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1、Click to edit Master title styleClick to edit Master subtitle style*1第十章 氨基酸代谢Click to edit Master title styleClick to edit Master subtitle style*2第一节蛋白质的降解 1、生物体内的蛋白质是经常处于动态的变化之中，不断地合成，不断地分解。例如，当种子萌发时，蛋白质发生强烈的水解，将胚乳或子叶中的储藏蛋白质分解，形成氨基酸和其他简单含氮化合物，供幼苗形成组织时用。在植物衰老时，蛋白质的分解亦很强烈，将营养器官的蛋白质分解成含氮化合物，转移到繁殖器官中，
2、供幼胚及种子的形成之所需。2、蛋白质的分解是在蛋白（水解）酶催化下进行的 。一、 蛋白质消化吸收v哺乳动物的胃、小肠中含有胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、羧肽酶、氨肽酶、弹性蛋白酶。经上述酶的作用，蛋白质水解成游离氨基酸，在小肠被吸收。v被吸收的氨基酸（与糖、脂一样）一般不能直接排出体外，需经历各种代谢途径。v肠粘膜细胞还可吸收二肽或三肽，吸收作用在小肠的近端较强，因此肽的吸收先于游离氨基酸。（一）消化1、胃内消化 1）胃蛋白酶（pepsin): 胃蛋白酶元胃酸( H+) 胃蛋白酶 自身激活作用 2）胃酶作用 蛋白质 小分子肽肠道胃酶作用于：Phe, Tyr, Trp, ( 芳香族） Leu
3、, Glu, Gln。胃蛋白酶2、小肠消化：1）来自胰腺的酶： A、内肽酶：水解pro内部肽键。 胰蛋白酶：Lys、Arg羧基端肽键；(碱性） 糜蛋白酶：Phe、Tyr、Trp肽键； (芳香族）。 弹性蛋白酶：Val、Leu、Ser、Ala肽键 （脂肪族）几种蛋白酶原的激活B、外肽酶 羧肽酶：从C端水解； 羧肽酶A：水解中性aa为C端的肽键； 羧肽酶B：水解碱性aa为C端的肽键；2）来自小肠粘膜细胞的寡肽酶A、氨肽酶（ aminopeptidase ）：从N端水解，形成二肽。B、二肽酶（dipeptidase） ：作用于二肽。n寡肽的水解主要在小肠粘膜细胞进行。 氨基肽酶内肽酶羧基肽酶氨基酸
4、+氨基酸二肽酶蛋白水解酶作用示意图消化道内几种蛋白酶的专一性（Phe.Tyr.Trp）（Arg.Lys）（脂肪族）羧肽酶氨肽酶羧肽酶（Phe. Trp）肽酶的种类和专一性肽酶的种类和专一性编号编号 名名 称称 作作 用用 特特 征征3 3、4 4、11113 3、4 4、1313 - -氨酰肽水解酶氨酰肽水解酶( ( -aminoacyl -aminoacyl peptide hydrolase)peptide hydrolase)作用于多肽链的作用于多肽链的N-N-末端末端 - -羧肽水解酶羧肽水解酶( ( -carboxyl -carboxyl peptide hydrolasepepti
5、de hydrolase) )作用于多肽链的作用于多肽链的C-C-末端末端3 3、4 4、1414二羧肽水解酶二羧肽水解酶(depeptide (depeptide hydrolase)hydrolase)水解二肽水解二肽3、小肠腔的消化 肽 小肽 小肽 氨基酸至此：球蛋白几乎完全分解； 纤维蛋白、角蛋白部分水解。胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶羧肽酶、氨肽酶（二）吸收 aa 肠黏膜细胞 血液循环肝脏naa和少量二、三肽可被肠黏膜细胞吸收入血，肾小管细胞和肌肉细胞也可吸收，这是一需能需氧的主动运输过程。 氨基酸的吸收吸收部位：主要在小肠吸收形式：氨基酸、二肽、三肽吸收机制：耗能的主动吸收过程蛋白
6、质水解酶（1）内肽酶（蛋白酶，肽链内切酶） 形成各种短肽（2）端肽酶（肽酶）羧肽酶氨肽酶二肽酶 蛋白质酶促降解 需内肽酶、羧肽酶、氨肽酶和二肽酶的共同作用蛋白质多肽AA合成新蛋白质 蛋白酶：又称肽链内切酶（Endopeptidase），作用于多肽链内部的肽键，生成较原来含氨基酸数少的肽段，不同来源的蛋白酶水解专一性不同。 肽酶：只作用于多肽链的末端，根据专一性不同，可在多肽的N-端或C-端水解下氨基酸，如氨肽酶、羧肽酶、二肽酶等。Click to edit Master title styleClick to edit Master subtitle style*20第二节氨基酸的分解代谢氨基
