沈陽藥科大學生物化學蛋白質分解代謝

1、一、營養(yǎng)素的概念和生理功能 二、食物蛋白的生理功能 三、氮平衡 四、蛋白質的營養(yǎng)價值 概念：概念：食物中具有促進人體生長、發(fā)育、更新和 修補組織、維持各器官組織細胞或整體正常結構與 功能的物質，成為營養(yǎng)素。 種類：種類：糖類、脂類、蛋白質、核酸、維生素、水、 空氣、無機鹽 氮 總 平 衡 : 攝 入 氮 量 = 排 出 氮 量 氮 正 平 衡 : 攝 入 氮 量 排 出 氮 量 氮 負 平 衡 : 攝 入 氮 量 排 出 氮 量 （條件：攝足量的蛋白質酮石英鐘是蛋白質質量） 1、必需氨基酸（、必需氨基酸（essential amino acid) 概念：概念：是指機體需要，但機體不能合成或合成

2、量少，不能 滿足需要，必需由食物供給的氨基酸。 種類：種類：賴氨酸（lys）、色氨酸（Tyr） 、纈氨酸（Val） 亮氨酸（leu） 、異亮氨酸（Ile） 、蘇氨酸（Thr） 甲硫氨酸（Met）、苯丙氨酸（Phe） 。 非必需氨基酸（非必需氨基酸（non-essential amino acid）：）：是指機體也 需要，但機體能合成，可不必由食物供給的氨基酸。 蛋白質含量 蛋白質的消化率 蛋白質的利用率 食物蛋白質 水解酶 胃 胨及未消化的蛋白質 腸 氨基酸 水解酶 蛋白水解酶 肽鏈內切酶 肽鏈外切酶 胃蛋白酶 胰蛋白酶 糜蛋白酶 彈性蛋白酶 羧肽酶A 羧肽酶B 氨基肽酶 二肽酶 名 稱來 源

3、水 解 肽 鍵 的 特 異 性 胃蛋白酶胃酸性CONH芳族 胰蛋白酶 糜蛋白酶 彈性蛋白酶 羧肽酶A 羧肽酶B 胰 胰 胰 胰 胰 堿性CONHR 芳族CONHR 脂族CONHR 中性氨基酸羧基末端肽 堿性氨基酸羧基末端肽 氨基肽酶 二肽酶 小腸 小腸二肽的肽鍵 寡肽氨基末端肽 兩種吸收方式： 主動轉運需Na+、運載蛋白、ATP和酶等 -谷氨酰基循環(huán)在結合在細胞膜上的-谷氨酰 轉移酶催化下，通過與GSH作用而轉入細胞的 細胞外 R H C COOH NH2 氨基酸 細胞膜 E1 細胞內 COOH HC NH2 CH2 CH2 C NH C H COOH R O -谷氨酰氨基酸 半胱氨酰氨基酸

4、R H C COOH NH2 氨基酸 E2 N COOH O 5-氧脯氨酸 ATP ADP+Pi E3 Gly Cys Glu GSH ATP ADP+Pi E4 E5 定義定義：常到細菌可使部分蛋白質或其未吸收的消化產物分解 方式方式：脫氨、脫所、氧化、還原、水解 產物產物：營養(yǎng)物質脂肪、維生素等 有毒物質胺、NH3、酚、H2S、吲哚等 組胺 His 尸胺 Lys 腐胺 鳥氨酸 氨基酸的來源：氨基酸的來源： （1）食物蛋白質經消化而被吸收的氨基酸； （2）細胞合成的非必需氨基酸； （3）組織蛋白分解產生的氨基酸。 氨基酸的去路：氨基酸的去路： （1）合成生物體的組織蛋白質； （2）轉變?yōu)橹匾?/p>

