食品生物化學(xué)第9章-蛋白質(zhì)降解和氨基酸分解代謝課件

食品生物化學(xué)第9章蛋白質(zhì)降解和氨基酸分解代謝食品生物化學(xué)第9章蛋白質(zhì)降解和氨基酸分解代謝1第一節(jié)蛋白質(zhì)的降解人體內(nèi)蛋白質(zhì)處于不斷降解與合成的動態(tài)平衡中。成人每天約有1%—2%的體內(nèi)蛋白質(zhì)被降解。第一節(jié)蛋白質(zhì)的降解人體內(nèi)蛋白質(zhì)處于不斷降解與合成的動態(tài)平衡2（1）不依賴ATP的溶酶體途徑，在溶酶體內(nèi)進行，沒有選擇性，主要降解外源蛋白、膜蛋白及長壽命的細胞內(nèi)蛋白。（蛋白酶的最適pH偏低，5左右）（2）依賴ATP的泛素途徑，在胞質(zhì)中進行，主要降解異常蛋白和短壽命蛋白（調(diào)節(jié)蛋白），此途徑在不含溶酶體的紅細胞中尤為重要（選擇性降解）。需ATP和泛素參與。真核細胞中蛋白質(zhì)的降解途徑真核細胞中蛋白質(zhì)的降解途徑3泛素是一種8.5KD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aa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。蛋白質(zhì)是否被泛素結(jié)合而選擇性降解與該蛋白N端的AA有關(guān)，泛素化的蛋白質(zhì)在ATP參與下被蛋白酶水解。泛素是一種8.5KD的小分子蛋白質(zhì)，普遍存在于真核細胞內(nèi)。一42004年6日瑞典皇家科學(xué)院宣布，2004年諾貝爾化學(xué)獎授予以色列科學(xué)家阿龍·切哈諾沃、阿夫拉姆·赫什科和美國科學(xué)家歐文·羅斯，以表彰他們發(fā)現(xiàn)了泛素調(diào)節(jié)的蛋白質(zhì)降解。

2004年6日瑞典皇家科學(xué)院宣布，2004年諾貝爾化學(xué)獎授予5（二）蛋白質(zhì)水解酶（1）肽鏈內(nèi)切酶：形成各種短肽（2）肽鏈外切酶羧肽酶氨肽酶二肽酶（三）蛋白質(zhì)酶促降解

需內(nèi)肽酶、羧肽酶、氨肽酶和二肽酶的共同作用蛋白質(zhì)多肽AA合成新蛋白質(zhì)（二）蛋白質(zhì)水解酶（1）肽鏈內(nèi)切酶：形成各種短肽（2）肽鏈外6消化道內(nèi)幾種蛋白酶的專一性（Phe.Tyr.Trp）（Arg.Lys）（脂肪族）胰凝乳蛋白酶胃蛋白酶彈性蛋白酶羧肽酶胰蛋白酶氨肽酶羧肽酶（Phe.Trp）消化道內(nèi)幾種蛋白酶的專一性（Phe.Tyr.Trp）（Arg7二、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)組織蛋白降解產(chǎn)生的氨基酸（內(nèi)源性氨基酸）混在一起，分布于體內(nèi)各處參與代謝，稱為氨基酸代謝庫(metabolicpool)。二、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8氨基酸代謝庫食物蛋白質(zhì)消化吸收

組織蛋白質(zhì)分解

體內(nèi)合成氨基酸

(非必需氨基酸)氨基酸代謝概況

α-酮酸

脫氨基作用

酮體氧化供能糖胺類脫羧基作用氨

尿素代謝轉(zhuǎn)變其它含氮化合物

(嘌呤、嘧啶等)合成

氨基酸代謝庫食物蛋白質(zhì)消化吸收組織分解體內(nèi)合成氨基酸氨9食品生物化學(xué)第9章-蛋白質(zhì)降解和氨基酸分解代謝課件10第二節(jié)氨基酸的分解與轉(zhuǎn)化一、脫氨基作用

