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1、第十章蛋白质的分解代谢,第一节 蛋白质的酶促降解 第二节 氨基酸的分解代谢 第三节 氨基酸分解产物的代谢 第四节 氨基酸的合成代谢,第十章 蛋白质的酶促降解和氨基酸代谢,一、蛋白质的消化与氮平衡 食物蛋白胃，胃蛋白酶(pepsin)作用为小肽小肠，胰蛋白酶(trypsin)、胰凝乳(糜)蛋白酶(chymotrypsin)作用为更小短肽，肠黏膜的二肽酶(dipeptidase)、氨肽酶(aminopeptidase)和胰脏分泌的羧肽酶(carboxypeptidase)彻底水解为各种AA肠壁细胞肝脏血液组织、细胞。,第一节 蛋白质的酶促降解,1、消化系统及蛋白酶 的分泌,2、几种常见的蛋白水解酶
2、,酶 作用位点（或底物） 胰蛋白酶(Trypsin） Lys,Arg的羧基端 胰凝乳(糜)蛋白酶 (Chymotrypsin) Phe,Trp, Tyr 的羧基端 胃蛋白酶(Pepsin) Phe,Trp,Tyr的氨基端 氨肽酶(aminopeptidase) 肽的氨基端 羧肽酶(carboxypeptidase) 肽的羧基端 二肽酶(dipeptidase) 二肽 弹性蛋白酶(elastase) 各种脂肪族AA形 成的肽,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（尤其是醇溶蛋白质，gliadin）对肠衬细胞产生不利作用，引起体腔（腹腔）疾病。,
3、三、急性胰腺炎 （Acute pancteatitis）,胰液分泌到肠内的分泌途径障碍，蛋白水解酶酶原预先成熟转变为催化的活性形式，这些活性水解酶在胰腺细胞内攻击自身组织，损伤器官，严重时可致命。,四、食物蛋白过敏,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，导致食物蛋白过敏。,五 、组织蛋白的水解,组织中存在的蛋白质在组织蛋白酶 的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。,六、植物组织中蛋白质的降解,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器官和种子萌发时，蛋白质被
4、自身的蛋白酶 分解。,返回,第二节、氨基酸的分解代谢,一、脱氨（基）作用（Deamination） 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； 2、非氧化脱氨，微生物中，不普遍。 3、转氨基作用 4、联合脱氨基作用 四种方式 动物的脱氨主要发生在肝脏中。,脱氨（基）作用,AA oxidase 2AA+O22Ketoacid+2NH3,（一）、氧化脱氨,由氨基酸氧化酶催化，酶是一种黄素蛋白:主要有： 1L-AA氧化酶（L-aa oxidase），分布不广、活力低，一类以FAD为辅基、另一类以FMN为辅基（人和动物）。对Gly; L-Ser, L-Thr; L-Glu, L-
5、Asp; Lys, Arg, Ornithine无作用。 2D-AA氧化酶（D-aa oxidase），以FAD为辅基，分布广，但作用不大。 3氧化专一aa的酶,3、氧化专一氨基酸的酶,（1）、甘氨酸氧化酶（Gly Oxidase） Gly+1/2O2Glyoxylate+NH3 （2）、D-天冬氨酸氧化酶（D-Asp Oxidase） Asp+1/2O2Oxaloacetate+NH3,3、氧化专一氨基酸的酶,（3）、 L-谷氨酸脱氢酶（L-Glu Dehy Drogenase） L-Glu dHE L-Glu+NAD(P)+- ketoglutarate+NH3+NAD(P)H+H+ 味精
