蛋白質(zhì)的降解和氨基酸的分解代謝2010.

1、蛋白質(zhì)的降解及氨基酸的分解代謝第一節(jié)蛋白質(zhì)的降解意義：（1）清除異常蛋白；（2）細胞對代謝進行調(diào)控的一種方式一、蛋白質(zhì)降解特征 »居于重要代謝調(diào)控位點的酶或調(diào)節(jié)蛋白，降解速度快（短壽蛋白多是調(diào)節(jié)蛋白或調(diào)節(jié)酶） > “持家蛋白”的降解速度慢（長壽蛋白多是持家蛋白）»蛋白質(zhì)的降解速度受到細胞營養(yǎng)及激素狀態(tài) 的調(diào)節(jié)，營養(yǎng)缺乏，周轉(zhuǎn)速度加快.二、蛋白質(zhì)降解的反應(yīng)機制真核細胞中蛋白質(zhì)的降解有兩條途徑：1.溶酶體途徑：無選擇地降解蛋白質(zhì)，主要降解外源蛋 白.膜蛋白及長壽命的細胞內(nèi)蛋白.2泛素途徑：給選擇降解的蛋白質(zhì)加以標(biāo)記，依賴ATP, 在胞質(zhì)中進行，主要降解異常蛋白和短壽命蛋白

2、， 此途徑在不含溶酶體的紅細胞中尤為重要。溶酶體途徑X尹子單元泛素(Ubiquitin)是一種8. 5KD (76 a. a.殘基)的小 分子蛋白質(zhì)，普遍存在于真核細胞內(nèi)。一級結(jié)構(gòu)高度保守，酵母與人只相差3個a. a殘基，它能與被降解的蛋白質(zhì)共價結(jié)合，使后者活化，然后被蛋白酶降解。Avram HershkoIrwin RoseAaron Ciechanover泛素途徑第二節(jié)憨酸分解代謝三.機體對外源蛋白質(zhì)的需要及其消化作用胃蛋白酶、胰蛋白酶.胰凝乳蛋白酶、彈性蛋白酶.竣 肽酶A、B、氨肽酶氨肽酶HCHCHCOOH0OR胃蛋白酵N H(Arg.Lys) O（脂舟族）譬豔彈性蛋白詮腆蚩白為R. (

3、Phe. Irp)Phc.iyr.lYp o氨基酸代謝庫：食物蛋白經(jīng)消化吸收的氨基酸（外源性氨基酸） 與體內(nèi)組織蛋白質(zhì)降解的氨基酸（內(nèi)源性氨基酸）混在一起，分布 于體內(nèi)各處，參與代謝，稱為氨基酸代謝片。第二節(jié)憨酸分解代謝氨基酸的去向："重新合成蛋白質(zhì)(蛋白質(zhì)周轉(zhuǎn))步合成血紅素.活性胺、GSH、核昔酸.輔 酶等為徹底分解，提供能量片多余的氨基酸轉(zhuǎn)化為葡萄糖、脂肪酸.酮襪等氨基酸的分解一般分三步:第一步：脫氨基作用，脫下來的氨基或轉(zhuǎn)變?yōu)榘?NH3),或轉(zhuǎn)化為天冬氨酸或谷氨酸的第二步：氨與天冬氨酸的氮原子結(jié)合，成為尿素 并被釋放。第三步：氨基酸的碳骨架轉(zhuǎn)化為一般的代謝中間體。（一）脫氨基作

