蛋白質(zhì)降解和氨基酸分解代謝

關(guān)于蛋白質(zhì)降解和氨基酸分解代謝第1頁，共32頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)51分，星期六

食物蛋白經(jīng)過消化吸收后，以氨基酸的形式通過血液循環(huán)運(yùn)到全身的各組織。這種來源的氨基酸稱為外源性氨基酸。機(jī)體各組織蛋白質(zhì)在蛋白酶的催化下，也不斷地分解成為氨基酸；機(jī)體還能合成部分氨基酸(非必需氨基酸)；這兩種來源的氨基酸稱為內(nèi)源性氨基酸。外源性氨基酸和內(nèi)源性氨基酸彼此之間沒有區(qū)別，共同構(gòu)成了機(jī)體的氨基酸代謝庫(metabolicpool)。一、蛋白質(zhì)降解(一)外源性氨基酸和內(nèi)源性氨基酸第2頁，共32頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)51分，星期六（二）細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)降解的特性1、正常成年人的組織蛋白降解與合成處于動(dòng)態(tài)平衡中。2、細(xì)胞能選擇性地降解非正常蛋白質(zhì)。3、正常細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)被降解的速度是由其個(gè)性所決定的,也受營養(yǎng)及激素狀態(tài)而有所不同。4、組織中的蛋白酶可把組織蛋白水解,但這種水解是在嚴(yán)格的調(diào)控下進(jìn)行的。第3頁，共32頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)51分，星期六（三）蛋白質(zhì)降解的反應(yīng)機(jī)制真核細(xì)胞蛋白質(zhì)降解有多種機(jī)制，了解較清楚的是溶酶體降解途徑和依賴于ATP的泛肽降解途徑。1、溶酶體降解途徑：溶酶體內(nèi)含有50多種水解酶類，均為酸性水解酶，最適pH5.0左右。溶酶體把要水解的物質(zhì)吞噬到溶酶體內(nèi)進(jìn)行水解，溶酶體內(nèi)的酶在細(xì)胞溶膠的pH條件下，幾乎是無活性的，一旦溶酶體的酶泄漏到細(xì)胞溶膠中，對(duì)細(xì)胞基本無傷害。但如果溶酶體酶釋放到細(xì)胞外，釋放的酶會(huì)損傷周圍的組織。溶酶體能降解降解物質(zhì)沒有選擇性。第4頁，共32頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)51分，星期六2、依賴于ATP的泛肽降解的途徑：泛肽是由76個(gè)氨基酸殘基組成的小分子蛋白質(zhì)，高度保守，廣泛存在于真核細(xì)胞中，功能是作為無用蛋白質(zhì)降解的標(biāo)簽。把將要被降解的蛋白質(zhì)標(biāo)記，然后降解，蛋白質(zhì)被標(biāo)記蛋白質(zhì)過程,也是氨基酸活化過程，分三步進(jìn)行。第5頁，共32頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)51分，星期六酸性食糜小腸→小腸分泌促胰液肽→胰腺→碳酸氫鹽→中和胃酸胰腺→胰蛋白酶原、胰凝乳蛋白酶原和羧肽酶原腸腺→羧基肽酶和氨基肽酶（四）哺乳動(dòng)物對(duì)外源蛋白質(zhì)的消化★口腔:無消化蛋白質(zhì)功能胃壁細(xì)胞→HCI→使球狀蛋白質(zhì)變性和松散胃主細(xì)胞→胃蛋白酶原→胃蛋白酶胃黏膜→胃泌素第6頁，共32頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)51分，星期六二、氨基酸分解代謝☆從氨基酸的結(jié)構(gòu)上看，除了側(cè)鏈R基團(tuán)不同外，均有α-氨基和α-羧基。所以氨基酸在體內(nèi)具有共同的分解代謝途徑,就是脫氨基、脫羧基作用?！畎被岱纸獯x的主要途徑脫氨基作用脫羧基作用第7頁，共32頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)51分，星期六（一）脫氨基作用氧化脫氨基作用轉(zhuǎn)氨基作用聯(lián)合脫氨基作用非氧化脫氨基作用第8頁，共32頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)51分，星期六1、氧化脫氨基作用（1）概念：是指在酶的催化下氨基酸在氧化脫氫的同時(shí)脫去氨基的過程。（2）催化此反應(yīng)的酶有氨基酸氧化酶和氨基酸脫H酶.①氨基酸氧化酶分為:L-氨基酸氧化酶和D-氨基酸氧化酶.②氨基酸脫H酶,起主要作用的是L-谷氨酸脫H酶。第9頁，共32頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)51分，星期六