7、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脂肪及其代谢中间产物谢中间产物TCATCA鸟氨酸鸟氨酸循环循环NHNH4 4+ +NHNH4 4+ +NHNH3 3COCO2 2HH2 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SOSO4 4 2 2 - -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
8、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 氨基酸生物合成分解代谢蛋白质脱氨-酮酸脱羧胺（碳骨架）三大代谢能源氨基酸氨基酸分解分解的共同途径的共同途径一、脱氨基作用 主要有氧化脱氨、转氨、联合脱氨（一）氧化脱氨作用： 1. 概念： -aa在酶催化下氧化成-酮酸，反 应需氧并产氨此为。 此作用普遍存在于动物细胞中，主要在肝中进行。实验依据： -aa 灌入肝，流出液含少量-酮酸； 用各种组织切片与-aa 在生理条件下保温1-2hr后，除去pro，利用酮酸与2，4，二硝基苯肼生成苯腙，证实有酮酸生成； 用肾提取液证明了氧化脱氨中的定量关系： 氧气：氨： -酮酸 =
9、1：2：22. 反应：先脱氢再水解脱氨。3. 类型1) L-aa氧化酶： 有两类，分别以FAD、FMN（人和动物） 为辅基。2) D- aa氧化酶： 以FAD为辅基，脊椎动物在肝肾细胞中， 有些微生物也有。 -氨基酸 氨基酸氧化酶（FAD、FMN）-酮酸 R-CH-COO- NH+3 | R-C-COO-+NH3 O|H2O+O2H2O2 L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸谷氨酸+ + H2O - -酮戊二酮戊二 酸酸+ + NH3NADNAD（P P）+ +NADNAD（P P）HHL-aa氧化酶的作用3) 氧化专一aa的酶： 如： Glu脱氢酶广泛分布在生物细胞质和线粒体中，以NAD+或NADP +为
10、辅酶，可直接脱氨，活性最强。（二）转氨作用1. 概念： 将一种aa 的-氨基转给另一-酮酸，生成相应酮酸和1分子- aa的作用。2. 转氨酶： 以谷丙转氨酶(GPT)和谷草转氨酶(GOT)分布最广、活性最大。 临床以此判断肝功能是否正常。转氨作用3. 辅酶： 所有转氨酶辅酶为吡哆醛磷酸，并作为 脱羧作用、脱氨作用、消旋作用及醇醛裂解反应的辅酶。转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛氨基酸 磷酸吡哆醛 -酮酸 磷酸吡哆胺 谷氨酸 -酮戊二酸 转氨酶 正常人各组织GOT及GPT活性 (单位/克湿组织)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。4. 转氨作用的意义： 是aa分解代谢与非必需aa合成代谢
11、的重要步骤； 沟通了糖代谢与蛋白质代谢。通过此种方式并未产生游离的氨。（三）联合脱氨作用1. 概念：转氨基作用和氧化脱氨基作用联合进行的脱转氨基作用和氧化脱氨基作用联合进行的脱氨基作用方式氨基作用方式。是是体内氨基酸的脱氨主要方式。2. 反应：主要在肝、肾组织3. 转氨基偶联嘌呤核苷酸循环主要发生在骨骼肌、心肌、脑等组织。苹果酸 腺苷酸代琥珀酸次黄嘌呤 核苷酸 (IMP)腺苷酸代琥珀酸合成酶-酮戊 二酸氨基酸 谷氨酸-酮酸 转氨酶 1草酰乙酸天冬氨酸转氨酶 2此种方式主要在肌肉组织进行。腺苷酸脱氢酶H2ONH3延胡索酸腺嘌呤核苷酸(AMP)二、脱羧基作用1、概念：aa在aa脱羧酶作用下生成CO