6、生产发酵菌的L-Glu dHE活力非常高，利用糖代谢的中间产物-ketoglutarate发酵生产味精，NADPH来自于异柠檬酸脱氢。,L-谷氨酸脱氢酶（Glu dHE）,Glu dHE催化的反应,（二）、转氨（基）作用（Transamination）,由转氨酶（Transaminase）催化，一个L-aa的-NH3转移到一个-酮酸上使之变成相应的-aa，自身转变为相应的-酮酸。酶均以磷酸吡哆醛为辅基。 Lys, Arg, Thr, Pro不能通过转氨酶转氨。 GPT Glu+PyAla+-ketoglutaric acid GOT Glu+oxaloacetateAsp+-ketogluta
7、ric acid,1、转氨作用（Transamination),2、转氨作用机理,3、VitB6,4、磷酸吡哆醛与 氨基酸代谢,5、PLP作用机理,6、PLP与Asp氨基转移酶,7、PLP与Asp氨基转移酶,（三）、联合脱氨作用 （United Deamination）,氨基酸脱氨通过转氨作用和L-Glu dHE催化的Glu氧化脱氨作用联合完成。弥补L-aa oxidase分布少、活力低的缺陷。广泛存在，但并不是所有组织细胞的主要脱氨方式。,1、联合脱氨 （United Deamination),2、联合脱氨作用 （United Deamination）,嘌呤核苷酸循环的联合脱氨作用，次黄嘌呤
8、核苷一磷酸(IMP)与Asp形成腺苷酸代琥珀酸(adenylosuccinate)，再经裂合酶分解AMP和延胡索酸，AMP水解产生游离NH3和IMP。骨骼肌、心肌、肝脏及脑中主要的脱氨方式。,腺苷酸的联合脱氨,四、脱酰胺作用,二、脱羧（基）作用（Decarboxylation）,脱羧酶（Decarboxylase）催化生成相应的一级胺，放出CO2，反应需要磷酸吡哆醛，作用专一性很高，一般一种氨基酸只有一种脱羧酶，且只对L-型氨基酸起作用，只有His脱羧酶不需要辅酶。 Hishistamine（降血压、刺激胃酸分泌） Tyrtyramine(升高血压） Glu-氨基丁酸（神经介质）,1、脱羧作用
9、机理,返回,第三节、氨基酸分解产物的代谢,一、氨的转运 主要是通过谷氨酰胺（Gln），多数动物细胞有谷氨酰胺合成酶（Gln synthetase），该酶催化 NH3+Glu+ATPGln+ADP+Pi。 Gln运送到肝脏，谷氨酰胺酶（glutaminase）催化其裂解，释放NH4+。,1、谷氨酰胺在血液中 转移氨,2、氨的转运,肌肉中利用Ala将氨运送到肝脏，即Glc-Ala cycle，循环中氨在Glu dHE作用下转变为Glu，进一步在GPT的作用下把氨转移给Py生成Ala，Ala随血液运送到肝脏，在肝脏GPT作用下转回到Py和Glu。肌肉中Py由糖酵解提供，肝脏中多余的Py可异生为Glc
10、。,葡萄糖-丙氨酸循环,Ala循环,二、氨的排泄,1. 排氨，氨经Gln运送到排泄部位（如鱼鳃），Gln酶裂解出游离氨借助扩散运动排出体外。 2. 排尿素尿素（鸟氨酸）循环。 3. 排尿酸，爬虫类和鸟类以尿酸作为氨的主要排泄形式（灵长类、鸟类和陆生爬虫类嘌呤代谢的产物也是尿酸）。 4. 自然界还有许多排氨方式，蜘蛛以鸟嘌呤作为氨基氮的排泄方式；许多鱼类以氧化三甲胺排氮；高等植物则以Gln和Asn的形式把氨基氮储存于体内。,1、生成Gln解除氨,-酮戊二酸,谷氨酸,谷氨酰胺,2、氨的去路尿素循环 （鸟氨酸循环）,Hans Krebs,Kurt Hehseleit(1932)发现，氨基酸代谢产生的
11、氨在肝脏中代谢为尿素解毒，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氨的毒性。,尿素循环及氨进入循环的反应,尿素循环,（1）、氨甲酰磷酸合成,羧甲基磷酸合成酶 催化的反应,氨甲酰磷酸合成酶缺失的补救,（2）、瓜氨酸合成,（3）精氨琥珀酸合成,（4）、Arg的合成,（5）、Arg裂解生成尿素,（6）、尿素循环与TCA,（7）、尿素循环与TCA的连接,（8）肝昏迷（Hepatic coma）,肝脏病变不能解除AA代谢产生的氨的毒性，一般通过在脑中与Glu形成Gln实现解毒，Glu用于解毒，须消耗TCA的中间产物-酮戊二酸而导致TCA中间产物的流失，阻滞TCA的进行，影响
