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1、第十二章第十二章 蛋白质代谢蛋白质代谢预备知识预备知识第一节第一节 蛋白质的降解和氨基酸的分解代谢蛋白质的降解和氨基酸的分解代谢第二节第二节 氨基酸及其重要衍生物的生物合成氨基酸及其重要衍生物的生物合成第三节第三节 蛋白质的生物合成及转运蛋白质的生物合成及转运本章小结本章小结蛋白质的生理功能蛋白质的生理功能机体的结构成分，是信息接收、免疫应答以及基因表机体的结构成分，是信息接收、免疫应答以及基因表达调节的主要元件。达调节的主要元件。氧化供能或转化为其它蓄能氧化供能或转化为其它蓄能物质物质蛋白质的需要量蛋白质的需要量氮平衡氮平衡(nitrogen balance) 日摄入氮日摄入氮 - 排出氮：
2、排出氮： 用氮平衡来反映体内蛋白用氮平衡来反映体内蛋白质代谢的概况。（正平衡和负平衡）质代谢的概况。（正平衡和负平衡） 生理需要量：生理需要量：80g/日（成人）日（成人） 蛋白质的营养价值蛋白质的营养价值v取决于必需氨基酸的种类、数量以及必需氨基酸的比例。取决于必需氨基酸的种类、数量以及必需氨基酸的比例。必需氨基酸必需氨基酸(essential amino acid) 体内需要但自身又不能合成或自身合成的数量远远不体内需要但自身又不能合成或自身合成的数量远远不足足, 必须由食物供应的氨基酸必须由食物供应的氨基酸(8+2)。 苏异苯甲色缬苏异苯甲色缬（组精）（组精）赖亮赖亮非必需氨基酸非必需氨
3、基酸 (non-essential amino acid)食物蛋白质的互补作用食物蛋白质的互补作用v蛋白质不能储备蛋白质不能储备：作为氮源和能源进行代谢作为氮源和能源进行代谢第一节第一节 蛋白质的降解和氨基酸的分解代谢蛋白质的降解和氨基酸的分解代谢一、一、蛋白质的降解蛋白质的降解二、二、氨基酸分解代谢氨基酸分解代谢三、三、氨基酸分解产物的代谢氨基酸分解产物的代谢四、四、氨基酸碳骨架的氧化途径氨基酸碳骨架的氧化途径五、生糖氨基酸和生酮氨基酸五、生糖氨基酸和生酮氨基酸六、六、氨基酸衍生的其他重要物质氨基酸衍生的其他重要物质一、蛋白质的降解一、蛋白质的降解2.内源性氨基酸内源性氨基酸 机体各组织的蛋
4、白质机体各组织的蛋白质 氨基酸氨基酸 机体合成的非必需氨基酸机体合成的非必需氨基酸组织蛋白酶组织蛋白酶（一）外源性氨基酸和内源性氨基酸（一）外源性氨基酸和内源性氨基酸消化管中各消化管中各种蛋白酶种蛋白酶1.外源性氨基酸外源性氨基酸 食物蛋白食物蛋白 氨基酸氨基酸 血液血液 全身各组织全身各组织（二）蛋白降解的反应机制（二）蛋白降解的反应机制1. 溶酶体无选择的降解内源性蛋白质（组织蛋白酶）溶酶体无选择的降解内源性蛋白质（组织蛋白酶）内源过期、变异蛋白质内源过期、变异蛋白质水解氨基酸氨基酸？2. 泛肽给选择降解的蛋白质加以标记泛肽给选择降解的蛋白质加以标记泛肽泛肽 Ubiquitin 泛肽是一种