5、含氮化合物，如嘌呤、嘧啶、酶、激素等； （3）氨基酸氧化分解釋放能量； （4）有些氨基酸轉變?yōu)樘腔蛑镜取?食物蛋白質 組織蛋白質 尿素 非蛋白含氮物質 谷氨酰胺 血液氨基酸 組織氨基酸 氨-酮酸 糖 脂類 CO2 + H2O CO2 胺類物質 一碳單位嘌呤、嘧啶等 （氨基酸代謝池） 脫氨方式：脫氨方式： 轉氨作用轉氨作用 氧化脫氨基作用氧化脫氨基作用 聯(lián)合脫氨基作用聯(lián)合脫氨基作用 非氧化脫氨基作用非氧化脫氨基作用 概念：概念：氨基酸的-氨基與-酮酸的酮基，在轉氨酶的作用下 相互交換，生成相應的新的氨基酸和-酮酸。 CO COOH R2 CO COOH R1 + 轉氨酶 CH R1 COOH

6、NH2CH R2 COOH NH2 轉氨酶（轉氨酶（transaminase）：）：亦稱氨基轉移酶 輔酶輔酶磷酸吡哆醛或磷酸吡哆胺，系維生素B6的磷酸酯 重要的轉氨酶重要的轉氨酶 谷丙轉氨酶（GPT） 谷草轉氨酶（GOT） CH COOH CH2 NH2 CH2 COOH + CO COOH CH3 谷丙轉氨酶 CH CH3 COOH NH2 C COOH CH2 O CH2 COOH 谷氨酸 丙氨酸 丙酮酸 酮戊二酸 CH COOH CH2 NH2 CH2 COOH + 谷氨酸 CO COOH CH2 COOH 谷草轉氨酶 + C COOH CH2 O CH2 COOH 酮戊二酸 CH CH

7、2 COOH NH2 天冬氨酸 COOH 草酰乙酸 轉氨作用機制：轉氨作用機制： C O COOH R2 C O COOH R1 轉氨酶 CH R1 COOH NH2 CH R2 COOH NH2 PB6-CHO PB6-CH2-NH2 轉氨作用的意義：轉氨作用的意義： 1、氨基酸分解代謝的起始步驟 2、機體合成非必需氨基酸的主要途徑 概念：概念：在酶的催化下，氨基酸脫氨的同時伴有氧化的反應過程 酶類：酶類： 1、氨基酸氧化酶黃素蛋白，輔酶FAD，由氧參與，產物H2O2 R H C COOH NH2 氨基酸氧化酶 FADFADH2 O2H2O2 R C COOH NH H2O NH3 R C

8、COOH O 特點：特點：NAD+或或NADP+為輔酶，分布廣，在肝、腎和腦中活性為輔酶，分布廣，在肝、腎和腦中活性 較強，肌肉中活性低些，可逆，特異性強較強，肌肉中活性低些，可逆，特異性強 。 CH COOH CH2 NH2 CH2 COOH + L-谷氨酸 L-谷氨酸脫氫酶 NAD + + NADH + H + + C COOH CH2 O CH2 COOH 酮戊二酸 NH3 定義：定義：轉氨作用與氧化脫氨基作用相偶聯(lián)進行的反應 方式：方式：1、轉氨偶聯(lián)谷氨酸氧化脫氨作用 部位：肝、腎和腦 2、轉氨偶聯(lián)AMP循環(huán)脫氨作用 部位：骨骼肌和心臟 C O COOH R CH R COOH NH2

9、 氨基酸 酮酸 轉氨酶 C COOH CH2 O CH2 COOH 酮戊二酸 CH COOH CH2 NH2 CH2 COOH L-谷氨酸 NADH（或NADPH）+ H+ + NH3 NAD+（或NADP+）+ H2O L-谷氨酸脫氫酶 C O COOH R CH R COOH NH2 氨基酸 酮酸 轉氨酶 C COOH CH2 O CH2 COOH 酮戊二酸 CH COOH CH2 NH2 CH2 COOH L-谷氨酸 GOT CH COOH CH3 NH2 COOH 天冬氨酸 C COOH CH2 COOH 草酰乙酸 N N N N OH R 5P IMP HOOC CH2CH COOH

