脱氨基氧化脱氨基转氨基作用转氨基作用联合脱氨基联合脱氨基非氧化脱氨基非氧化脱氨基 转氨基和氧化脱氨基偶联转氨基和氧化脱氨基偶联转氨基和嘌呤核苷酸循环偶联转氨基和嘌呤核苷酸循环偶联第22页，讲稿共113张，创作于星期三 2.1.12.1.1.氧化脱氨基作用氧化脱氨基作用v定义：定义：氨基酸在酶的催化下脱去氨基生成相应氨基酸在酶的催化下脱去氨基生成相应的的-酮酸的过程称为氧化脱氨基作用。主要有以酮酸的过程称为氧化
19、脱氨基作用。主要有以下两种类型下两种类型：v(1)(1)氨基酸脱氢酶（不需氧）氨基酸脱氢酶（不需氧）L-L-谷氨酸谷氨酸NHNH3 3-酮戊二酸酮戊二酸NAD(P)NAD(P)+NAD(P)H+HNAD(P)H+H+H H2 2O O-亚氨基戊二酸亚氨基戊二酸催化酶：催化酶：L-L-谷氨酸谷氨酸脱氢酶脱氢酶第23页，讲稿共113张，创作于星期三L-L-谷氨酸脱氢酶的特点谷氨酸脱氢酶的特点v a.a.活性高、分布广（肝、肾、脑）。活性高、分布广（肝、肾、脑）。v b.b.特异性高（骨骼肌、心肌活性低），是使特异性高（骨骼肌、心肌活性低），是使氨基酸直接脱去氨基的活力最强的酶。氨基酸直接脱去氨基的
20、活力最强的酶。v c.c.是一种变构酶，是一种变构酶，GTPGTP、ATPATP是变构抑制剂，是变构抑制剂，GDPGDP、ADPADP是变构激活剂。当是变构激活剂。当ATPATP、GTPGTP不足时，谷不足时，谷氨酸的氧化脱氨会加速进行，有利于氨基酸分解氨酸的氧化脱氨会加速进行，有利于氨基酸分解供能（动物供能（动物10%10%的能量）。的能量）。v d.d.可逆反应，当可逆反应，当NAD+NAD+和和NADHNADH浓度相等时，平浓度相等时，平衡实际上有利于谷氨酸合成。但要求有较大浓度衡实际上有利于谷氨酸合成。但要求有较大浓度的的NH3NH3。v e.e.逆反应是工业生产味精的一个重要反应。逆
21、反应是工业生产味精的一个重要反应。第24页，讲稿共113张，创作于星期三（2 2）氨基酸氧化酶（氨基酸氧化酶（需氧）需氧）R-C-COO-|O-酮酸酮酸-氨基酸氨基酸 R-CH-COO-|NH+3 H2O+O2H2O2 氨基酸氧化酶（氨基酸氧化酶（FAD、FMN）+NH3第25页，讲稿共113张，创作于星期三-氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶 辅酶：辅酶：FMNFMN、FADFAD（人和动物）（人和动物）特点：专一性强，活性低，最适特点：专一性强，活性低，最适pH10pH10 对下列对下列aaaa不起作用：不起作用：GlyGly、-羟羟aaaa（SerSer、ThrThr）、二羧基）、二羧基aaaa（
22、GluGlu、AspAsp）、二氨基）、二氨基aa aa（LysLys、ArgArg）D-D-氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶 辅酶：辅酶：FAD FAD 特点：有些细菌、霉菌和动物肝、肾细胞中有此酶，可广谱性地催化特点：有些细菌、霉菌和动物肝、肾细胞中有此酶，可广谱性地催化D-D-aaaa脱氨，但脱氨，但D-aaD-aa少，作用不大。少，作用不大。第26页，讲稿共113张，创作于星期三2.1.2 2.1.2 转氨基作用转氨基作用(transamination)(transamination)1 1）定义）定义在在转转氨氨酶酶(transaminase)(transaminase)的的作作用用下下，某