氨基酸失去氨基的作用叫脫氨基作用氨基酸主要通過五種方式脫氨基氧化脫氨基非氧化脫氨基脫酰胺作用轉(zhuǎn)氨基作用聯(lián)合脫氨基

第二節(jié)氨基酸的分解與轉(zhuǎn)化一、脫氨基作用氨基酸失去氨基的11（一）氧化脫氨基作用定義：-AA在酶的作用下，氧化生成-酮酸，同時消耗氧并產(chǎn)生氨的過程。氧化脫氨基的反應(yīng)過程包括脫氫和水解兩步，脫氫反應(yīng)需酶催化，而水解反應(yīng)則不需酶的催化。R-CH-COOHNH2

2H

R-C-COOH+NH3

OH2OR-C-COOHNH

酶（一）氧化脫氨基作用定義：-AA在酶的作用下，氧化生成12AA氧化酶的種類

L-AA氧化酶：催化L-AA氧化脫氨，體內(nèi)分布不廣泛，最適pH10左右，以FAD或FMN為輔基。

D-AA氧化酶：體內(nèi)分布廣泛，以FAD為輔基。但體內(nèi)D-AA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。+NAD(P)H+NH3CH2-COOHCHNH2-CH2COOH--+NAD(P)++H2O谷氨酸脫氫酶CH2-COOHC=O-CH2COOH--體內(nèi)（正）體外（反）AA氧化酶的種類+NAD(P)H+NH3CH2-COOHCH13還原脫氨基、脫水脫氨基、水解脫氨基、脫硫氫基脫氨基等。（在微生物中個別AA進行,但不普遍）L-絲氨酸CH2COO-C-NH3+=-CH3COO-C=NH2+--COOHCH2OHNH2-C-H--COOHCH3C=O--絲氨酸脫水酶+NH3丙酮酸-H2O+H2Oα-氨基丙烯酸亞氨基丙酸（二）非氧化脫氨例：脫水脫氨基（只適于含一個羥基的AA)還原脫氨基、脫水脫氨基、水解脫氨基、脫硫氫基脫氨基等。L-絲14CH2-CONH2CH2-CHNH3+COO---+H2OCH2-COO-CH2-CHNH3+COO---+NH3谷氨酰胺酶CH2-CONH2CHNH3+COO---+H2O天冬酰胺酶CH2-COO-CHNH3+COO---+NH3

上述兩種酶廣泛存在于微生物、動物、植物中，有相當(dāng)高的專一性。（三）氨基酸的脫酰胺作用CH2-CONH2CH2-CHNH3+COO---+H2OC15指α-AA和酮酸之間氨基的轉(zhuǎn)移作用，α-AA的α-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AA生成相應(yīng)的酮酸，而原來的酮酸則形成相應(yīng)的氨基酸。R’-CH-COOHR”-C-COOH

NH2

OR’-C-COOHR”-CH-COOH

O

NH2轉(zhuǎn)氨酶（四）轉(zhuǎn)氨基作用指α-AA和酮酸之間氨基的轉(zhuǎn)移作用，α-AA的α-氨基借助16轉(zhuǎn)氨基作用(transamination)可以在各種氨基酸與-酮酸之間普遍進行。各種轉(zhuǎn)氨酶(transaminase)均以磷酸吡哆醛(胺)為輔酶。轉(zhuǎn)氨基作用(transamination)可以在各種氨基酸與17（五）聯(lián)合脫氨基（動物組織主要采取的方式）轉(zhuǎn)氨酶氨基酸-酮酸L-谷氨酸脫氫酶NH3

+NADH+H+H2O+NAD+

-酮戊二酸谷氨酸

由于轉(zhuǎn)氨基作用不能最后脫掉氨基，氧化脫氨中只有谷氨酸脫氫酶活力高，轉(zhuǎn)氨基作用與氧化脫氨基作用聯(lián)合在一起才能迅速脫氨，這種作用就稱為聯(lián)合脫氨作用。（五）聯(lián)合脫氨基（動物組織主要采取的方式）轉(zhuǎn)氨酶氨基酸-酮18