10、 NH AMP 腺苷酸代琥珀酸 HOOC CH CH COOH 延胡索酸 AMP H2O NH3 O 2、脫硫化氫脫氨 1、脫水脫氨 3、直接脫氨 （一）氨的來源 內源性氨內源性氨： 氨基酸脫氨基作用產生的氨（體內氨的主要來源） 胺類物質的氧化產生氨 嘌呤或嘧啶的分解產生氨 酰胺化合物的水解等也可產生氨 外源性氨：外源性氨： 腸道食物蛋白質的腐敗 尿素腸肝循環(huán) 服用氨類藥物等產生的氨 尿素的合成 谷氨酰胺的生成 參與合成一些重要的含氮化合物 （如嘌呤、嘧啶、非必需氨基酸等） 以銨鹽的形式由尿排出。 1尿素的合成尿素的合成 合成部位合成部位：肝臟（細胞液、線粒體） 合成途徑合成途徑：鳥氨酸循環(huán)（

11、尿素循環(huán)） 步驟步驟 氨基甲酰磷酸的合成 瓜氨酸的合成 精氨酸的合成 尿素的生成 線粒體 細胞液 NH2 (CH2)3 CHNH2 COOH NH2 CO OPO3H2 鳥氨酸轉氨甲酰酶 NH (CH2)3 CHNH2 COOH C O NH2 +Pi 鳥氨酸氨甲酰磷酸 瓜氨酸 NH3 + CO2 + 2ATP 氨甲酰磷酸合成酶 Mg 2+ + 2ADP + Pi H2NC O O PO 3H2 氨甲酰磷酸合成酶 2ATP 2ADP + Pi NH (CH2)3 CHNH2 COOH 瓜氨酸 C NH2 O + CH COOH CH2 NH2 COOH 天冬氨酸 精氨酸代琥珀酸 合成酶 NH

12、(CH2)3 CHNH2 COOH C NH2 N CH2 COOH CH COOH 精氨酸代琥珀酸 ATPAMP+PPi 精氨酸代琥珀酸合成酶 ATPAMP+PPi 裂解酶 NH (CH2)3 CHNH2 COOH C NH2 NH 精氨酸 + HOOCCH CHCOOH 延胡索酸 NH (CH2)3 CHNH2 COOH C NH2 N CH2 COOH CH COOH 精氨酸代琥珀酸 NH (CH2)3 CH NH2 COOH C NH2 NH 精氨酸 + H2O 精氨酸酶 NH2 C NH2 O 尿素 + NH2 (CH2)3 CH NH2 COOH 鳥氨酸 總結：總結： 2NH3 +

13、 CO2 + 3ATPNH2 C NH2 O + 2ADP + 4Pi + AMP 氨甲酰磷酸合成酶 2ATP 2ADP + Pi 精氨酸代琥珀酸合成酶(調節(jié)酶） ATPAMP+PPi 尿素中-NH2的來源 游離的NH3 Asp中的NH3 鳥氨酸循環(huán)：以鳥氨酸為起點，通過瓜氨酸與精氨酸把 NH3和CO2合成尿素的循環(huán)過程（也叫尿素循環(huán)） 生理意義：把有毒NH3轉變成無毒尿素排出體外，解氨毒 肌肉組織血液肝 肌 肉 蛋白質 葡萄糖 氨基酸丙酮酸 轉氨作用 酮酸丙氨酸 糖分解 葡萄糖 丙氨酸 葡萄糖 谷氨酸 丙酮酸 轉氨作用 酮戊二酸丙氨酸 糖異生NH3 尿素 2丙氨酸丙氨酸-葡萄糖循環(huán)葡萄糖循環(huán)

14、 意義：意義：肌組織中的氨以無毒的丙氨酸形式運輸?shù)礁?肝又為肌組織提供了生成丙氨酸的葡萄糖 3合成谷胺酰胺合成谷胺酰胺 CH COOH CH2 NH2 CH2 COOH 谷氨酸 + NH3 + ATP 谷氨酰胺合成酶 谷氨酰胺酶 CH COOH CH2 NH2 CH2 C 谷氨酰胺 O NH2 + ADP + H2O + Pi 解氨毒 氨的運輸和貯存形式 調節(jié)酸堿平衡 參與體內嘌呤、嘧啶和非必需氨基酸的合成 意義意義 谷氨酰胺合成酶：谷氨酰胺合成酶：主要分布在腦、心和肌肉等組織 （一）合成非必需氨基酸 （二）轉變?yōu)樘呛椭?氨基酸分為： 生糖氨基酸 ：可沿糖異生作用轉化為糖 。 生酮氨基酸 ：

