《生物化学王镜岩第三版第30章-蛋白质降解和氨基酸的分解代谢课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《生物化学王镜岩第三版第30章-蛋白质降解和氨基酸的分解代谢课件（113页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第30章 蛋白质降解和氨基 酸的分解代谢,蛋白质的降解 氨基酸分解代谢 尿素的形成 氨基酸碳骨架的代谢途径 氨基酸衍生的重要物质 氨基酸代谢缺陷症,学习目的与要求 通过本章的学习使学生掌握 1.蛋白质的营养作用 2.氨基酸分解代谢的一般方式 3.氨基酸分解产物在生物体的去路 4.三大物质的代谢关系,蛋白质的营养作用,1.氮平衡,氮平衡: 摄入氮量与排出氮量的关系 总氮平衡: 摄入氮量 = 排出氮量 正氮平衡: 摄入氮量 排出氮量 负氮平衡: 摄入氮量 排出氮量 成人每天排出5克氮,2.必需氨基酸,提供必需氨基酸: Lys,Thr,Val,Leu,Ile,Met,Trp,Phe 半必需氨基酸:A
2、rg,His,3.生物体的主要组成成分 动物生长发育、更新修补 氧化供能，转化为其他重要含氮化合物 4.参与和调节体内各种代谢活动 如血红蛋白运送酶、激素和氧气等,(一)体内蛋白质降解特性,选择性的降解非正常蛋白质 蛋白质降解速度与营养和激素状态有关,蛋白质的降解,基因突变、生物合成误差、自发诱变和疾病等可导致反常蛋白产生； 具有重要生理功能的酶蛋白，寿命短； 维持体内AA代谢库； 防御机制组成部分； 蛋白质前体的裂解加工。,1.体内蛋白质降解的意义,排除不正常的蛋白质，避免积累带来的危害； 排除过多的酶和调节蛋白，使代谢正常进行。,2.氨基酸-蛋白质-氨基酸的意义,（二）蛋白质的酶促水解,1
3、.水解过程：(酸/碱/酶),protein 胨 肽 AA,2. 酶促降解,3.蛋白质降解的泛肽途径,溶酶体系统（酸性系统): 水解长寿命蛋白和外来蛋白 泛肽系统（碱性系统）：水解短寿命蛋白和反常蛋白,蛋白质降解的泛肽途径,E1-SH,E1-SH,E2-SH,E2-SH,ATP AMP+PPi,E3,多泛肽化蛋白,ATP,26S蛋白酶体,20S蛋白酶体,ATP,19S调节亚基,去折叠,水解,E1：泛肽激活酶 E2：泛肽载体蛋白 E3：泛肽-蛋白质连接酶,（ubiquitin）,泛素,(三)蛋白质的消化,食物蛋白胃，胃蛋白酶作用为小肽小肠，胰蛋白酶、糜蛋白酶作用为更小短肽，肠黏膜的二肽酶、氨肽酶和
4、胰脏分泌的羧肽酶彻底水解为各种AA肠壁细胞肝脏血液组织、细胞。,1.常见蛋白水解酶,酶 位点（或底物） 胰蛋白酶(Trypsin） Lys,Arg的羧基端 胰凝乳(糜)蛋白酶 Phe,Trp Tyr 的羧基端 (Chymotrypsin) 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,2.人体吸收蛋白质的形式,过去认为，蛋白质在消化道酶促水解后，主要以氨基酸的形式吸收。近年的科学研究结果表明，人体吸收蛋白质的主要形式不是以氨基酸的形式吸
5、收的，而是以多肽的形式吸收的，这是人体吸收蛋白质机制的重大突破。,近30年的研究表明，蛋白质在人体消化中必须降解成小肽才能被人体吸收和利用。大部分水解成23个氨基酸残基组成的小肽，然后在小肠中以完整的形式被人体吸收，进入循环系统，被人体组织利用，或转换合成人体蛋白，发挥生理作用。,近10年来，科学家还发现，小分子活性多肽运转系统具有耗能低而不易饱和的特点。人体对肽中氨基酸残基组成的小肽的吸收速度大于对氨基酸的吸收速度。大量试验证明：这就是小肽与氨基酸的吸收机制的不同之处。研究表明小肽为底物时，肠腔刷状缘膜的氨肽酶活性增加，二肽酶和氨基酸载体的活性和数目有所增加。,3.多肽吸收机制的十大特点：,