單靠轉(zhuǎn)氨基作用不能最終脫掉氨基，單靠氧化脫氨基作用也不能滿足機體脫氨基的需要，因為只有Glu脫氫酶活力最高，其余L-氨基酸氧化酶的活力都低。機體借助聯(lián)合脫氨基作用可以迅速脫去氨基。a、轉(zhuǎn)氨酶與L-谷氨酸脫氫酶作用相偶聯(lián)b、轉(zhuǎn)氨基作用與嘌呤核苷酸循環(huán)相偶聯(lián)類型單靠轉(zhuǎn)氨基作用不能最終脫掉氨基，單靠氧化脫氨基作用也不能滿19大多數(shù)轉(zhuǎn)氨酶，優(yōu)先利用α-酮戊二酸作為氨基的受體，生成Glu。因為生成的谷氨酸可在谷氨酸脫氫酶的催化下氧化脫氨，使α-酮戊二酸再生。轉(zhuǎn)氨酶與L-谷氨酸脫氫酶作用相偶聯(lián)大多數(shù)轉(zhuǎn)氨酶，優(yōu)先利用α-酮戊二酸作為氨基的受體，生成Glu20轉(zhuǎn)氨基作用與嘌呤核苷酸循環(huán)相偶聯(lián)

(骨骼肌\心臟\肝臟\腦組織中)α-氨基酸α-酮酸α-酮戊二酸谷氨酸草酰乙酸天冬氨酸腺苷酰琥珀酸蘋果酸延胡索酸腺苷酸次黃苷酸因為這些組織中的谷氨酸脫氫酶活性較低。轉(zhuǎn)氨基作用與嘌呤核苷酸循環(huán)相偶聯(lián)

(骨骼肌\心21氧化脫氨非氧化脫氨氨基酸的脫酰胺作用轉(zhuǎn)氨基作用聯(lián)合脫氨基（兩種類型）脫氨基作用小結(jié)氧化脫氨脫氨基作用小結(jié)22

二、脫羧基作用脫羧基作用(decarboxylation)氨基酸脫羧酶氨基酸胺類RCH2NH2+CO2磷酸吡哆醛

由氨基酸脫羧酶(decarboxyase)催化，輔酶為磷酸吡哆醛，產(chǎn)物為CO2和胺。所產(chǎn)生的胺可由胺氧化酶氧化為醛、酸，酸可由尿液排出，也可再氧化為CO2和水。在脫羧酶催化下，氨基酸脫羧產(chǎn)生CO2和有機胺（一級胺）的過程稱為脫羧基作用。二、脫羧基作用脫羧基作用(decarboxylation)23

脫羧酶氨基酸脫羧酶催化氨基酸脫羧的專一性很高，一般是一種氨基酸脫羧酶只對一種L-型氨基酸起作用。氨基酸脫羧酶中，除組氨酸脫羧酶不需要輔酶外，各種脫羧酶都以磷酸吡哆醛為輔酶。脫羧酶24谷AAγ-氨基丁酸+CO2天冬AAβ-丙AA+CO2賴AA尸胺+CO2鳥AA腐胺+CO2

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。谷AA25

氨的去路：排氨生物：NH3轉(zhuǎn)變成酰胺（Gln），運到排泄部位后再分解。（原生動物、線蟲和魚類）以尿酸排出：將NH3轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙舛容^小的尿酸排出。通過消耗大量能量而保存體內(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懦觥＃ú溉閯游铮┲匦吕煤铣葾A：合成酰胺（高等植物中）嘧啶環(huán)的合成（細菌）生成銨鹽三、氨基酸分解產(chǎn)物的代謝排氨生物：NH3轉(zhuǎn)變成酰胺（Gln），運到排泄部位后再分解。26體內(nèi)氨的主要代謝去路是用于合成無毒的尿素(urea)。合成尿素的主要器官是肝，但在腎及腦中也可少量合成。尿素合成是經(jīng)稱為鳥氨酸循環(huán)(ornithinecycle)的反應(yīng)過程來完成的。催化這些反應(yīng)的酶存在于胞液和線粒體中。尿素的生成