2、轉(zhuǎn)氨基作用（1）概念：是指在轉(zhuǎn)氨酶催化下，將α-氨基酸的氨基轉(zhuǎn)給α-酮酸，生成相應(yīng)的α-酮酸和一種新的α-氨基酸。（2）體內(nèi)絕大多數(shù)氨基酸通過轉(zhuǎn)氨基作用脫氨。構(gòu)成天然蛋白質(zhì)的20種α-氨基酸中，除賴氨酸、蘇氨酸不參加轉(zhuǎn)氨基作用，其余均可由特定的轉(zhuǎn)氨酶催化參加轉(zhuǎn)氨基作用。第10頁，共32頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)51分，星期六3、聯(lián)合脫氨基作用★聯(lián)合脫氨基作用主要有兩種反應(yīng)途徑：（1）L－谷氨酸脫氫酶和轉(zhuǎn)氨酶聯(lián)合催化的脫氨基作用：轉(zhuǎn)氨酶L-谷氨酸脫氫酶第11頁，共32頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)51分，星期六（2）嘌呤核苷酸循環(huán)(purinenucleotidecycle)：一種氨基酸經(jīng)過兩次轉(zhuǎn)氨作用可將α-氨基轉(zhuǎn)移至草酰乙酸生成天冬氨酸。天冬氨酸又可將此氨基轉(zhuǎn)移給次黃嘌呤核苷酸生成腺核苷酸，在骨骼肌中有豐富的腺苷酸脫氨酶，腺核苷酸在腺苷酸脫氨酶催化下加水、脫氨再生成次黃嘌呤核苷酸(IMP)。第12頁，共32頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)51分，星期六GTPGDP第13頁，共32頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)51分，星期六4、非氧化脫氨基作用非氧化脫氨基作用(nonoxidativedeamination)可分為(1)還原脫氨基，在無氧條件下，由氫化酶催化(2)水解脫氨基，由水解酶催化(3)脫水脫氨基，由脫水酶催化(4)脫硫氫基脫氨基，由脫硫氫基酶催化(5)氧化還原脫氨基(6)直接脫氨基，由解氨酶催化某些氨基酸可以進(jìn)行非氧化脫氨。脫水脫氨基如絲氨酸可在絲氨酸脫水酶的催化下生成氨和丙酮酸。第14頁，共32頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)51分，星期六NH2CHRCOOHRCH2NH2+CO2（二）脫羧基作用概念：氨基酸可在氨基酸脫羧酶催化下進(jìn)行脫羧基生成二氧化碳和一個(gè)伯胺的過程，除組氨酸外，所以脫羧酶的輔酶為磷酸吡哆醛。脫羧酶專一性高，脫羧后生成的絕大多數(shù)胺對(duì)動(dòng)物有毒,體內(nèi)胺氧化酶能將胺氧化成醛和氨,醛再氧化成脂酸.但有些胺具有重要的生理作用。L-谷氨酸γ-氨基丁酸

天冬氨酸β-丙氨酸

組氨酸組胺

酪氨酸酪胺L-色氨酸5-羥色胺第15頁，共32頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)51分，星期六三、氨基酸分解產(chǎn)物的代謝●氨的代謝●α-酮酸的代謝●CO2的代謝●胺：少數(shù)微量時(shí)有調(diào)節(jié)作用，多數(shù)有過量時(shí)有毒第16頁，共32頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)51分，星期六（一）氨的轉(zhuǎn)運(yùn)肝外組織產(chǎn)生的氨向肝內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)有兩種方式：一種是以谷氨酰胺的形式轉(zhuǎn)運(yùn)，另一種是以丙氨酸的形式轉(zhuǎn)運(yùn)。第17頁，共32頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)51分，星期六第18頁，共32頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)51分，星期六（二）氨的排泄不同動(dòng)物排氨的方式不同：水生動(dòng)物體直接排氨，因?yàn)檫@類動(dòng)物體內(nèi)外的水供應(yīng)都極充足，氨隨水排出體外，氨可被大量水稀釋不會(huì)發(fā)生不良現(xiàn)象。也有部分氨轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)槿装放懦?。鳥類和爬行類是排尿酸的，因這類動(dòng)物生活在較干燥缺水環(huán)境中，氨轉(zhuǎn)變成溶解度較小的尿酸再排出體外。兩棲類、人和哺乳類是排尿素的，兩棲類生活環(huán)境不缺水，人和哺乳類雖環(huán)境缺水，但體內(nèi)水不太缺，氨轉(zhuǎn)變成溶解度較大的尿素排出體外。第19頁，共32頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)51分，星期六（三）氨的代謝轉(zhuǎn)變合成尿素合成酰胺合成嘧啶環(huán)合成谷氨酸第20頁，共32頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)51分，星期六1、尿素合成（1）尿素合成器官肝臟是尿素合成的主要器官，腎臟是尿素排泄的主要器官。精氨酸、鳥氨酸或瓜氨酸可加速尿素的合成。Krebs等人提出了鳥氨酸循環(huán)(ornithinecyclc)學(xué)說。其后由Ratner和Cohen詳細(xì)論述了其各步反應(yīng)。第21頁，共32頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)51分，星期六（2）尿素合成途徑①氨基甲酰磷酸的合成②瓜氨酸的生成③精氨酸代琥珀酸的合成④精氨酸的生成⑤尿素的生成第22頁，共32頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)51分，星期六HCOOCHOOCH=第23頁，共32頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)51分，星期六②生成1mol尿素消耗的3分子ATP，4個(gè)高能鍵；從體內(nèi)清除2mol氨和1molCO2。其中一個(gè)氨基由天冬氨酸提供。③尿素循環(huán)的前2個(gè)步驟，即氨甲酰磷酸和瓜氨酸的合成是在線粒體中完成的，這樣有利于將氨控制在線粒體中，防止擴(kuò)散到血液中引起氨中毒。（3）尿素合成小結(jié)①尿素合成的總反應(yīng)式：NH+4+CO2+天冬氨酸+2H2O3ATP2ADP+AMP+4Pi尿素+延胡索酸第24頁，共32頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)51分，星期六④尿素循環(huán)中生成的延胡索酸將尿素循環(huán)和三羧酸循環(huán)聯(lián)系起來，延胡索酸也可生成蘋果酸，再生成草酰乙酸，草酰乙酸可進(jìn)入三羧酸循環(huán)，也可再形成天冬氨酸進(jìn)入尿素循環(huán)。將尿素循環(huán)與檸檬酸循環(huán)聯(lián)系起來。⑤尿素生成的主要器官是肝臟。在肝細(xì)胞的線粒體和細(xì)胞溶膠中.⑥氨甲酰磷酸合成酶是尿素合成的關(guān)鍵酶第25頁，共32頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)51分，星期六（4）尿素合成的調(diào)節(jié)①食物蛋白的影響：高蛋白膳食或嚴(yán)重饑餓時(shí)合成尿素的速度加快，排除的尿素量增加，反之則少。②氨甲酰磷酸合成酶I(CPS-I)的活性調(diào)節(jié)：氨甲酰磷酸合成酶I(CPS-I)是一種別構(gòu)酶,N-乙酰谷氨酸（AGA)是該酶的激活劑，