12、脑中能量代谢，造成肝昏迷。,三、氨基酸碳骨架的氧化途径,人体10-15%的能量来自于氨基酸的氧化分解，氨基酸的碳架以5种产物形式进入TCA（分别为Py or Acetyl CoA, -Ketoglutaric acid, Succinyl CoA, Fumarate, Oxaloacetate）彻底氧化为H2O和CO2、还可以糖元异生或生酮。,1、氨基酸进入TCA的进入点总图,2、十种氨基酸分解为乙酰-CoA：其中的5种通过丙酮酸转变为乙酰-CoA,3、氨基酸碳架的氧化,部分生物中,4、AA转变为Py,5、AA变为-酮戊二酸,6、AA变为琥珀酰CoA,7、氨基酸转变为谷氨酸,四、氨基酸向糖和脂
13、的转变,1、生糖氨基酸（Glycogenic AA），分解产物为糖代谢的中间物，如Py, Oxaloacetate, -Ketoglutaric acid, Fumarate 等。15AAs。 2、生酮氨基酸（Ketogenic AA），分解产物为Acetyl CoA, 或Acetoacetate。Leu。 3、生糖兼生酮氨基酸 Ile, Lys, Phe, Tyr。,生糖生酮氨基酸总图,乙酰乙酰COA,酮体,五、氨基酸和一碳单位,（一）、一碳单位（One Carbon Unit）,1、Gly与一碳单位,2、Thr,Ser与一碳单位,3、His与一碳单位,4、Met与一碳单位,5、活化甲基循环
14、中Met和SAM的合成,（二）、一碳转移反应中重要的 酶辅助因子,（三）、一碳单位与生物合成,一碳单位与生物合成,（四）、四氢叶酸与一碳单位 的转变,1、四氢叶酸（FH4）,2、四氢叶酸的反应部位,3、四氢叶酸与一碳单位,4、Met生成SAM,5、SAM的模型,6、SAM提供甲基,7、甲基FH4与Met,8、Ser-Gly与甲基,9、甲基循环,返回,第四节、氨基酸的合成代谢,氨基酸合成总图,一、以丙酮酸为前体合成的氨基酸,丙酮酸,二 、以-酮戊二酸为前体 合成的氨基酸,1,-酮戊二酸,三、以草酰乙酸为前体 合成的氨基酸,1,草酰乙酸,以丙酮酸、-酮戊二酸、草酰乙酸为前体合成氨基酸,四、以磷酸烯
15、醇式丙酮酸（PEP）及赤酮糖为前体合成的氨基酸,PEP,4-磷酸赤藓糖,以PEP及赤酮糖为前体 合成的氨基酸,以PEP及赤酮糖为前体 合成的氨基酸,五、以3-p-甘油酸为前体 合成的氨基酸,以3-p-甘油酸为前体 合成的氨基酸,六、以5-p-核糖为前体合成His,七、个别氨基酸的合成,1、Ser的合成,2、Glu合成Pro,3、His合成Glu,4、三种非必需氨基酸和六种必需氨基酸由草酰乙酸和丙酮酸合成,5、Gly,Ser代谢,6、甘氨酸的两个代谢命运,7、丝氨酸与甘氨酸,8、分枝氨基酸代谢,9、分枝氨基酸代谢1,10、分枝氨基酸代谢2,八、槭糖尿病（Maple Sugar Urine Dis
16、ease, MSUD）,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、尿中出现三个分枝氨基酸及其相应的酮酸。先天缺乏-keto acid decarboxylase(也叫dHE)（催化-keto acid的氧化脱羧），分枝氨基酸生成酮酸后只有氧化脱羧途径可走。,Trp作为前体,Phe羟化为Tyr,二氢蝶呤转变为醌式二氢蝶呤,Phe分解为乙酰乙酸,Phe,Tyr代谢,九、苯丙酮尿症（Phenylketonuria,PKU）,患者血及尿中Phe及苯丙酮酸浓度高，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（Adrenalin）也低。先天缺乏Phe 羟化酶（hydroxylase）。,1、苯丙酮症的 苯丙氨酸代谢,十、白化病（Albinism）,缺乏Tyrosinase(Tyr 3