23、某一一氨氨基基酸酸的的-氨氨基基转转移移到到另另一一种种-酮酮酸酸的的酮酮基基上上，生生成成相相应应的的氨氨基基酸酸，原原来来的的氨氨基基酸酸则则转转变变成成-酮酮酸酸的的过程。过程。第27页，讲稿共113张，创作于星期三 2）反应式v 特点：没有游离的氨产生，但特点：没有游离的氨产生，但改变改变了氨基酸代谢库了氨基酸代谢库中各种中各种氨基酸的比例氨基酸的比例。第28页，讲稿共113张，创作于星期三3 3）转氨酶v转氨酶以转氨酶以磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛(胺胺)为辅酶，携带为辅酶，携带-NH-NH2 2。v转转氨氨基基作作用用可可以以在在各各种种氨氨基基酸酸与与-酮酮酸酸之之间间普普遍遍进进行行。
24、除除GlyGly，LysLys，ThrThr，ProPro外外，均均可可参参加加转转氨氨基作用。基作用。v转氨基存在于一切动物组织中。转氨基存在于一切动物组织中。第29页，讲稿共113张，创作于星期三v较为重要的转氨酶有：较为重要的转氨酶有：a.a.丙氨酸氨基转移酶丙氨酸氨基转移酶，又称为谷丙转氨酶（，又称为谷丙转氨酶（ALTALT、GPTGPT）。）。催化丙氨酸与催化丙氨酸与-酮戊二酸之间的氨基移换反应，为可逆反应。酮戊二酸之间的氨基移换反应，为可逆反应。该酶在该酶在肝脏中肝脏中活性较高，在肝脏疾病时，可引起血清中活性较高，在肝脏疾病时，可引起血清中ALTALT活性明活性明显升高。显升高。A
25、LTALT丙氨酸丙氨酸 +-+-酮戊二酸酮戊二酸 丙酮酸丙酮酸 +谷氨酸谷氨酸 第30页，讲稿共113张，创作于星期三b.b.天冬氨酸氨基转移酶天冬氨酸氨基转移酶，又称为谷草转氨酶（，又称为谷草转氨酶（ASTAST、GOTGOT）。）。催催化化天天冬冬氨氨酸酸与与-酮酮戊戊二二酸酸之之间间的的氨氨基基移移换换反反应应，为为可可逆逆反反应应。该该酶酶在在心肌心肌中活性较高，故在心肌疾患时，血清中中活性较高，故在心肌疾患时，血清中ASTAST活性明显升高。活性明显升高。ASTAST天冬氨酸天冬氨酸 +-+-酮戊二酸酮戊二酸 草酰乙酸草酰乙酸 +谷氨酸谷氨酸 第31页，讲稿共113张，创作于星期三谷
26、丙转氨酶和谷草转氨酶谷丙转氨酶和谷草转氨酶谷丙转氨酶（GPT）谷草转氨酶(GOT)第32页，讲稿共113张，创作于星期三 正常人各组织谷草转氨酶正常人各组织谷草转氨酶GOT及谷丙转氨酶及谷丙转氨酶GPT活性活性(单位单位/克湿组织克湿组织)v血清转氨酶活性，临床上可作为疾病诊断和预后的指标之一。血清转氨酶活性，临床上可作为疾病诊断和预后的指标之一。v急性肝炎时血清中谷丙转氨酶（急性肝炎时血清中谷丙转氨酶（GPTGPT）活性显著增高。）活性显著增高。v 心肌梗塞时血清谷草转氨酶（心肌梗塞时血清谷草转氨酶（GOTGOT）含量明显增高。）含量明显增高。第33页，讲稿共113张，创作于星期三4）转氨基
27、作用的机制v转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛氨基酸氨基酸 磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛 -酮酸酮酸 磷酸吡哆胺磷酸吡哆胺 谷氨酸谷氨酸 -酮戊二酸酮戊二酸 转氨酶转氨酶第34页，讲稿共113张，创作于星期三-氨基酸氨基酸磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛醛亚胺醛亚胺酮亚胺酮亚胺磷酸吡哆胺磷酸吡哆胺磷酸吡哆醛的作用机理磷酸吡哆醛的作用机理-酮酸互变异构互变异构第35页，讲稿共113张，创作于星期三H2O第36页，讲稿共113张，创作于星期三转氨基作用不仅是体内多数氨基酸脱氨基的转氨基作用不仅是体内多数氨基酸脱氨基的重要方式，也是机体合成非必需氨基酸的重要途重要方式，也是机体合成非必需氨基酸的重要途径。径。通过此种方式并未产生