15、可沿脂肪酸分解和合成途徑生成酮體和脂肪酸 生糖兼生酮氨基酸 ：既能轉變成糖又能轉變成酮體 生糖氨基酸 甘氨酸、丙氨酸、絲氨酸、半胱氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、 天冬氨酸、天冬酰胺、甲硫氨酸、纈氨酸、組氨酸、脯氨酸、 羥脯氨酸、精氨酸、 生酮氨基酸亮氨酸 、賴氨酸 生糖兼生酮 氨 基 酸 異亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、蘇氨酸、色氨酸 （三）氧化供能 一、氨基酸脫羧基作用一、氨基酸脫羧基作用 （一）脫羧基作用 氨基酸脫羧產物氨基酸脫羧產物：胺和二氧化碳 氨基酸脫羧酶：氨基酸脫羧酶：輔酶是含維生素B6的磷酸吡哆醛。 CH COOH NH 2 氨基酸脫羧酶 CH 2 NH 2 + CO 2 RR 氨基酸胺

16、（二） 重要氨基酸脫羧基反應 1. 1. 谷氨酸脫羧作用谷氨酸脫羧作用 HOOC CH2CH2 CH NH2 COOHHOOC CH2CH2 CH2 NH2 L-谷氨酸 -氨基丁酸 谷氨酸 + CO2 脫羧酶 -氨基丁酸（氨基丁酸（-aminobutyric acid，GABA）生理功能：生理功能：對中樞 神經系統(tǒng)有普遍的抑制作用，是一種神經系統(tǒng)的主要抑制性遞質 2. 2. 組氨酸脫羧作用組氨酸脫羧作用 組氨酸 NNH CH2CH NH2 COOH 組胺 NNH CH2CH2NH2 組氨酸脫羧酶 + CO2 組胺生理功能：組胺生理功能：是一種強烈的血管舒張劑，具有擴張血管降低血 壓、促進平滑肌

17、收縮及胃液分泌等作用 3.3.鳥氨酸脫羧作用鳥氨酸脫羧作用 鳥氨酸脫羧酶 NH2 (CH2)3 CH NH2 COOH 鳥氨酸 CO2 NH2 (CH2)4 NH2 腐胺 + SAM NH2 (CH2)4 NH (CH2)3 NH2 亞精胺 + SAM NH2 (CH2)3 NH (CH2)4 NH (CH2)3 NH2 精胺 腐胺、亞精胺、精胺等多胺類化合物腐胺、亞精胺、精胺等多胺類化合物能促進細胞生長和分裂 。 （三）胺的分解代謝 R CH2NH2+ O2 + H2O 胺氧化酶 R CHO H2O2 + NH3 胺醛 醛氧化酶 R COOH 酸 二、氨基酸與二、氨基酸與“一碳基團一碳基團”

18、的代謝的代謝 （一）（一）“一碳基團一碳基團”及其載體及其載體 “一碳基團一碳基團”概念：概念：某些氨基酸在代謝過程中分解生成含一個碳原某些氨基酸在代謝過程中分解生成含一個碳原 子子 的基團，稱為的基團，稱為“一碳基團一碳基團”（one carbon group） 或或“一碳單位一碳單位”（one carbon unit） 重要的重要的“一碳基團一碳基團” ： 甲基： 次甲基： 羥甲基： CH3 CH CH2OH 亞甲基： 甲?；?亞氨甲基： CH2 CHO CH NH “一碳基團一碳基團”的載體：的載體： 四氫葉酸（四氫葉酸（tetrahydrofolic acid，F(xiàn)H4）主要載體主要載