體內(nèi)氨的主要代謝去路是用于合成無毒的尿素(urea)。尿素的27（1）氨基甲酰磷酸的合成此反應(yīng)在線粒體中進行，由氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ（carbamoylphosphatesynthetase-Ⅰ,CPS-Ⅰ）催化，該酶需N-乙酰谷氨酸（AGA）作為變構(gòu)激活劑，反應(yīng)不可逆。1、尿素循環(huán)（鳥氨酸循環(huán)）NH3

+CO2

H2O+2ATP2ADP+Pi氨基甲酰磷酸合成酶ⅠAGA，Mg2+NH2O~PO32-CO氨基甲酰磷酸（1）氨基甲酰磷酸的合成1、尿素循環(huán)（鳥氨酸循環(huán)）NH3+28在線粒體內(nèi)進行，由鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶（ornithinecarbamoyltrans-ferase,OCT）催化，將氨甲?；D(zhuǎn)移到鳥氨酸的-氨基上，生成瓜氨酸。NH2O~PO32-CO(CH2)3NH2H2N-CHCOOHCO(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2+H3PO4+氨基甲酰磷酸鳥氨酸瓜氨酸鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶（2）瓜氨酸的合成在線粒體內(nèi)進行，由鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶（ornithine29轉(zhuǎn)運至胞液的瓜氨酸在精氨琥珀酸合成酶(argininosuccinatesynthetase)催化下，消耗能量合成精氨酸代琥珀酸。（3）精氨酸代琥珀酸的合成CO(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2精氨琥珀酸合成酶ATPAMP+PPi+H2OCH2-CHCOOHCOOHH2NCH2-CHCOOHCOOHCN(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2+瓜氨酸天冬氨酸精氨酸代琥珀酸限速酶轉(zhuǎn)運至胞液的瓜氨酸在精氨琥珀酸合成酶(argininosuc30在胞液中由精氨琥珀酸裂解酶(arginino-succinatelyase）——精氨酸催化，將精氨琥珀酸裂解生成精氨酸和延胡索酸。

（4）精氨琥珀酸的裂解精氨琥珀酸裂解酶CH2-CHCOOHCOOHCN(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2精氨酸代琥珀酸CHCHCOOHCOOH+CNH(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2精氨酸延胡索酸在胞液中由精氨琥珀酸裂解酶(arginino-succina31在胞液中由精氨酸酶催化，精氨酸水解生成尿素(urea)和鳥氨酸(ornithine)。鳥氨酸可再轉(zhuǎn)運入線粒體繼續(xù)進行循環(huán)反應(yīng)。（5）精氨酸的水解(CH2)3NH2H2N-CHCOOHCNH(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2精氨酸-NH2H2N-OC+鳥氨酸尿素精氨酸酶H2O在胞液中由精氨酸酶催化，精氨酸水解生成尿素(urea)和鳥氨32

1、合成主要在肝細胞的線粒體和胞液中進行；

2、合成一分子尿素需消耗4分子ATP；

3、精氨酸代琥珀酸合成酶是尿素合成的限速酶；

4、尿素分子中的兩個氮原子，一個來源于NH3，一個來源于天冬氨酸。

尿素合成的特點1、合成主要在肝細胞的線粒體和胞液中進行；尿素合成的特33總反應(yīng)和過程NH3+CO2+3ATP+天冬氨酸+2H2O

NH2-CO-NH2+

2ADP+2Pi+

AMP+PPi+延胡索酸是動物細胞排NH3+CO2的方式總反應(yīng)和過程NH3+CO2+3ATP+天冬氨酸+2H2O34氨基酸谷氨酸谷氨酸氨甲酰磷酸鳥氨酸瓜氨酸瓜氨酸精氨琥珀酸鳥氨酸精氨酸延胡索酸草酰乙酸氨基酸谷氨酸-酮戊二酸天冬氨酸ATPAMP+PPiH2O2ATP+CO2++H2O2ADP+Pi基質(zhì)線粒體胞液NH2-C-NH2O尿素PiNH3-酮戊二酸尿素形成后由血液運到腎臟隨尿排除。