28、游离的氨。5）转氨基作用的生理意义第37页，讲稿共113张，创作于星期三2.1.32.1.3、联合脱氨基作用、联合脱氨基作用 转氨酶的活性高、分布广，但单靠转氨基作用不能最终转氨酶的活性高、分布广，但单靠转氨基作用不能最终脱掉氨基；脱掉氨基；L-L-氨基酸氧化酶的活力都比较低，单靠氧化脱氨基作用氨基酸氧化酶的活力都比较低，单靠氧化脱氨基作用也不能满足机体脱氨基的需要。也不能满足机体脱氨基的需要。联合脱氨基作用是转氨基作用和氧化脱氨基作用联合进联合脱氨基作用是转氨基作用和氧化脱氨基作用联合进联合脱氨基作用是转氨基作用和氧化脱氨基作用联合进联合脱氨基作用是转氨基作用和氧化脱氨基作用联合进行的脱氨方
29、式。行的脱氨方式。行的脱氨方式。行的脱氨方式。机体借助联合脱氨基作用可迅速脱去氨基。机体借助联合脱氨基作用可迅速脱去氨基。2.类型 转氨基偶联氧化脱氨基作用1）概况 转氨基偶联嘌呤核苷酸循环第38页，讲稿共113张，创作于星期三 转氨基偶联氧化脱氨基作用氨基酸氨基酸 谷氨酸谷氨酸 -酮酸酮酸 -酮戊二酸酮戊二酸 H2O+NAD+转氨酶转氨酶 NH3+NADH+H+L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶 a.a.转氨基作用与转氨基作用与谷氨酸脱氢酶催化的氧化脱氨基作用偶联。谷氨酸脱氢酶催化的氧化脱氨基作用偶联。b.b.联合脱氨基的结果有游离氨产生。联合脱氨基的结果有游离氨产生。c.c.既是脱氨的方式，也是
30、合成非必需氨基酸的重要途径。既是脱氨的方式，也是合成非必需氨基酸的重要途径。d.d.主要在肝、肾、脑组织中组织进行。主要在肝、肾、脑组织中组织进行。第39页，讲稿共113张，创作于星期三v这是存在于这是存在于骨骼肌、骨骼肌、肝脏、肝脏、心肌心肌中的一种特殊的联合脱氨基作用中的一种特殊的联合脱氨基作用方式。方式。v在骨骼肌和心肌中，由于谷氨酸脱氢酶的活性较低，而腺苷酸脱氨在骨骼肌和心肌中，由于谷氨酸脱氢酶的活性较低，而腺苷酸脱氨酶的活性较高，故采用此方式进行脱氨基。酶的活性较高，故采用此方式进行脱氨基。v腺苷酸脱氨酶可催化腺苷酸脱氨酶可催化AMPAMP脱氨基，此反应与转氨基反应相联系，即脱氨基，
31、此反应与转氨基反应相联系，即构成嘌呤核苷酸循环的脱氨基作用。构成嘌呤核苷酸循环的脱氨基作用。转氨基偶联嘌呤核苷酸循环转氨基偶联嘌呤核苷酸循环第40页，讲稿共113张，创作于星期三裂解酶第41页，讲稿共113张，创作于星期三 2.2.2.2.氨基酸的脱酰胺基作用氨基酸的脱酰胺基作用两个水解酶两个水解酶 谷氨酰胺酶：肌肉无此酶谷氨酰胺酶：肌肉无此酶天冬酰胺酶：天冬酰胺酶：第42页，讲稿共113张，创作于星期三2.32.3、氨基酸的、氨基酸的脱羧作用在氨基酸脱羧酶（在氨基酸脱羧酶（amino acid decarboxylaseamino acid decarboxylase）的作用下，氨基酸脱）的
32、作用下，氨基酸脱去羧基生成相应的一级胺化合物的过程。去羧基生成相应的一级胺化合物的过程。第43页，讲稿共113张，创作于星期三a.a脱羧酶专一性很强，每一种a.a都有一种脱羧酶，而且只对L-氨基酸起作用，除His脱羧酶不需要辅酶外，其他氨基酸的辅酶都是磷酸吡哆醛。a.a脱羧反应广泛存在于动、植物和微生物中，有些产物具有重要生理功能，如脑组织中L-Glu脱羧生成r-氨基丁酸，是重要的神经介质。His脱羧生成组胺（又称组织胺），有降低血压的作用。Tyr脱羧生成酪胺，有升高血压的作用。但大多数胺类对动物有毒，体内有胺氧化酶，能将胺氧化为醛和氨。第44页，讲稿共113张，创作于星期三2.4、氨的命运v