4、用定義：氨基酸失去氨基的作用叫脫氨基作用.脫氨基作用是氨基酸分解代謝最主要的反應(yīng).氨基酸脫氨基的主要方式：轉(zhuǎn)氨基（氨基轉(zhuǎn)移）作用氧化脫氨基作用聯(lián)合脫氨基作用 非氧化脫氨丄轉(zhuǎn)氨基作用指a-氨基酸和酮酸之間氨基的轉(zhuǎn)移作用，a氨基酸的a-氨基 借助轉(zhuǎn)氨酶的催化作用轉(zhuǎn)移到酮酸的酮基上，結(jié)果原來的氨基 酸生成相應(yīng)的酮酸，而原來的厲酸則形成相應(yīng)的氨基咬a酮酸*氨基酸特點：a.可逆，受平衡影響b.氨基大多轉(zhuǎn)給了 a-酮戊二酸（產(chǎn)物谷氨酸）為什么多轉(zhuǎn)給a -酮戊二酸？來源有保證，谷氨酸可由氧化脫氨迅速降解產(chǎn)生x-酮戊 二酸，三竣酸循環(huán)亦可產(chǎn)生a-酮戊二酸.轉(zhuǎn)氨基作用的機制：轉(zhuǎn)氨酶的輔酶：迄今發(fā)現(xiàn)的轉(zhuǎn)氨酶都以磷

5、酸毗哆 醛(PLP)為輔基，它與酶蛋白以牢固的共價鍵形式 結(jié)合。HOt)CC- XH2 + (1 CH CH>OPQ,H?HOOC-CN CH CHjOHXH.OH CH,SchifTItf j分子或描CH.OPOH：H(M»COH CH3 碣聯(lián)毗哆蹟CILOKbH；ch2 £ OH CH,SchifF聯(lián)異城體轉(zhuǎn)氨酶(transaminase) /氨基轉(zhuǎn)移酶 (aminotransferase)催化氨基轉(zhuǎn)移的酶，廣泛存在于各組織中，以心肝腦腎含量較高。重要的轉(zhuǎn)氨酶有：谷丙轉(zhuǎn)氨酶(glutamic pyruvic transaminase GW )或 丙氨酶氨基轉(zhuǎn)移酚(

6、alanine aminotransferase ALT )谷草轉(zhuǎn)氨酶(glutamic oxaloacetic transaminase GOT )或 天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(aspartate aminotransferase, AST )谷丙轉(zhuǎn)奴酶谷氨酸+丙酮酸一一酮戊二酸+丙氨酸谷氨酸+草酰乙酸W谷草轉(zhuǎn)氨酶匸酮戊二酸+天冬氨酸哺乳動物細胞中氨基的集合作用是在細胞質(zhì)中.起催化作 用的酶是細胞質(zhì)中的天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶，該酶催化的轉(zhuǎn)氨產(chǎn)物是谷 氨峻.谷氨酸進入線粒體，谷氨酸或直接脫氨，或在天冬氨酸轉(zhuǎn) 氨酶作用下將Ct-氨基轉(zhuǎn)移給草酰乙酸又形成天冬氨酸.在線粒 體內(nèi)，天冬氨酸是尿素形成時氨基的直接供給

7、者，又可形成腺昔 （酸代）琥珀酸。查肝功為什么要抽血化驗轉(zhuǎn)氨酶指數(shù)呢?肝細胞中轉(zhuǎn)氨酶活力比其他組織高出許多，是血液的100 倍.血清酶檢測常包括丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（ALT）和門冬氨酸 氨基轉(zhuǎn)移酶（AST）等.在各種酶試驗中，ALT和AST能敏感地反映肝細胞損傷與 否及損傷程度.各種急性病毒性肝炎、藥物或酒精引起急性 肝細胞損傷時，血清ALT最敏感，在臨床癥狀如黃疸出現(xiàn)之前 ALT就急劇升高，同時AST也升高，但是AST升高程度不如ALT。 而在侵性肝炎和肝硬化時，AST升高程度超過ALT,因此AST主 要反映的是肝臟損傷程度.（結(jié)合乙肝抗原等指標(biāo)進一步確 定是什么原因引起的）葡萄糖-丙氨酸循環(huán)，

