蛋白质降解与氨基酸代谢

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1、 第八章 蛋 白 质 降 解 与 氨 基 酸 代 谢 蛋白质的营养功能与蛋白质的降解 氨基酸的分解代谢 氨基酸的生物合成第 一 节 蛋白质的营养功能 与 蛋白质的降解一、蛋白质的营养功能 蛋白质是构成生物体细胞的主要成分 氧化供能 转化成其他营养物质和生理活性物质 具有多种生物功能 促进机体的生长发育和组织的更新与修补二、蛋白质的需要量人体每天通过食物蛋白摄入的氮量与通过尿、粪排出的氮量之间的关系.1.氮平衡:摄入氮=排出氮,正常代谢;2.正氮平衡:摄入氮排出氮,合成旺盛;3.负氮平衡:摄入氮排出氮,分解加强.生理需要量（成人）:每日最低需要食进50-100g蛋白,以补充 体内蛋白的分解，保持

2、氮平衡。蛋白质的生理价值是指被消化吸收的食物或饲料蛋白质 经代谢转化为机体组织蛋白的利用率.氮的保留量 生理价值 100氮的吸收量蛋白质的互补作用:营养价值较低的蛋白质混合食用，则必 需氨基酸可以相互补充，而提高蛋白质营养 价值的作用.必需氨基酸:人体自身不能合成或合成的量不足,必须通过食物供应的氨基酸.苏、赖、苯、蛋、色、亮、异、缬半必需氨基酸: 组氨酸和精氨酸非必需氨基酸: 其他十种三、蛋白质的降解(一)胃中的消化蛋白质胃蛋白酶胃蛋白酶原胃蛋白酶胃酸多肽 少量氨基酸(+) 自身激活-42AA(Phe.Try.Trp.Leu.Glu)(二)小肠中消化(主要)内肽酶: 胰蛋白酶(碱性氨基酸羧基

3、端肽键)糜蛋白酶(芳香族氨基酸羧基端肽键)弹性蛋白酶(脂肪族氨基酸肽键)外肽酶:羧肽酶A(中性氨基酸羧基末端肽键)羧肽酶B(碱性氨基酸羧基末端肽键)氨肽酶肠激酶:激活胰蛋白酶原,胰蛋白酶再激活糜蛋白酶、弹性蛋白酶、羧肽酶等酶原小肠粘膜细胞对蛋白质的消化作用:水解产物中2/3是寡肽，再被肠粘膜细 胞分泌的寡肽酶从氨基末端逐个水解成二肽, 再经二肽酶水解成氨基酸.（三）蛋白质的体外水解酸水解：6mol/LHCI或4mol/LH2SO4真空 100110 水解1024小时。Trp被 破坏，Asn和Gln转变为Asp和Glu。碱水解：5mol/LNaOH真空110 水解20 小时。 Trp不被破坏。酶

4、水解：在最适条件下，根据需要选择 不同专一性的蛋白酶进行水解，得到不 同水解产物。氨基酸 代谢库食物蛋白质消化吸收组织 蛋白质分解 体内合成氨基酸(非必需氨基酸)氨基酸代谢概况-酮酸 脱氨基作用 酮 体氧化供能糖胺 类脱羧基作用氨 尿素代谢转变其它含氮化合物(嘌呤、嘧啶等)合成 第 二 节氨基酸的分解代谢 氨基酸的一般代谢 个别氨基酸的代谢氨基酸分解的基本反应:1.氨基酸的脱氨基作用 2.氨基酸的转氨基作用 3.氨基酸的联合脱氨基作用 4.氨基酸的脱羧基作用 5.氨基酸的羟化作用一、氨基酸的一般代谢1.脱羧基作用+AA胺类化合物脱羧酶（辅酶为磷酸吡哆醛）特点：专一性很强，每一种氨基酸都有一 种

5、脱羧酶，辅酶是磷酸吡哆醛；脱羧反应 广泛，有些产物具有重要生理功能；但多 数胺类对动物有毒，体内有胺氧化酶，能 将胺氧化为醛和氨。 CO2AA胺类化合物脱羧酶（辅酶为磷酸吡哆醛）R1COOHH-C-NH2-HR2O=C-+磷酸吡哆醛R1COOHH-C-N= C-H-R2醛亚胺+H2OR1HH-C-N= C-H-R2CO2H2OHR2O=C-+R1HH-C-NH2-反应机制:磷酸吡哆醛是辅酶,形成醛亚 胺,脱羧,水解,释放产物胺（一）-氨基丁酸（GABA）COOH （CH2）2HC-NH2COOH谷氨酸COOH （CH2）2HC-NH2GABA谷氨酸脱羧酶+CO2-氨基丁酸 是抑制性神经递质，对