33、氨对生物机体有毒，特别是高等动物的脑对氨极敏感，血中1%的氨会引起中枢神经中毒，因此，脱去的氨必须排出体外。v氨中毒的机理：脑细胞的线粒体可将氨与-酮戊二酸作用生成Glu，大量消耗-酮戊二酸，影响TCA，同时大量消耗NADPH，产生肝昏迷。第45页，讲稿共113张，创作于星期三高血氨症与氨中毒高血氨症与氨中毒血血 氨氨氨基酸氨基酸脱氨脱氨肠道肠道吸收吸收肾小管肾小管分泌分泌合成合成尿素尿素合成合成合成氨基酸等合成氨基酸等 含氮化合物含氮化合物铵盐铵盐生成生成排出排出合成合成谷氨酰胺谷氨酰胺当肝功能严重损伤时，尿素合成障碍，血氨浓度升高，称为高氨血症。氨进入脑组织可与-酮戊二酸结合生成谷氨酸，氨
34、与谷氨酸再进一步结合生成谷氨酰胺。因此，脑中氨的增加，可消耗脑组织中-酮戊二酸，导致三羧酸循环速度减弱，ATP生成减少，引起大脑功能障碍，严重时可产生昏迷，即氨中毒（肝性脑病）。第46页，讲稿共113张，创作于星期三（二）氨在血中的转运 1)、丙氨酸-葡萄糖循环v肌肉中的氨基酸将氨基转给丙酮酸生成丙氨酸，后者经血液循环转运至肝脏再脱氨基，生成的丙酮酸经糖异生合成葡萄糖后再经血液循环转运至肌肉重新分解产生丙酮酸，通过这一循环反应过程即可将肌肉中氨基酸的氨基转移到肝脏进行处理。第47页，讲稿共113张，创作于星期三生理意义：生理意义：肝中，肌肉运肝中，肌肉运动产生大量的氨和动产生大量的氨和丙酮酸（
35、糖酵解提丙酮酸（糖酵解提供），两者都要运供），两者都要运回肝脏进一步转化回肝脏进一步转化（丙酮酸又可生成（丙酮酸又可生成GlcGlc），以丙氨酸的形），以丙氨酸的形式运送，一举两得。式运送，一举两得。是机体在维持生命活是机体在维持生命活动中遵循经济原则的动中遵循经济原则的一种表现一种表现。脱氨基脱氨基第48页，讲稿共113张，创作于星期三2)、谷氨酰胺的运氨作用 v肝肝外外组组织织，如如脑脑、骨骨骼骼肌肌、心心肌肌在在谷谷氨氨酰酰胺胺合合成成酶酶的的催催化化下下，合合成成谷谷氨氨酰酰胺胺，以以谷谷氨氨酰酰胺胺的的形形式式将将氨氨基基经经血血液液循循环环带带到到肝肝脏脏，再再由由谷谷氨氨酰酰胺胺
36、酶酶将将其其分分解解，产产生生的氨即可用于合成尿素。因此，谷氨酰胺对氨具有的氨即可用于合成尿素。因此，谷氨酰胺对氨具有运输、贮存和解毒运输、贮存和解毒作用。作用。COOH CONH2|（CH2）2 NH3+ATP ADP+Pi （CH2）2|谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺合成酶|CHNH2 CHNH2|谷氨酰胺酶谷氨酰胺酶|COOH NH3 H2O COOHL-谷氨酸谷氨酸 谷氨酰胺谷氨酰胺脑，肌肉脑，肌肉肝，肾肝，肾第49页，讲稿共113张，创作于星期三v氨的去向：v（1）重新利用 合成a.a、核酸。v（2）贮存 Gln，Asnv高等植物将氨基氮以Gln，Asn的形式储存在体内。v（3）排出体外v排
37、氨动物：水生动物，排泄时需少量水v排尿素动物：陆生脊椎动物v排尿酸动物：鸟类、爬虫类 第50页，讲稿共113张，创作于星期三 排尿素动物体内由排尿素动物体内由NHNH3 3合成尿素是在肝脏中通过一个循环机制完合成尿素是在肝脏中通过一个循环机制完成的，这一个循环称为尿素循环，又叫鸟氨酸循环。成的，这一个循环称为尿素循环，又叫鸟氨酸循环。11.2.3 11.2.3 尿素的形成尿素的形成尿素循环（尿素循环（urea cycleurea cycleurea cycleurea cycle）第51页，讲稿共113张，创作于星期三q NHNH3 3在肝中合成尿素；占排氮总量在肝中合成尿素；占排氮总量80