5、的小分子蛋白质，泛肽是一种的小分子蛋白质， 因普遍存在于真核细胞而得名。因普遍存在于真核细胞而得名。细胞内能有选择的降解细胞内能有选择的降解“过期蛋白过期蛋白”，而不影响细胞的正常功，而不影响细胞的正常功能？能？在蛋白质降解过程中，泛肽通过三步反应与被降解的蛋白质在蛋白质降解过程中，泛肽通过三步反应与被降解的蛋白质形成共价连接，从而使其激活。形成共价连接，从而使其激活。作用作用:降低异常蛋白和短寿命的蛋白质。降低异常蛋白和短寿命的蛋白质。过期蛋过期蛋过期蛋过期蛋白质白质白质白质泛肽泛肽泛肽泛肽复合体复合体复合体复合体溶酶体溶酶体氨基酸氨基酸泛肽泛肽泛肽泛肽3. 机体对外源蛋白质的需要及消化作用
6、机体对外源蛋白质的需要及消化作用消化管中各种蛋白酶：胰液中的蛋白酶和肠液中的肠激酶消化管中各种蛋白酶：胰液中的蛋白酶和肠液中的肠激酶 肽链内切酶、二肽酶、肽链外切酶（氨肽酶和羧肽酶）肽链内切酶、二肽酶、肽链外切酶（氨肽酶和羧肽酶）胰蛋白酶原胰蛋白酶原肠激酶肠激酶胰蛋白酶胰蛋白酶糜蛋白酶原糜蛋白酶原糜蛋白酶糜蛋白酶弹性蛋白酶原弹性蛋白酶原弹性蛋白酶弹性蛋白酶羧基肽酶原羧基肽酶原A及及B羧基肽酶羧基肽酶A及及B小肠中的消化小肠中的消化不同蛋白酶之间功能上区别可能有什么不同蛋白酶之间功能上区别可能有什么？最终产物最终产物氨基酸氨基酸外切外切酶酶氨肽酶氨肽酶随机内切内切酶酶特定氨基酸间限制性内切限制性
7、内切酶酶外切外切酶酶羧肽酶羧肽酶二、氨基酸分解代谢二、氨基酸分解代谢AA的一般代谢途径的一般代谢途径 ：v脱氨基产生：氨和脱氨基产生：氨和-酮酸；酮酸；v脱羧基作用生成胺类物质；脱羧基作用生成胺类物质；v转变为含氮化合物（嘌呤、嘧啶、血红素等）转变为含氮化合物（嘌呤、嘧啶、血红素等）RCOCOOHNH3胺胺RCH2NH2CO2酮酸酮酸氨氨脱氨基作用脱氨基作用脱羧基作用脱羧基作用2（一）脱氨基作用（一）脱氨基作用1.氧化脱氨基作用氧化脱氨基作用酶酶L-氨基酸氧化酶、氨基酸氧化酶、D-氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶L-L-谷氨酸脱氢酶的特点谷氨酸脱氢酶的特点催催化化L-谷谷氨氨酸酸氧氧化化脱脱氨氨生生成
8、成-酮酮戊戊二二酸酸、NH3和和NADH+H+以以NAD+或或NADP+为辅酶为辅酶分布广泛，在肝、肾、脑等组织中酶活性强。分布广泛，在肝、肾、脑等组织中酶活性强。该该酶酶是是能能使使氨氨基基酸酸直直接接脱脱去去氨氨基基的的活活力力最最强强的的酶酶，其与转氨酶协同作用是体内脱氨基的主要方式。其与转氨酶协同作用是体内脱氨基的主要方式。为变构酶：为变构酶： GTP和和ATP为变构抑制剂为变构抑制剂 GDP和和ADP为变构激活剂为变构激活剂非氧化脱氨基作用非氧化脱氨基作用( (大多数在微生物体内进行大多数在微生物体内进行) )还原脱氨基作用还原脱氨基作用( (氢化酶氢化酶) )水解脱氨基作用水解脱氨
9、基作用( (水解酶水解酶) )脱水脱氨基作用脱水脱氨基作用脱硫氢基脱氨基作用脱硫氢基脱氨基作用( (脱硫氢基酶脱硫氢基酶) )氧化氧化- -还原脱氨基作用还原脱氨基作用氨基酸氨基酸 + 2H + 2H 脂肪酸脂肪酸 + + 氨氨氨基酸氨基酸 + H + H2 2O O 羟酸羟酸 + + 氨氨丝丝( (苏苏) )氨基酸氨基酸 - H - H2 2O O 丙酮酸丙酮酸 + + 氨氨L-L-半胱氨基酸半胱氨基酸 - H - H2 2S S 丙酮酸丙酮酸 + + 氨氨2 2氨基酸氨基酸 + H + H2 2O O 酮酸酮酸 + + 有机酸有机酸 + + 氨氨氨基酸的脱酰胺基作用氨基酸的脱酰胺基作用谷氨