6、不需消化，直接吸收； 吸收快速； 吸收时，多肽体不会被破坏； 多肽具有100%被人体吸收的特点； 多肽具有主动吸收的特点；,多肽吸收机制的十大特点：,多肽具有优先被人体吸收的特点； 人体对多肽的吸收不需耗费能量和增加消化道、特别是胃肠功能负担的特点； 多肽在人体表现出载体作用； 多肽可在人体起运输工具的作用； 多肽被人体吸收后，可在人体中起信使作用。,4.氨基酸的吸收,蛋白质经水解成为aa后，肠粘膜细胞膜上具有运输氨基酸的载体蛋白，能与氨基酸和Na+形成三联体，转入细胞膜内。,.中性氨基酸载体,此类载体可转运芳香，脂肪，含硫，组氨酸，谷氨酸胺和天冬酰胺，最快的一类转运载体，其吸收率为:MetI
7、leValPheTrpThr,.碱性氨基酸载体,此类载体可转运Lys,Arg，转运速率为中性氨基酸转运速率的10%。,.酸性氨基酸载体,此类载体可转运Asp,Glu,转运速率与碱性氨基酸载体差不多。,.亚氨基酸及甘氨酸载体,此类载体可转运Pro,Hyp,Gly，转运速率最低。,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。严重者死亡率为20%，有并发症者可达50%。,急性胰腺炎是多种病因导致胰酶在胰腺内被激活后引起胰腺组织自身消化、水肿、出血甚至坏死的
8、炎症反应。,食物蛋白过敏,人体在正常情况下，对食物蛋白分解的蛋白胨容易消化而不被或很少吸入血液，但如果一次食量过多（过食猪肉和海鲜），同时精神激动和大量饮酒时，蛋白胨可以通过肠粘膜吸收入血而致病，出现皮肤充血发红、风团，伴头痛、乏力。这种显现也叫蛋白胨性荨麻疹。,氨基酸分解代谢,（一）氨基酸代谢概况,（三）氨基酸的脱羧基作用,（二）氨基酸的脱氨基作用,（四）氨基酸分解产物的转化,血液中的氨基酸,食物消化吸收,组织蛋白分解,非蛋白物转化,合成组织蛋白,氧化分解,转变为糖和脂肪,合成其他含氮物,氨基酸的来源与去路,氨 基 酸 代 谢 图,氨基酸分解的共同途径,（一）氨基酸代谢概况,氨基酸的分解代谢
9、,部位：肝脏 氨基酸的功能 合成蛋白质；能量代谢；含氮化合物的前体,分解步骤,脱氨作用 氨与天冬氨酸的氮原子结合，生成尿素 氨基酸的碳骨架转化为代谢中间体,氨基酸代谢概况,食物蛋白质,氨基酸,特殊途径,-酮酸,糖及其代谢中间产物,脂肪及其代谢中间产物,TCA,鸟氨酸循环,NH4+,NH4+,NH3,CO2,H2O,体蛋白,尿素,尿酸,激素,卟啉,尼克酰氨衍生物,肌酸胺,嘧啶,嘌呤,SO4 2 -,（次生物质代谢）,CO2,胺,脱氨作用是氨基酸失去氨基的作用。氨基酸的脱氨基作用由氨基酸氧化酶催化。包括：氧化脱氨：动、植物中普遍存在；非氧化脱氨：微生物中，不普遍。 动物的脱氨主要发生在肝脏中。,（
10、二）氨基酸的脱氨基作用,（二）氨基酸的脱氨基作用,4、非氧化脱氨基作用,1、氧化脱氨基作用,2、转氨基作用,3、联合脱氨基作用,1 氧化脱氨基作用,氨基酸在酶的催化下脱去氨基生成相应的-酮酸的过程称为氧化脱氨基作用。,大部分的氧化脱氨基作用发生于谷氨酸的氧化脱氨基作用（此反应中-酮戊二酸具有接受脱下的氨基的优势），在谷氨酸脱氢酶作用下产生氨。,氧化脱氨基作用,主要有以下两种类型：,氨基酸脱氢酶（不需氧）,氨基酸氧化酶（需氧）,氧化脱氨,由氨基酸氧化酶催化，酶是一种黄素蛋白 1L-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
11、, L-Thr; L-Glu, L-Asp; Lys, Arg, Ornithine无作用。 2D-aa oxidase，以FAD为辅基，分布广，但作用不大。 3氧化专一aa的酶。,L-谷氨酸脱氢酶 （L-Glu Dehydrogenase：L-Glu dHE）,L-Glu+NAD(P)+ -ketoglutarate+ NH3+NAD(P)H+H+ 味精生产发酵菌的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-Glu dHE,L-Glu dHE的反应及调节,2.转氨基作用（Transamination）,转氨酶