38、80 90%90%；q 肝肝在在NHNH3 3解解毒毒上上非非常常重重要要，体体内内NHNH3 3来来源源与与去去路路保保持持平平衡衡，血血NHNH3 3浓度低、稳定。浓度低、稳定。（一）生成部位（一）生成部位主要在主要在肝细胞肝细胞的线粒体及胞液中。的线粒体及胞液中。第52页，讲稿共113张，创作于星期三肝是尿素合成的主要器官实验：实验：1 1）肝切除，血、尿中尿素含量）肝切除，血、尿中尿素含量2 2）切肾、保肝，尿素可合成、不能排出，血尿素）切肾、保肝，尿素可合成、不能排出，血尿素3 3）肝肾同时切除，血中尿素低水平，血氨）肝肾同时切除，血中尿素低水平，血氨4 4）临床：急性肝坏死，）临床
39、：急性肝坏死，血、尿中不含尿素，而血、尿中不含尿素，而AAAA含量多含量多。v说明说明尿素尿素是在是在肝脏合成肝脏合成，由由肾脏排出肾脏排出体外体外。第53页，讲稿共113张，创作于星期三尿尿素素生生成成的的过过程程由由Hans Hans Krebs Krebs 和和Kurt Kurt Henseleit Henseleit 提提出出，称称为为鸟鸟氨氨酸酸循循环环(orinithine(orinithine cycle)cycle)，又又称称尿尿素素循循环环(urea(urea cycle)cycle)或或Krebs-Krebs-HenseleitHenseleit循循环环。1932,1932
40、,德德国国学者学者Hans KrebsHans Krebs提出提出。（二）尿素循环的发现（二）尿素循环的发现鸟氨酸瓜氨酸 精氨酸NH3CO2NH3+尿素H2OH2OH2O实验：肝脏切片悬浮液实验：肝脏切片悬浮液第54页，讲稿共113张，创作于星期三在在鸟鸟氨氨酸酸循循环环过过程程中中，鸟鸟氨氨酸酸所所起起的的作作用用与与三三羧羧酸酸循循环环中中草草酰酰乙乙酸酸所所起起的的作作用用相相似似。总总的的看看来来通通过过鸟鸟氨氨酸酸循循环环，2 2分分子子氨氨与与1 1分分子子COCO2 2结结合合生生成成1 1分分子子尿素及尿素及1 1分子水。分子水。第55页，讲稿共113张，创作于星期三1.氨基甲
41、酰磷酸的合成氨基甲酰磷酸的合成(限速步骤）限速步骤）CO2+NH3+H2O+2ATP氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶（N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸，Mg2+）COH2NO PO32-+2ADP+Pi氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸v 反应在线粒体中进行反应在线粒体中进行（三）生成过程（三）生成过程氨甲酰磷酸是高能化合物，可作为氨甲酰基的供体。分3步：1）HCO3受ATP作用而活化，形成羰基磷酸；2）氨基对羰基磷酸进攻，取代磷酸基团形成氨基甲酸酯；3）受第二个ATP作用，发生氨基甲酸的磷酸化，形成氨甲酰磷酸及ADP。第56页，讲稿共113张，创作于星期三2.瓜氨酸的合成瓜氨酸的合成鸟氨酸氨基甲酰转移酶鸟
42、氨酸氨基甲酰转移酶H3PO4+氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸v 反应在线粒体中进行反应在线粒体中进行第57页，讲稿共113张，创作于星期三v 由鸟氨酸氨基甲酰转移酶由鸟氨酸氨基甲酰转移酶(ornithine carbamoyl transferase,OCT)催化，催化，OCT常与常与氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶-构成复合体。构成复合体。鸟氨酸转氨甲酰酶存在于线粒体中，需要鸟氨酸转氨甲酰酶存在于线粒体中，需要Mg2+Mg2+作为辅作为辅因子。瓜氨酸形成后就离开线粒体，进入细胞液。因子。瓜氨酸形成后就离开线粒体，进入细胞液。第58页，讲稿共113张，创作于星期三3.合成精氨琥珀酸合成精氨琥珀酸