8、氨運入肝臟肌肉中的氨基轉(zhuǎn)移酶，可把丙酮酸作為它的a-酮酸 的載體.在它們的作用下，產(chǎn)物為丙氨酸，丙氨酸被釋 放到血液，經(jīng)血液循環(huán)進入肝臟，在肝臟中經(jīng)轉(zhuǎn)氨作用 又產(chǎn)生丙酮酸，通過葡萄糖異生途徑形成葡萄糖，葡萄 糖通過血液循環(huán)回到肌肉中，通過糖酵解作用降解為丙 酮酸.稱為葡萄糖-丙氨酸循環(huán)2 氧化脫氨作|定義：a-氨基酸在酶的作用下，氧化生成a-酮酸, 同時消耗氧并產(chǎn)生氨的過程。脫氫、氧化酶脫氫亞氨棊酸不穩(wěn)定水解R00coo*酶L氨基酸氧化酶、D氨基酸氧化酶 AA氧化酶的種類 L-氨基酸氧化酶：催化L-氨基酸氧化脫氨，體內(nèi)分布不廣泛, 最適PH10左右，以FAD或FMN為輔基。在動物體內(nèi)僅分布于肝

9、、腎, 且活性不高，因此作用不大. D-氨基酸氧化酶：主要存在于腎臟，以FAD為輔基。但體內(nèi) D-氨基酸不多。 L-谷氨酸脫氫酶：專一性強，分布廣泛（動、植、微生物）， 活力強，以NAD+或NADP+為輔酶.是別構(gòu)酶，別構(gòu)抑制劑：ATP、GTP;別構(gòu)激活劑：ADP、GDPCOOHCHNH2ch2 +nad(p)+hq谷氨酸脫氫障ch2COOHCOOHC=O占+NAD(P)H+NH3ch2COOH3聯(lián)合脫氨轉(zhuǎn)氨與氧化脫氨的聯(lián)合由于轉(zhuǎn)氨并不能股后脫掉氨基，氣化脫氨中只有谷氨酸脫氫移活力 高，轉(zhuǎn)氨基和氧化脫氨聯(lián)合在一起才能迅速脫氨.1.轉(zhuǎn)氨酶與谷氨酸脫氫酶的聯(lián)合脫氨基作用爐氨基酸產(chǎn)物L(fēng)谷氨酸脫氫酶J

10、K應(yīng)物谷氨酸由于兩種酶活性強，分布廣，動物體內(nèi)大部分氨基酸獲 合脫氨。骨骼肌、心肌、肝臟和腦組織主要以嚎吟核昔酸脫氨基 為主。2嗥吟核甘酸聯(lián)合脫氨基天冬氨酸COOH反應(yīng)物、廠酮戊二酸 nh3轉(zhuǎn)氨酶谷氨戰(zhàn)產(chǎn)物COO* co 嘰COO*NAD*NH3 /、 谷草轉(zhuǎn) 氨酶NCHNH；I 3CH.草酰乙酸OHN NNRSPH2ON”NCOO-0o- C0-COO- 蘋果酸HCH COO*延胡索酸 CH COO*次黃昔酸Il2oCHfOO'HN-C-COO*H N腺昔酸代琥珀酸R5' P乂 JOn" n 腺昔酸R5_P4、非氧化脫氨還原脫氨基脫水脫氨基水解脫氨基脫硫氫基脫氨基（

11、在微生物中個別氨基酸中進行，但不普遍）COOHCOOH酮酸NH2-C-tP 絲氨酸脫水隔C=O +NHa L-絲氨酸&2OH $ ch 甲電° <.nh3c=nh/ 公 pCOO氮基丙烯酸 Coo fvwv亞氨基丙酸5、脫竣基作用AA脫竣酶胺類化合物（輔酶為磷酸毗哆醛）耳 I .HH-C-XH2 + Qic -cooft r2磷酸毗甌Ri H H-C:N=C +H2O：coohr2co24h-c-nh2IHH+ O=CRHH-C-N= CHR2谷AAY -氨基丁酸+C（）2天冬AAP -丙 AA+CO2賴AA尸胺+ co2鳥AA腐胺+ C02絲氨酸 乙醇胺膽祓卵碑脂色氨