-酮戊二酸尿素循環(huán)(1)形成一分子尿素消耗4個高能磷酸鍵(2)兩個氨基分別來自游離氨和Asp,一個CO2來自TCA循環(huán).氨基酸谷氨酸谷氨酸氨甲酰磷酸鳥氨酸瓜氨酸瓜氨酸精氨琥珀酸鳥氨35（三）AA碳骨架的去路（AA脫氨基的意義）AA分解產(chǎn)生5種產(chǎn)物進入TCA循環(huán)，進行徹底的氧化分解。五種產(chǎn)物為：乙酰CoA、草酰乙酸、-酮戊二酸、琥珀酰CoA、延胡索酸再合成氨基酸轉(zhuǎn)變成糖和脂肪轉(zhuǎn)為酮體（三）AA碳骨架的去路（AA脫氨基的意義）AA分解產(chǎn)生5種產(chǎn)36生糖氨基酸：凡能生成丙酮酸、琥珀酸、草酰乙酸和-酮戊二酸的氨基酸，按糖代謝途徑進行代謝。生酮氨基酸：凡能生成乙酰CoA和乙酰乙酰CoA（可轉(zhuǎn)化為乙酰乙酸、-丁酸）的氨基酸，按脂肪代謝途徑進行代謝。既屬生酮氨基酸，又屬生糖氨基酸的有：苯丙氨酸、酪氨酸、異亮氨酸、蘇氨酸、色氨酸。生糖氨基酸：凡能生成丙酮酸、琥珀酸、草酰乙酸和-酮戊二酸的37氨基酸碳骨架進入TCA氨基酸碳骨架進入TCA38

a、含義在代謝過程中，某些化合物可以分解生成一個碳原子的基團，這種一個碳原子的基團就稱為一碳單位。例如，絲氨酸變?yōu)楦拾彼釙r，其分子中減少了一個碳單位，這一個碳單位由四氫葉酸（FH4）分子攜帶著，后者又可參加某些化合物的合成，如嘌呤的生物合成。凡是屬于這種有關(guān)一個碳原子的轉(zhuǎn)移和代謝的過程，統(tǒng)稱為一碳單位代謝。四、AA與其它含氮化合物的關(guān)系a、含義四、AA與其它含氮化合物的關(guān)系39b、一碳單位的來源:

亞氨甲基（-CH=NH），甲?；℉C=O-），羥甲基（-CH2OH），亞甲基（又稱甲叉基，-CH2），次甲基（又稱甲川基，-CH=），甲基（-CH3）

－COOH、CO2

、HCO3-不屬于一碳單位一碳基團的利用：參與合成反應(yīng)，如磷脂、核苷酸等的合成。b、一碳單位的來源:40c、一碳單位的輔酶四氫葉酸是一碳單位代謝的輔酶（載體）。四氫葉酸由葉酸轉(zhuǎn)變而來。葉酸由一分子喋呤，一分子對氨基苯甲酸和一分子谷氨酸組成，有時葉酸分子中可以有數(shù)個分子的谷氨酸。在葉酸分子的第5,6,7,8位上加四個氫原子，即是四氫葉酸。四氫葉酸分子上的第5和第6位上是攜帶一碳單位的位置，通常在FH4的前面以N5、N10字樣，即表示其攜帶一碳單位的位置。一碳單位的另一個載體是S-腺苷甲硫氨酸，其分子中硫原子上的甲基，也可作為一碳單位被利用。c、一碳單位的輔酶41d、一碳單位和氨基酸的代謝