43、v 反应在反应在胞液胞液中进行。中进行。精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸合成酶ATPAMP+PPiH2OMg2+天冬氨酸天冬氨酸精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸（限速酶）（限速酶）脲基与氨基缩合的反应第59页，讲稿共113张，创作于星期三精氨酸精氨酸延胡索酸延胡索酸精氨酸代琥精氨酸代琥珀酸裂解酶珀酸裂解酶精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸4 4、精氨琥珀酸裂解成精氨酸和延胡索素酸精氨琥珀酸裂解成精氨酸和延胡索素酸此时Asp的氨基转移到Arg上。来自Asp的碳架被保留下来，生成延胡索酸。延胡索素酸可以经苹果酸、草酰乙酸再生为天冬氨酸，第60页，讲稿共113张，创作于星期三5.精氨酸水解生成尿素精氨酸水解
44、生成尿素v 反应在胞液中进行反应在胞液中进行尿素尿素鸟氨酸鸟氨酸精氨酸精氨酸尿素是中性、无毒、水溶性很强的物质，由血液运输至肾，从尿中排出。第61页，讲稿共113张，创作于星期三鸟鸟氨氨酸酸循循环环2ADP+PiCO2+NH3+H2O氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸2ATPN-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸Pi鸟氨酸鸟氨酸瓜氨酸瓜氨酸精氨酸精氨酸延胡索酸延胡索酸氨基酸氨基酸草酰乙酸草酰乙酸苹果酸苹果酸-酮戊酮戊 二酸二酸谷氨酸谷氨酸-酮酸酮酸精氨酸代精氨酸代 琥珀酸琥珀酸瓜氨酸瓜氨酸天冬氨酸天冬氨酸ATPAMP+PPi鸟氨酸鸟氨酸尿素尿素线粒体线粒体胞胞 液液第62页，讲稿共113张，创作于星期三鸟氨酸循环与T
45、CA循环的关系第63页，讲稿共113张，创作于星期三鸟氨酸循环与TCA循环的关系第64页，讲稿共113张，创作于星期三鸟氨酸循环与TCA循环的关系第65页，讲稿共113张，创作于星期三（四）反应小结（四）反应小结v 原料：原料：2 2 分子氨，一个来自于游离氨，另一个来自天冬氨分子氨，一个来自于游离氨，另一个来自天冬氨酸；酸；一个CO2来自TCA循环。v 过程：先在线粒体中进行，再在胞液中进行。过程：先在线粒体中进行，再在胞液中进行。v 耗能：耗能：4 4 个高能磷酸键。个高能磷酸键。v限速酶：精氨酸代琥珀酸合成酶限速酶：精氨酸代琥珀酸合成酶NH4+HCO3-+3ATP+Asp+2H2O 尿素
46、+2ADP+AMP+2Pi+PPi+延胡索酸第66页，讲稿共113张，创作于星期三（五）尿素生成的调节（五）尿素生成的调节1.食物蛋白质的影响食物蛋白质的影响高蛋白膳食高蛋白膳食 合成合成低蛋白膳食低蛋白膳食 合成合成2.氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶-的调节：的调节：N-N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸、精氨、精氨酸为其激活剂酸为其激活剂3.尿素生成酶系的调节：尿素生成酶系的调节：第67页，讲稿共113张，创作于星期三第68页，讲稿共113张，创作于星期三氨氨基基甲甲酰酰磷磷酸酸合合成成酶酶-在在线线粒粒体体，以以NHNH3 3为为N N源源合合成成氨氨基基甲甲酰酰磷酸磷酸 尿素尿素 作为作为