12、酸 哼I噪丙陰酸 哼I嗥乙醛 哼I噪乙酸俎氨酸俎快酪氨酸胺類有一定作用，但有些胺類化合物有害（尤其對人），應(yīng) 維持在一定水平，體內(nèi)胺氧化酶可將多余的胺氧化成醛，進一 步氧化成脂肪酸。AA/ARCH2NH2+O2+H2O RCHO+H2O2+NH3、尿素RCHO+1/2O2 > RCOOH 0尹比0氨中毒原理若外環(huán)境陽3大量進入細胞，或細胞內(nèi)NH3大量積累丙麗戰(zhàn)?°°臨蒯塢譎絲劈）化 產(chǎn)巳）巴 NADBS）2 吁一呼去COO-詢呻斷丫強量供應(yīng)受a 谷氨H礙。表現(xiàn)：rs言障礙、視力模 糊、聲死亡。6.NH3的轉(zhuǎn)運與排泄/排氨生物：以NH3轉(zhuǎn)變成酰胺（Gin）, 運到排泄部

13、位后再分解.（原生動物、 線蟲和魚類）以尿酸排出：將NH3轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙舛容^小的 八缶“亠心 尿酸排出。通過消耗大量能量而保存體 1）氨的去路：內(nèi)水分.（陸生爬蟲及鳥類）以尿素排出：經(jīng)尿素循環(huán)（肝臟）將NH3 轉(zhuǎn)變?yōu)槟蛩囟懦?（哺乳動物）重新利用合成AA：合成酰胺（高等植物中）嚅味環(huán)的合成（核酸代謝）（2）氨的轉(zhuǎn)運（向動物肝臟的運輸）以Gin的形式（氨的主要運將形式）：NH/+ Glu+ ATPGin合成氣 Gln+ADP+Pi+H*Gln+H2O Gin 酶 Glu + NH/尿素循環(huán)以Ala轉(zhuǎn)運（葡萄糖-丙氨酸轉(zhuǎn)運：肌肉）NH/+ a-酮戊二 +NADPH+H+rG 1u+NADP+H20G

14、lu+丙酮酸轉(zhuǎn)氨酶a-酮戊二酸+AlaAla+ oc-酮戊二酸卑1G1U+丙酮酸肝-尿素循環(huán)第三節(jié) 尿素的形成尿素循環(huán)（鳥氨酸循環(huán)）精氨琥珀酸天冬氨酸延精氨酸 胡 索 酸7尿素氨酸ATP臟細胞H.O消耗4ATP能量谷氨酸（外來的或自身的）Q酮戊二發(fā) 谷爲(wèi)（轉(zhuǎn)氨作用）鳥氨酸鳥氨酸瓜 氨 酸AMP+PPi氮基黴一、尿素循環(huán)的詳細步驟1.氨甲酰確酸的合成（線粒體）2. 瓜氨酸的合成（線粒體）3. 精氨琥珀酸的合成（細胞質(zhì)）4. 精氨酸的合成（細胞質(zhì)）精氨酸水解生成尿素（細胞質(zhì)）1. 氨甲酰磷酸的合成（線粒體）1ICO5+ NH.< + H,C>疤吵幕供犧鳥融緩丄熾C 0 吃-+ 2ADP

15、 * Pi(:gHCH3CNH-CH()(CH2)2COOH、乙酷務(wù)更慣(MX)線粒體中的氨甲酰確酸合成薛I （ CPS- I ）: 變構(gòu)薛.變構(gòu)激活 劑：N-乙酰谷氨酸（AGA）,用氨做氨的供體，參與系素的合成. 細胞質(zhì)內(nèi)還有兩外一類氨甲酰磷酸合成酵，即氫甲酰磷酸合成聲n（cps- n ）,用谷氨酸做氮的供給體，多與喘味生物合成2. 底氮酸的合成（線粒體）Ml：i(CH小pfCHNH2COOH鳥氨酸犠茶甲戰(zhàn)轉(zhuǎn)移酹NH2IooPO5-NHJ(CH2)3+RP04ICH 一 NH?氨基甲花劃酸瓜報戰(zhàn)氨基甲花劃酸瓜報戰(zhàn)COOH氨基甲花劃酸瓜報戰(zhàn)3、4.精氨琥珀酸和精氨酸的合成（細胞質(zhì)）5>、