12、,在转氨酶（Transaminase）的催化下， -氨基酸的氨基转移到-酮酸的酮基碳原子上，结果原来的-氨基酸生成相应的-酮酸，而原来的-酮酸则形成了相应的-氨基酸，这种作用称为转氨基作用或氨基移换作用。,谷丙转氨酶和谷草转氨酶,谷丙转氨酶（GPT）,谷草转氨酶(GOT),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主要存在于肝脏 GOT存在于心脏及其它的组织,谷氨酰胺的生成和利用,谷氨酸,谷氨酰胺,谷氨酰胺,-酮戊二酸,谷氨酸,转氨基作用葡萄糖-丙氨酸循环,与常规的转氨作用相反，存在肌肉氨基转移酶。把丙酮酸作为-酮酸底物，产物为丙氨酸，产物进入血
13、液，运送到肝脏，在肝脏经转氨基作用，产生丙酮酸，进行糖异生，葡萄糖回到肌肉中，以酵解的方法产生丙酮酸，即葡萄糖-丙氨酸循环。,葡 萄 糖 - 丙 氨 酸 循 环,3 联合脱氨基作用（United Deamination）,（1）概念,氨基酸脱氨通过转氨作用和L-谷氨酸脱氢酶催化的Glu氧化脱氨作用联合完成。弥补氨基酸氧化酶分布少、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。,（2）类型,a、转氨酶与L-谷氨酸脱氢酶作用相偶联 b、转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联,通过转氨和脱氢酶联合脱氨 （United Deamination),除心肌和骨骼肌外的器官内的主要脱氨方式,尿素,转
14、氨酶与L-谷氨酸脱氢酶作用相偶联,转氨酶,L-谷氨酸脱氢酶,H20+NAD+,NH3+NADH,-酮酸,-氨基酸,-酮戊二酸,L-谷氨酸,通过核苷酸联合脱氨作用 （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。,转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联,通过腺苷酸联合脱氨,脱酰胺作用,非氧化脱氨基作用（自学）,（1）直接脱氨基作用 （2）还原脱氨基作用 （3）水解脱氨基作用 （4）脱
15、水脱氨基作用 （5）氧化还原脱氨基作用,2.脱水脱氨： （动物及微生物）,3.脱硫化氢脱氨（动物及微生物）,1.直接脱氨（微生物）,4.水解脱氨（微生物）,NH3,CO2,H2O,+,+,+,5.还原脱氨（微生物）,(三)、氨基酸的脱羧基作用,1、概念,脱羧酶的辅酶为磷酸吡哆醛。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。,3、 生理意义： 生理效应。如: -氨基丁酸中枢神经抑制,神经系统的能量来源,组胺降低血压,扩张血管, 5-羟色胺 -血管收缩,血压升高. 生物合成的前体。如:-丙氨酸,色胺 4、脱羧产物的进一步转化（次生物质代谢）,氨基酸的脱羧作用,如: 谷氨酸 -氨基丁酸 + CO2 组氨酸 组胺 + CO2 色氨酸 5-羟色胺 + CO2,氨基酸脱羧酶,氨基酸脱羧酶专一性很高，一种氨基酸对应一种脱羧酶，仅对L-氨基酸发生作用。只有组氨酸脱羧酶不需要辅酶。,脱羧作用,胺的分解代谢,多数胺类物质有毒 体内有胺氧化酶,胺,胺氧化酶,醛,氨,脂肪酸,尿素 氨基酸,（四）氨基酸分解产物的转化,1、氨的代谢转变,2、氨基酸碳骨架的代谢途径,1 氨的代谢转变,（1）重新生成氨基酸,（2）谷氨酰胺的生成,（3）尿素的生成尿素循环,（4）合成其他含N物质,谷氨酸的重新生成,L-谷氨酸脱氢酶,谷氨酸+ H