6、中枢 神经系统有抑制作用，临床用作镇静剂。（脑、肾）（二）牛磺酸半胱氨酸 磺酸丙氨酸 牛磺酸3OEE：磺酸丙氨酸脱羧酶牛磺酸是结合胆汁酸的组成成分，脑中亦有。（三）组 胺HC=C-CH2CH-COOH HN N NH2CHHC=C-CH2CH2NH2 HN N CH-CO2组胺酸脱羧酶组氨酸 组胺组胺生理作用：1.扩血管，增加通透性，降血压。2.收缩平滑肌（支气管痉挛-哮喘）3.刺激胃酸分泌（四）5-羟色胺色氨酸羟化酶-CO25-羟色氨酸脱羧酶色氨酸 5-羟色氨酸5-羟色胺5-羟色胺又称血清素，广泛分 布于体内各组织。脑中5-羟色胺作 为抑制性神经递质；外周组织中5- 羟色胺具有收缩血管的作用

7、。（五）多 胺NH2 （CH2）3CHNH2COOHNH2 （CH2）4NH2鸟氨酸脱羧酶 -CO2SAM 甲硫腺苷-CO2精脒合成酶NH2 （CH2）4NH（CH2）3NH2NH （CH2）3NH2 （CH2）4NH （CH2）3NH2-CO2SAM 甲硫腺苷鸟氨酸 腐胺精胺 亚精胺（精脒）精胺与精脒 是调节细胞生长的 重要物质。凡生长旺盛的组织（胚胎、 再生肝及癌瘤组织）多胺含量有所增 加。推测其具有促进核酸及蛋白质合 成的作用。故临床测定癌瘤病人血、 尿多胺含量作为观察病情和辅助诊断 癌症的生化指标之一。2.氨基酸的脱氨基作用 氧化脱氨 非氧化脱氨 脱酰胺作用 转氨基作用 联合脱氨基作用

8、（一）氧化脱氨基作用 定义：-氨基酸在酶的作用下，氧化生成-酮 酸，同时消耗氧并产生氨的过程。 反应通式： HNH2R-C-COOH-+O2+H2OR-C-COOH +H2O2+NH3AA氧化酶O氨基酸 -酮酸氨基酸氧化酶的种类L-氨基酸氧化酶：催化L-氨基酸氧化脱氨，体内分布不广泛， 最适pH10左右，以FAD或FMN为辅基。D-氨基酸氧化酶：体内分布广泛，以FAD为辅基。但体内D-氨基酸不多。L-谷氨酸脱氢酶：专一性强，分布广泛（动、植、微生物），活 力强，以NAD+或NADP+为辅酶。+NAD(P)H+NH3CH2-COOH CHNH2-CH2 COOH-+NAD(P)+H2O谷氨酸 脱

9、氢酶 CH2-COOH C=O-CH2 COOH-脱氨（正)氨同化（反）谷氨酸 -酮戊二酸G01.活性高（肝、肾、脑）2.分布广(动、植、微)2.特异性强3.是一种变构酶:GTP、ATP是变构抑制剂GDP、ADP是变构激活剂.L-谷氨酸脱氢酶的特点: 还原脱氨基、脱水脱氨基、水解脱氨基、脱硫氢基脱 氨基等。（在微生物中个别氨基酸进行, 不普遍）（二） 非氧化脱氨L-丝氨酸CH2COO-C-NH3+=-CH3COO-C=NH2+-COOHCH2OHNH2-C-H-COOHCH3C=O-丝氨酸脱水酶+NH3丙酮酸-H2O+H2O-氨基丙烯酸亚氨基丙酸（三） 氨基酸的脱酰胺作用 CH2-CONH2

10、CH2-CHNH3+ COO-+H2OCH2-COO- CH2-CHNH3+ COO-+NH3谷氨酰胺酶CH2-CONH2CHNH3+ COO- -+H2O天冬酰胺酶CH2-COO-CHNH3+ COO-+NH3广泛存在于微、动、植中，有相当高的专一性。（四）.转氨基作用-氨基酸在转氨酶的催化下将氨 基转移到-酮酸上,生成相应的- 氨基酸;原来的-氨基酸则转变成 相应的-酮酸 .转氨酶特点：1.种类多，分布广泛。2.大多数转氨酶，优先利用-酮戊二酸 作为氨基的受体，生成谷氨酸。3.反应平衡常数为1.0左右。4.在线粒体和细胞液中都可进行转氨反应 。重要的酶: 1. GPT(谷丙转氨酶) 2.