N-乙酰谷氨酸是由谷氨酸和乙酰CoA在N-乙酰谷氨酸合成酶催化下合成的。精氨酸可激活N-乙酰谷氨酸合成酶，所以，精氨酸和谷氨酸也是氨甲酰磷酸合成酶I的激活劑。③尿素循環(huán)中其他酶的活性由它們的底物所控制。第26頁，共32頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)51分，星期六2、合成酰胺谷氨酸與氨在谷氨酸合成酶催化下合成谷氨酰胺；天冬氨酸與氨在天冬氨酸合成酶催化下合成天冬酰胺COO-│C—H│CH2│CH2│COO-H3N—+NH4+谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi+H+COO-│C—H│CH2│CH2│C=OH3N—│NH23、氨用來合成嘧啶環(huán)第27頁，共32頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)51分，星期六四、氨基酸碳骨架的分解代謝氨基酸脫氨后生成的α-酮酸可通過各自特有的代謝途徑最終轉(zhuǎn)變?yōu)楸?、乙酰CoA、乙酰乙酰CoA、α-酮戊二酸、琥珀酸CoA、延胡索酸和草酰乙酸，分別進(jìn)入糖代謝和脂代謝途徑，將糖代謝、脂代謝和氨基酸代謝聯(lián)系起來。第28頁，共32頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)51分，星期六1、生糖氨基酸和生酮氨基酸凡能在分解過程中轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴oA和乙酰乙酰CoA的氨基酸叫生酮氨基酸，因這兩種物質(zhì)在肝臟中能轉(zhuǎn)變?yōu)橥w。包括賴氨酸和亮氨酸。生糖氨基酸：凡能在分解代謝中轉(zhuǎn)變?yōu)楸?、?酮戊二酸、琥珀酸CoA、延胡索酸和草酰乙酸的氨基酸叫生糖氨基酸。生糖兼生酮氨基酸：在體內(nèi)既能轉(zhuǎn)變?yōu)橥w也能轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟墙猩羌嫔被幔ó惲涟彼?、苯丙氨酸、色氨酸和酪氨酸。所以生酮和生糖氨基酸無嚴(yán)格界限。第29頁，共32頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)51分，星期六2、個(gè)別氨基酸的分解代謝（1）生成乙酰CoA的氨基酸：丙氨酸、色氨酸、半胱氨酸、絲氨酸和甘氨酸5種。有些生物，蘇氨酸也能降解為丙酮酸再轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴oA，在人類中，則降解為琥珀酰CoA（2）生成乙酰乙酰CoA的氨基酸：色氨酸、賴氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、亮氨酸、異亮氨酸（3）生成α-酮戊二酸的氨基酸：脯氨酸、精氨酸、組氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺。（4）生成琥珀酰CoA的氨基