甘氨酸、蘇氨酸、絲氨酸和組氨酸等幾種氨基酸經(jīng)過分解代謝產(chǎn)生一碳單位。d、一碳單位和氨基酸的代謝42a)甘氨酸甘氨酸在甘氨酸氨解酶催化下脫氨基生成乙醛酸，再與四氫葉酸反應(yīng)產(chǎn)生N5,N10-次甲基四氫葉酸，而N5,N10-次甲基四氫葉酸可為胸腺嘧啶核苷酸的合成提供一碳單位。a)甘氨酸43

b)蘇氨酸蘇氨酸可分解成甘氨酸和乙醛，所以蘇氨酸亦可參加一碳單位代謝。但蘇氨酸也可轉(zhuǎn)變成丙酰輔酶A而進行代謝，并非全部轉(zhuǎn)變?yōu)楦拾彼?。b)蘇氨酸44c)絲氨酸在羥甲基轉(zhuǎn)移酶催化下，絲氨酸轉(zhuǎn)變?yōu)楦拾彼釙r，生成N5,N10-次甲基四氫葉酸。c)絲氨酸45d）組氨酸在亞氨甲基轉(zhuǎn)移酶催化下，組氨酸轉(zhuǎn)變?yōu)楣劝彼釙r，四氫葉酸接受其分子中的亞氨甲基生成N5-亞氨甲基四氫葉酸。d）組氨酸46食品生物化學(xué)第9章蛋白質(zhì)降解和氨基酸分解代謝食品生物化學(xué)第9章蛋白質(zhì)降解和氨基酸分解代謝47第一節(jié)蛋白質(zhì)的降解人體內(nèi)蛋白質(zhì)處于不斷降解與合成的動態(tài)平衡中。成人每天約有1%—2%的體內(nèi)蛋白質(zhì)被降解。第一節(jié)蛋白質(zhì)的降解人體內(nèi)蛋白質(zhì)處于不斷降解與合成的動態(tài)平衡48（1）不依賴ATP的溶酶體途徑，在溶酶體內(nèi)進行，沒有選擇性，主要降解外源蛋白、膜蛋白及長壽命的細胞內(nèi)蛋白。（蛋白酶的最適pH偏低，5左右）（2）依賴ATP的泛素途徑，在胞質(zhì)中進行，主要降解異常蛋白和短壽命蛋白（調(diào)節(jié)蛋白），此途徑在不含溶酶體的紅細胞中尤為重要（選擇性降解）。需ATP和泛素參與。真核細胞中蛋白質(zhì)的降解途徑真核細胞中蛋白質(zhì)的降解途徑49泛素是一種8.5KD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aa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。蛋白質(zhì)是否被泛素結(jié)合而選擇性降解與該蛋白N端的AA有關(guān)，泛素化的蛋白質(zhì)在ATP參與下被蛋白酶水解。泛素是一種8.5KD的小分子蛋白質(zhì)，普遍存在于真核細胞內(nèi)。一502004年6日瑞典皇家科學(xué)院宣布，2004年諾貝爾化學(xué)獎授予以色列科學(xué)家阿龍·切哈諾沃、阿夫拉姆·赫什科和美國科學(xué)家歐文·羅斯，以表彰他們發(fā)現(xiàn)了泛素調(diào)節(jié)的蛋白質(zhì)降解。

2004年6日瑞典皇家科學(xué)院宣布，2004年諾貝爾化學(xué)獎授予51（二）蛋白質(zhì)水解酶（1）肽鏈內(nèi)切酶：形成各種短肽（2）肽鏈外切酶羧肽酶氨肽酶二肽酶（三）蛋白質(zhì)酶促降解

需內(nèi)肽酶、羧肽酶、氨肽酶和二肽酶的共同作用蛋白質(zhì)多肽AA合成新蛋白質(zhì)（二）蛋白質(zhì)水解酶（1）肽鏈內(nèi)切酶：形成各種短肽（2）肽鏈外52消化道內(nèi)幾種蛋白酶的專一性（Phe.Tyr.Trp）（Arg.Lys）（脂肪族）胰凝乳蛋白酶胃蛋白酶彈性蛋白酶羧肽酶胰蛋白酶氨肽酶羧肽酶（Phe.Trp）消化道內(nèi)幾種蛋白酶的專一性（Phe.Tyr.Trp）（Arg53二、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)組織蛋白降解產(chǎn)生的氨基酸（內(nèi)源性氨基酸）混在一起，分布于體內(nèi)各處參與代謝，稱為氨基酸代謝庫(metabolicpool)。二、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54氨基酸代謝庫食物蛋白質(zhì)消化吸收