16、C<X）H、-：H輕琥珀叱空U -COOH 瓜氯池 ax)HCHIm,精氨琥珀酸聘(CH2h C<*>HICII-NH：ICOOH精氨琥珀酸廠.?JNH ：COOH /NH(CH.),CH 一 Nil： ICOOHCOOH5.精氨酸水解生成尿素（細胞質(zhì)）nh2 梢氨酸血丄U +(CH?)?nh2CH NH?COOH精飆酸尿索NH：(CH2)3ICii - m<2COOH鳥熬酸nh2總反應(yīng)2NH, + CO + 3ATP +2H2O 0-0+ 2ADP + AMP + 4PiNH2尿素的兩個氨基，一個來源于氨，另一個來源于天冬 氨酸；一個碳原子來源于HC03-,共消耗4個

17、高能磷酸鍵，是 一個需能過程，但谷氨酸脫氫酶催化谷氨酸反應(yīng)生成1分子 NADH;延胡索酸經(jīng)草酰乙酸轉(zhuǎn)化為天冬氨酸也形成1分子 NADH.兩個NADH再氧化，可產(chǎn)生5個ATP.二、尿素合成的調(diào)節(jié)1.食物蛋白質(zhì)的影響：高蛋白飲食-尿素合成速度T2 CPS- I的調(diào)節(jié)： 精氨酸t(yī) -尿素合成速度t N-乙酰谷氨酸激活該酶尿素合成酶系的調(diào)節(jié)：（主要由底物濃度控制） 精氨琥珀酸合成酶 鳥氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶CPS- I的調(diào)節(jié)氨甲酰磷酸+ 2ADP + PiCPS- ICO2 + NH3 + H2O + 2ATP (+ ) *精氨酸AGA乙酰5A +谷氨酸高血氨癥正常血氨濃度 0. 6 m mol / L血氨濃

18、度T高血氨癥常見原因：肝功能嚴重損害 尿素合成的酶缺陷均來自轉(zhuǎn)氨鳥類、爬蟲排尿酸提問：為什么這類生物如此排氨？水循環(huán)太慢，保留水分同時不中毒，得付出高能量代價。高等植物，以谷氨酰胺或天冬酰胺形式儲 存氨，不排氨。第四節(jié)氨基酸碳架的去向有三種去路(1)重新氨基化生成氨基酸。(2 )氧化成CO?和水。(3)生糖.生脂。20種氨基酸的碳架可轉(zhuǎn)化成7種物質(zhì):丙酮酸、乙酰CoA、乙酰乙酰CoA、a-酮戊二酸、琥珀酰CoA、延胡索酸、 草酰乙酸。最后集中為5種物質(zhì)進入TCA:乙酰CoA. a-酮戊二酸.琥珀酰CoA.延胡索酸、草酰乙酸。碳骨架的氧化（肝臟中）CoASH檸檬酸谷気酸乙酰Co A丙酮酸|草酰乙

19、酸乙酰乙酰CoA精氨酸組氮酸 谷氨酰胺脯氨酸苯丙氨酸 酪氨酸 亮氮戰(zhàn) 賴氨酸 色氨酸甲硫虹酸顒氨酸異檸權(quán)酸<1醐戊二酸蘋果酸一苯丙氮酸二拚矽緒1罟胡索酸k-酪氨酸一 |天冬氨酸 天冬酰胺一、形成乙酰-CoA的途徑1.通過丙酮酸到乙酰-CoA的途徑（Ala、Gly、Ser、Thr. Cys ）OH HHjC-C C-COOH , NHS乙醛HaC-CH 一-j的k酸t(yī)g縮JW甘氮戢?HiC-COOC CoAAi絲氨酸轉(zhuǎn)務(wù)甲基陽°HjHjCC-COOY<J>HNHsJ你綁H-COO-絲謠脫燉SHNH, / 扁H3C Y-S -CoA L i|乙號6A |2.通過乙酰乙酰CoA到乙酰-CoA的途徑(Phc. Tyr> Leu. Lys. Trp)苯丙気駛色氮酸酪気酸”步反應(yīng)4