12、2和 一个相应一级胺类化合物的作用。 2、酶：专一性强，且只对L-氨基酸起作用。 除His脱羧酶不需辅酶外，余均以 吡哆醛磷酸为辅酶。氨基酸脱羧酶氨基酸胺类RCH2NH2+ CO2磷酸吡哆醛 二羧基氨基酸主要在-位上脱羧，所生成的产物不是胺，而是另一种新的氨基酸。 天冬氨酸脱羧后生成-丙氨酸： 谷氨酸脱羧后生成-氨基丁酸： 丝氨酸脱羧生成乙醇胺；乙醇胺经甲基化作用生成胆碱：3、脱羧形成的胺有许多重要生化作用Glu-氨基丁酸：重要的神经介质，抑 制神经中枢； His 组胺：有降压、刺激胃液分泌的作用Tyr 酪胺：有升压作用4、胺的去向 大多数胺类对动物有毒，去向：1）随尿排出；2）在胺氧化酶作用
13、下可进一步氧化分解：胺氨醛脂肪酸合成尿素CO2H2O新氨基酸三、氨基酸分解产物的代谢氨基酸分解脱氨脱羧氨-酮酸胺CO2氨是机体正常代谢产物，具有毒性。（一）氨的去路： 水生动物直接排氨 鸟类、爬行动物尿酸形式排氨 脊椎动物尿素形式排氨 以上生物依次称：排氨生物、排尿酸生物和排尿素生物。 原始动物、线虫及鱼类、水生两栖类等的氨基酸脱下的氨以Gln的形式运送到排泄部位（如鳃），Gln酶分解，形成游离的氨，扩散，排除。 爬行动物与鸟，排除尿酸。 高等动物和人类，氨合成尿素，从肾排除。（二）尿 素 的 生 成1. 概念 在排尿动物体内由在排尿动物体内由NHNH3 3合成合成 尿素是在肝脏尿素是在肝脏中
14、通过一个循环机制完中通过一个循环机制完成的，这一个循环称为成的，这一个循环称为尿素循环。尿素循环。2. 有关尿素形成的实验： 尿素形成部位的实验： a、蛋白质膳食：尿中尿素； b、切除肝：血、尿中尿素 c、aa喂养切肝动物：尿素一半在血中，一半在尿中； d、切肾：血中尿素； e、同时切肝、肾：血中尿素恒定。证实肝为尿素形成部位。尿素形成实验依据：A、肝切片+铵盐混合保温：铵盐尿素B、肝切片+ aa：脱下的氨几乎全成尿素；C、肝切片+ aa+鸟aa（Orn)或瓜aa （Cit）： 尿素合成量及速度D、肝切片+ Orn或Cit：无尿素 说明Orn或Cit起促进作用。氨是尿素合成的前体的实验15N标
15、记铵盐饲喂动物证明： 15N出现在Ary的胍基、及全部的尿素上。3. 尿素循环：1） 氨的活化： 在线粒体中进行，耗能。 氨甲酰磷酸合成酶催化形成氨甲酰磷酸 N-乙酰谷氨酸为别构激活剂。NH3 + CO2 H2O+ 2ATP2ADP + Pi氨基甲酰磷酸合成酶AGA，Mg2+NH2O PO32-CO氨基甲酰磷酸2）形成瓜氨酸v在线粒体内；v鸟氨酸转氨甲酰酶将氨甲酰磷酸交给鸟氨酸的-氨基上，生成瓜氨酸。v进入细胞质。 NH2O PO32-CO(CH2)3NH2H2N-CHCOOHCO(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2+ H3PO4+氨基甲酰磷酸鸟氨酸瓜氨酸鸟氨酸氨基甲酰转移酶v在胞质；v
16、精氨琥珀酸合成酶催化瓜氨酸与Asp缩合；v消耗2个高能键。3）精氨琥珀酸生成CO(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2精氨酸代琥珀酸合成酶ATPAMP + PPi + H2OCH2- CHCOOHCOOHH2NCH2- CHCOOHCOOHCN(CH2)3(NHH2N-CHCOOHNH2+瓜氨酸天冬氨酸精氨酸代琥珀酸4）形成精氨酸精氨琥珀酸酶催化精氨琥珀酸上Asp骨架以延胡索酸形式移去，精氨酸代琥珀酸裂解酶CH2- CHCOOHCOOHCN(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2精氨酸代琥珀酸CHCH COOHCOOH+CNH(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2精氨酸延胡索酸5）尿素形成、鸟氨酸再生n精氨酸酶催化精氨酸水解生成尿素和鸟氨酸(ornithine)。鸟氨酸可再转运入线粒体继续进行循环反应。(CH2)3NH2H2N-CHCOOHCNH(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2精氨酸- NH2H2N -OC+鸟氨酸尿素精氨酸酶H2O鸟氨酸循环2ADP+PiCO2 + NH3 + H2O氨甲酰磷酸2ATPN-乙酰谷氨酸Pi鸟氨酸瓜氨酸精氨酸延胡索酸氨基酸草酰乙酸苹果酸