10、酰胺酶谷氨酰胺酶谷氨酰胺谷氨酰胺 H H2 2O O 谷氨酸谷氨酸 NH NH3 3天冬酰胺天冬酰胺 H H2 2O O 天冬氨酸天冬氨酸 NH NH3 3天冬酰胺酶天冬酰胺酶2. 2. 转氨基作用转氨基作用( 氨基移换反应）氨基移换反应）v分两步进行：分两步进行：1.L-氨基酸磷酸吡哆醛氨基酸磷酸吡哆醛 - 酮酸磷酸吡哆胺。酮酸磷酸吡哆胺。2. 磷酸吡哆胺磷酸吡哆胺 -酮戊二酸酮戊二酸 磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛 谷氨酸谷氨酸L-L-氨基酸氨基酸21酮酸酮酸酮酸酮酸氨基酸氨基酸21222转氨酶转氨酶辅基为磷酸吡哆醛辅基为磷酸吡哆醛CHO NH2OHCH3CHOCH2OPNCHO NH2 转氨酶的转
11、氨酶的辅基辅基为为磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛，功，功用是携带氨基。用是携带氨基。PLPPLP转氨酶的特点转氨酶的特点催化催化氨基酸氨基酸和和-酮酸酮酸间进行间进行氨基和酮基的互换氨基和酮基的互换体体内内存存在在着着多多种种转转氨氨酶酶，催催化化不不同同AA与与 -酮酮酸酸的的转转氨氨基基作作用用，其其中中以以催催化化L- 谷谷氨氨酸酸与与-酮酮酸酸转转氨氨基基反反应应的的转转氨氨酶酶(谷丙转氨酶谷丙转氨酶GPT和谷草转氨酶和谷草转氨酶GOT)最为重要。最为重要。辅酶辅酶: VB6的磷酸酯的磷酸酯-磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛(Pyridoxal phosphate, PLP),作用是传递氨基作用是传递氨基所
12、催化的反应完全可逆，平衡常数近于所催化的反应完全可逆，平衡常数近于1转氨作用的生理意义转氨作用的生理意义反应的实质是氨基在反应的实质是氨基在-氨基酸和酮酸的转移。氨基酸和酮酸的转移。生生理理意意义义：既既是是氨氨基基酸酸的的分分解解代代谢谢过过程程，也也是是体体内内某某些些非非必需必需AA合成的重要途径。合成的重要途径。只有只有Pro Thr Lys不能进行转氨基反应。不能进行转氨基反应。GPT：谷丙转氨酶（肝）：谷丙转氨酶（肝）+GPTCH3C=OCOO-COO-CH2CH2CHN+H3COO-COO-CH2CH2C=OCOO-CH3CHN+H3COO-丙氨酸丙氨酸 + -酮戊二酸酮戊二酸
13、丙酮酸丙酮酸 谷氨酸谷氨酸 GOT：谷草转氨酶（心）：谷草转氨酶（心）谷氨酸谷氨酸 草酰乙酸草酰乙酸 -酮戊二酸酮戊二酸 天门冬氨酸天门冬氨酸+GOTCOO-CH2CHN+H3COO-COO-CH2C=OCOO-COO-CH2CH2CHN+H3COO-COO-CH2CH2C=OCOO-GPT和和GOT分布于各组织细胞内含量不同分布于各组织细胞内含量不同3. 联合脱氨基作用联合脱氨基作用NAD(P)H+H+ + NH3L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶NAD(P)+ H2O -氨基酸氨基酸 -酮酸酮酸 -酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸转氨酶转氨酶体系体系1实验：实验：组织中的其它组织中的其它 L- L-