19、體 S-腺幻燈片腺幻燈片 40苷蛋氨酸（苷蛋氨酸（S-adenosylmethionine ，SAM） N N N H H N OH H2N H H H CH2N H C NH CH COOH CH2CH2COOH O 1 2 3 45 6 7 8 910 括號內用R表示 N N N H N OH H2N H H H CH2N 5R 10 CH2 N N N H N OH H2N H H H CH2NH 5R 10 CH3 N5，N10-亞甲基-FH4N5-甲基-FH4 FH4N5CH2N10R CH2 FH4N5CH2N10R CH3 N5，N10-次甲基-FH4 N N N H N OH

20、H2N H H H CH2N 5R 10 CH FH4N5CH2 N10R CH N N N H N OH H2N H H H CH2N H 5 R 10 CH N5-亞氨甲基-FH4 NH FH4N5CH2N10 R CH NH N N N H H N OH H2N H H H CH2 N 5 R 10 N10-甲?；?FH4 HC FH4N5CH2N10R OHC O CH COOH CH2 NH2 CH2 S CH3 + 腺嘌呤 O OH OH HH H CH2 H SAM （二）生成（二）生成“一碳基團一碳基團”的氨基酸的氨基酸 1 1甘氨酸與甘氨酸與“一碳基團一碳基團”的生成的生成

21、CH2NH2 COOH 甘氨酸 + O2 甘氨酸氧化酶 CHO COOH 乙醛酸 O2 - CO2 - NH3，-H2O2 HCOOH + FH4 + FH4 甲酸 次甲基FH4合成酶 甲酰FH4合成酶 N5，N10-次甲基-FH4 N10-甲?；?FH4 FH4N5CH2N10R CH FH4N5CH2N10R OHC 2 2組氨酸與組氨酸與“一碳基團一碳基團”的生成的生成 NH2CH CH2 N H N COOH CH COOH CH2 NH CH2 COOH 亞 氨 甲 酰 谷 氨 酸 CHNH + H2O - NH3 CH COOH CH2 NH CH2 COOH 甲 酰 谷 氨 酸

22、CHO 亞 氨 甲 酰 轉 移 酶 甲 酰 轉 移 酶 N 5-亞 氨 甲 基 -FH 4 N 5-甲 酰 基 -FH 4 FH4N 5 CH2N 10 R CH FH4N 5 CH2N 10 R NH OHC N 5， N10-次 甲 基 -FH 4 FH4N 5 CH2N 10 R CH 環(huán) 脫 氨 酶環(huán) 脫 水 酶 組 氨 酸 3 3絲氨酸與絲氨酸與“一碳基團一碳基團”的生成的生成 NH2CH CH 2OH COOH + FH4 絲氨酸羥甲基轉移酶 N 5-甲基-FH 4 FH 4 N 5 CH 2 N 10 R CH 3 N 5，N10-亞甲基-FH 4 FH 4 N 5 CH 2 N

23、 10 R CH 2 N 5，N10-次甲基-FH 4 FH 4 N 5 CH 2 N 10 R CH 還原酶 脫氫酶 -2H + H 2 絲氨酸 + NH2CH 2 COOH 甘氨酸 4 4蛋氨酸與蛋氨酸與“一碳基團一碳基團”的生成的生成 CH COOH CH2 NH2 CH2 S 蛋氨酸 CH3 腺苷轉移酶 ATP PPi + Pi CH COOH CH2 NH2 CH2 S CH3 + 腺嘌呤 O OH OH HH H CH2 H SAM CH COOH CH2 NH2 CH2 S 腺嘌呤 O OH OH HH H CH2 H S-腺苷同型半胱氨酸 -CH3(用于腎上腺素、 肌酸、膽堿等