47、肝细胞分化肝细胞分化程度指标；程度指标；氨氨基基甲甲酰酰磷磷酸酸合合成成酶酶-在在胞胞液液，以以谷谷氨氨酰酰胺胺的的酰酰胺胺基基为为N N源源合合成成氨氨基基甲甲酰酰磷磷酸酸 合合成成嘧嘧啶啶 作作为为细细胞胞增增殖殖程程度度的的指标；指标；总总之之：两两种种氨氨基基甲甲酰酰转转移移酶酶的的活活性性对对调调节节尿尿素素与与核核酸酸合合成成重要。重要。第69页，讲稿共113张，创作于星期三（七）高氨血症和氨中毒（七）高氨血症和氨中毒v 血氨浓度升高称血氨浓度升高称高氨血症高氨血症(hyperammonemia)，常见，常见于肝功能严重损伤时，尿素合成酶的遗传缺陷也可导于肝功能严重损伤时，尿素合成
48、酶的遗传缺陷也可导致高氨血症。致高氨血症。v 高氨血症时可引起脑功能障碍，称高氨血症时可引起脑功能障碍，称氨中毒氨中毒 (ammonia poisoning)，也称肝昏迷，也称肝昏迷。第70页，讲稿共113张，创作于星期三TAC 脑脑供供能能不不足足-酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺NH3NH3 脑内脑内 -酮戊二酸酮戊二酸氨中毒的可能机制（肝昏迷）氨中毒的可能机制（肝昏迷）第71页，讲稿共113张，创作于星期三11.2.4氨基酸碳骨架的氧化途径氨基酸碳骨架的氧化途径1.20种aa有三种去路（1）重新氨基化生成氨基酸。（2）氧化成CO2和水（TCA）。（3）生糖、生脂。2.20种a
49、a的碳架可转化成7种物质：丙酮酸、乙酰CoA、乙酰乙酰CoA、-酮戊二酸、琥珀酰CoA、延胡索酸、草酰乙酸。最后集中为5种物质进入TCA：乙酰CoA、-酮戊二酸、琥珀酰CoA、延胡索酸、草酰乙酸。第72页，讲稿共113张，创作于星期三碳骨架的氧化（肝脏中）异柠檬酸异柠檬酸柠檬酸柠檬酸延胡索酸延胡索酸苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸CoASH三羧酸循环三羧酸循环三羧酸循环三羧酸循环乙酰乙酰CoA-酮戊二酸酮戊二酸琥珀酰琥珀酰CoACoA乙酰乙酰乙酰乙酰CoA苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸亮氨酸亮氨酸赖氨酸赖氨酸色氨酸色氨酸丙氨酸丙氨酸苏氨酸苏氨酸甘氨酸甘氨酸丝氨酸丝氨酸半胱氨酸半胱氨酸丙酮酸丙酮酸精氨
50、酸精氨酸组氨酸组氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺脯氨酸脯氨酸谷氨酸谷氨酸异亮氨酸异亮氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸缬氨酸缬氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸天冬酰胺天冬酰胺谷氨酰胺谷氨酰胺氨基酸碳骨架进入氨基酸碳骨架进入TCATCA的途径的途径第73页，讲稿共113张，创作于星期三生糖氨基酸和生酮氨基酸生糖氨基酸和生酮氨基酸生酮氨基酸：在分解过程中转变为乙酰乙酰CoA，后者在动物肝脏中可生成乙酰乙酸和-羟丁酸。生糖氨基酸：凡能形成丙酮酸、酮戊二酸、琥珀酸和草酰乙酸的氨基酸IleIle、TyrTyr、PhePhe、TrpTrp 是生酮兼生糖a.a。第74页，讲稿共113张，创作于星期三氨基酸简称氨基酸简称共同中间代谢产