14、氨基酸的脱氨作用缓慢。当氨基酸的脱氨作用缓慢。当加入少量的加入少量的 - -酮戊二酸，则脱氨作用显著增加。酮戊二酸，则脱氨作用显著增加。vL-谷氨酸脱氢酶及谷谷氨酸脱氢酶及谷-某转氨酶的某转氨酶的活性强、分布广，是动物体活性强、分布广，是动物体内大部分氨基酸内大部分氨基酸脱氨脱氨的方式的方式v意义：体内氨基酸意义：体内氨基酸脱氨基的最重要脱氨基的最重要方式方式 体内合成体内合成非必需非必需氨基酸的主要途径氨基酸的主要途径腺嘌呤核苷酸循环腺嘌呤核苷酸循环v在肌肉、脑等组织中，在肌肉、脑等组织中，L-L-谷氨酸脱氢酶的活力低，而腺苷酸谷氨酸脱氢酶的活力低，而腺苷酸脱氨酶的活力高。脱氨酶的活力高。v
15、实验证明脑组织细胞中的氨有实验证明脑组织细胞中的氨有 50%50%是由该循环产生的是由该循环产生的。体系体系2腺苷酸代琥珀酸腺苷酸代琥珀酸延胡索酸延胡索酸AMP腺苷酸脱氨酶腺苷酸脱氨酶N裂合酶裂合酶（二）脱羧基作用（二）脱羧基作用 脱羧酶：脱羧酶：专一性高，只对专一性高，只对 L- L-氨基酸作用。氨基酸作用。 辅酶是磷酸吡哆醛，辅酶是磷酸吡哆醛， 组氨酸脱羧酶不需要辅酶。组氨酸脱羧酶不需要辅酶。CO2一级胺一级胺 -氨基酸氨基酸一些胺，具有重要的生理作用一些胺，具有重要的生理作用磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛一级胺一级胺三、氨基酸分解产物的代谢三、氨基酸分解产物的代谢（氨、胺、氨、
16、胺、 - -酮酸）酮酸）（一）氨的代谢（一）氨的代谢氨中毒：氨中毒：若外环境若外环境NHNH3 3大量进入细胞，或细胞内大量进入细胞，或细胞内NHNH3 3大量积累。大量积累。某些敏感器官（如神经、大脑）功能障碍。某些敏感器官（如神经、大脑）功能障碍。表现：语言障碍、视力模糊、昏迷、死亡。表现：语言障碍、视力模糊、昏迷、死亡。. .1.氨基氮转运的一般途径氨基氮转运的一般途径(主要是肌肉)各组织各组织细胞细胞脱氨脱氨NHNH3 3谷氨酸谷氨酸 -酮戊二酸酮戊二酸谷谷氨氨酸酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙丙丙丙氨氨氨氨酸酸酸酸谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酰胺血血血血液液液液肝脏肝脏脱氨，转化脱氨，转化脱氨，转化脱氨，转化为为为为排泄形式排泄形式排泄形式排泄形式(1) 丙氨酸丙氨酸-葡萄糖循环葡萄糖循环 (alanine-glucose cycle)概概念念：丙丙氨氨酸酸和和葡葡萄萄糖糖反反复复地地在在肌肌肉肉和和肝肝之之间间进进行行氨氨的的转转运运， 这这一一途途径称为径称为. 生成生成Ala是是肌肉解氨毒和运输氨的方式肌肉解氨毒和运输氨的方式意意义义：使使肌肌肉肉中中的的氨氨以以无无毒毒的