11、GOT(谷草转氨酶)分布于细胞内，正常血清含量甚 少。某种原因造成细胞膜通透性增高 、组织坏死或细胞破裂时，大量转氨 酶释放入血，血清转氨酶含量升高。CH3H-C-NH2COOHCOOH（CH2）2C=OCOOHCH3C=OCOOHCOOH（CH2）2HC-NH2COOH+丙氨酸 -酮戊二酸 丙酮酸 谷氨酸GPT：谷丙转氨酶，急性肝炎时血清GPT活性显著增高。GPTCOOHCH2H-C-NH2COOHCOOH（CH2）2C=OCOOH+GOTCOOHCH2C=OCOOHCOOH（CH2）2HC-NH2COOH天冬氨酸 -酮戊二酸 草酰乙酸 谷氨酸GOT:：谷草转氨酶，心肌梗塞时血清含量明显增高

12、.NCHOHO CH2OH3CNCH2NH2HO CH2OH3CNPPRH-C-NH2COOHRC=OCOOHR2H-C-NH2COOHR2C=OCOOH氨基酸-1磷酸吡哆醛 (氨基传递体)氨基酸-2-酮酸-1磷酸吡哆胺-酮酸-2氨基传递过程转氨酶作用机制:1. 氨基酸与磷酸吡哆醛形成醛亚胺， 双键移位，水解，释放出-酮酸与磷酸吡 哆胺；2.-酮酸与磷酸吡哆胺形成醛亚胺， 双键移位，水解，释放出氨基酸与磷酸吡 哆醛。（五）.联合脱氨基作用 -体内脱氨的主要方式氨基酸与-酮戊二酸进行转氨基 作用，生成相应的-酮酸和谷氨酸， 后者在谷氨酸脱氢酶作用下脱去氨基 生成-酮戊二酸和NH3。RH-C-NH

13、2COOH氨基酸COOH（CH2）2C=OCOOHRC=OCOOH-酮酸COOH（CH2）2HC-NH2COOH-酮戊二酸谷氨酸转氨酶NH3 + NADHNAD+ +H2OL-谷氨酸脱氢酶氨基酸的联合脱氨基作用嘌呤核苷酸循环存在于肌肉组织中的另一种氨基酸脱氨基作用。氨基酸 -酮戊二酸 天冬氨酸 IMP NH3-酮酸 谷氨酸 草酰乙酸 延胡索酸 AMP H2O苹果酸腺苷酸代琥珀酸 腺苷酸脱氢酶联合脱氨基作用的特点：a.转氨基作用与谷氨酸脱氢酶催化的氧化脱氨基作用偶联。 b.联合脱氨基的结果产生游离氨。 c.既是脱氨的方式，也是合成非必需氨基酸的重要途径。d.主要存在于肝、肾、脑组织中。3.氨的代

14、谢去路氨的转运谷氨酰胺的生成(主要)丙氨酸转运尿素的生成氨，具有强烈的神经毒性。正常人血氨含量甚微，0.06mmol/L(0.1mg/100ml)。体内氨的来源1.内源性氨 体内代谢产生的氨(1)氨基酸的脱氨基作用（为主）。(2)肾小管上皮细胞中谷氨酰胺分解产氨。2.外源性氨 消化道吸收的氨肠道未消化蛋白和未吸收氨基酸经腐败作 用产氨。血尿素扩散入肠，被细菌尿素酶作用水解 生成氨。肠道产氨：4g/天，是血氨主要来源。氨 的 吸 收NH3 NH4+H+ OH-NH3比NH4+更易于穿过细胞膜而进入细胞， NH3与NH4+的互变受肠液pH的影响。pH6时NH3大 量扩散入血；肠液pH6时NH3转变成NH4+进入肠腔,以铵盐的形式排出体外。临床应用：弱酸性透析液结肠透析治疗高血氨症，而禁止使用肥皂液灌肠。（一）.氨的转运（向动物肝脏的运输） 以Gln的形式：NH4+ + Glu+ ATP Gln+ADP+Pi+H+Gln+H2O Glu + NH4+ 以Ala转运（葡萄糖-丙氨酸转运：肌肉） NH4+ -酮戊二酸+NADPH+H+ Glu+NADP+H2OGlu + 丙酮酸 -酮戊二酸+ AlaAla+ -酮戊二酸 Glu+丙酮酸 Gln合成酶Gln酶Glu脱氢酶 丙酮酸转氨酶丙酮酸转氨酶在肌肉在肝脏尿素循环尿素循环在肝脏谷氨酰胺的运氨作用 反应过程谷氨