24、的合成) H2O腺苷 CH COOH CH2 NH2 CH2 SH 同型半胱氨酸 N5-CH3- FH4 FH4 5 5“一碳基團一碳基團”的互變的互變 一碳基團的來源 活性形式互變生化功能 蛋氨酸 SAM N5-CH3-FH4 同型半胱氨酸 B12CH3 N5，N10-CH2-FH4 絲氨酸 N5，N10=CH2-FH4組氨酸 N5-CH=NH-FH4 N5-CHO-FH4 N10-CHO-FH4 HCOOH甘氨酸乙醛酸 色氨酸 甲基化反應：如膽堿、 肌酸、腎上腺素等合成 胸腺嘧啶的甲基 嘌呤堿C8 嘌呤堿C2 (三）三）“一碳基團一碳基團”代謝的生理意義代謝的生理意義 1四氫葉酸“一碳基團

25、”參與體內嘌呤和嘧啶堿生物合 成 2滿足多種重要物質生物和成對甲基的需要 3“一碳基團”代謝與新藥設計 三、芳香氨基酸的代謝三、芳香氨基酸的代謝 （一）苯丙氨酸和酪氨酸的代謝 1生成酪氨酸 苯丙氨酸是必需AA，在苯丙氨酸羥化酶作用下可轉變?yōu)槔野彼帷?2合成激素 酪氨酸是合成甲狀腺素、腎上腺素和去甲腎上腺素等激素的原料 3. 代謝缺陷癥 苯丙酮酸尿癥苯丙酮酸尿癥 : 苯丙氨酸羥化酶缺乏使苯丙氨酸不能轉變?yōu)槔野?酸，導致正常時的次要代謝產物苯丙酮酸生成顯著增加 。 白化病白化病 ：酪氨酸酶缺乏不僅影響腎上腺素、甲狀腺素等有關激素 合成，也使酪氨酸氧化生成黑色素障礙，使患者皮膚及毛發(fā)成白色 4. 生

26、成酪胺 (二)、色氨酸的代謝 1生成5-羥色胺 2. 生成尼克酸 3. 生成黃尿酸 4. 生成褪黑激素 三、含硫氨基酸的代謝三、含硫氨基酸的代謝 1蛋氨酸主要生化作用包括：蛋白質生物合成時作為起始的氨基 酸；生成的SAM是體內甲基化反應的活性甲基的供體，可轉變?yōu)榘?胱氨酸。 2半胱氨酸和胱氨酸為非必需氨基酸，其上的二硫鍵是維持許多 重要蛋白質的活性結構所必需的，如胰島素、免疫球蛋白等；一些 巰基酶類活性與半胱氨酸的SH基有關；半胱氨酸代謝產物牛黃酸 是構成膽汁酸的重要組成成分。 3谷胱甘肽（glutathione，G-SH）是廣泛分布于體內的三肽化合 物。其氧化型G-S-S-G和還原型G-SH

27、可互變，多以還原型存在。它 與維生素C、E等構成體內抗氧化系統(tǒng)，保護體內許多含巰基蛋白質 、酶和生物膜等免于因氧化而喪失正常的生化功能。 蛋白質含量 蛋白質的消化率 蛋白質的利用率 名 稱來 源水 解 肽 鍵 的 特 異 性 胃蛋白酶胃酸性CONH芳族 胰蛋白酶 糜蛋白酶 彈性蛋白酶 羧肽酶A 羧肽酶B 胰 胰 胰 胰 胰 堿性CONHR 芳族CONHR 脂族CONHR 中性氨基酸羧基末端肽 堿性氨基酸羧基末端肽 氨基肽酶 二肽酶 小腸 小腸二肽的肽鍵 寡肽氨基末端肽 兩種吸收方式： 主動轉運需Na+、運載蛋白、ATP和酶等 -谷氨?；h(huán)在結合在細胞膜上的-谷氨酰 轉移酶催化下，通過與GSH作用而轉入細胞的 氨基酸的來源：氨基酸的來源： （1）食物蛋白質經消化而被吸收的氨基酸； （2）細胞合成的非必需氨基酸； （3）組織蛋白分解產生的氨基酸。 氨基酸的去路：氨基酸的去路： （1）合成生物體的組織蛋白質； （2）轉變?yōu)橹匾衔?，如嘌呤、嘧啶、酶、激素等?（3）氨基酸氧化分解釋放能量； （4）有些氨基酸轉變?yōu)樘腔蛑镜取?CH