組織蛋白質(zhì)分解

體內(nèi)合成氨基酸

(非必需氨基酸)氨基酸代謝概況

α-酮酸

脫氨基作用

酮體氧化供能糖胺類脫羧基作用氨

尿素代謝轉(zhuǎn)變其它含氮化合物

(嘌呤、嘧啶等)合成

氨基酸代謝庫食物蛋白質(zhì)消化吸收組織分解體內(nèi)合成氨基酸氨55食品生物化學(xué)第9章-蛋白質(zhì)降解和氨基酸分解代謝課件56第二節(jié)氨基酸的分解與轉(zhuǎn)化一、脫氨基作用

氨基酸失去氨基的作用叫脫氨基作用氨基酸主要通過五種方式脫氨基氧化脫氨基非氧化脫氨基脫酰胺作用轉(zhuǎn)氨基作用聯(lián)合脫氨基

第二節(jié)氨基酸的分解與轉(zhuǎn)化一、脫氨基作用氨基酸失去氨基的57（一）氧化脫氨基作用定義：-AA在酶的作用下，氧化生成-酮酸，同時消耗氧并產(chǎn)生氨的過程。氧化脫氨基的反應(yīng)過程包括脫氫和水解兩步，脫氫反應(yīng)需酶催化，而水解反應(yīng)則不需酶的催化。R-CH-COOHNH2

2H

R-C-COOH+NH3

OH2OR-C-COOHNH

酶（一）氧化脫氨基作用定義：-AA在酶的作用下，氧化生成58AA氧化酶的種類

L-AA氧化酶：催化L-AA氧化脫氨，體內(nèi)分布不廣泛，最適pH10左右，以FAD或FMN為輔基。

D-AA氧化酶：體內(nèi)分布廣泛，以FAD為輔基。但體內(nèi)D-AA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。+NAD(P)H+NH3CH2-COOHCHNH2-CH2COOH--+NAD(P)++H2O谷氨酸脫氫酶CH2-COOHC=O-CH2COOH--體內(nèi)（正）體外（反）AA氧化酶的種類+NAD(P)H+NH3CH2-COOHCH59還原脫氨基、脫水脫氨基、水解脫氨基、脫硫氫基脫氨基等。（在微生物中個別AA進行,但不普遍）L-絲氨酸CH2COO-C-NH3+=-CH3COO-C=NH2+--COOHCH2OHNH2-C-H--COOHCH3C=O--絲氨酸脫水酶+NH3丙酮酸-H2O+H2Oα-氨基丙烯酸亞氨基丙酸（二）非氧化脫氨例：脫水脫氨基（只適于含一個羥基的AA)還原脫氨基、脫水脫氨基、水解脫氨基、脫硫氫基脫氨基等。L-絲60CH2-CONH2CH2-CHNH3+COO---+H2OCH2-COO-CH2-CHNH3+COO---+NH3谷氨酰胺酶CH2-CONH2CHNH3+COO---+H2O天冬酰胺酶CH2-COO-CHNH3+COO---+NH3

上述兩種酶廣泛存在于微生物、動物、植物中，有相當(dāng)高的專一性。（三）氨基酸的脫酰胺作用CH2-CONH2CH2-CHNH3+COO---+H2OC61指α-AA和酮酸之間氨基的轉(zhuǎn)移作用，α-AA的α-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AA生成相應(yīng)的酮酸，而原來的酮酸則形成相應(yīng)的氨基酸。R’-CH-COOHR”-C-COOH

NH2

OR’-C-COOHR”-CH-COOH

O

NH2轉(zhuǎn)氨酶（四）轉(zhuǎn)氨基作用指α-AA和酮酸之間氨基的轉(zhuǎn)移作用，α-AA的α-氨基借助62轉(zhuǎn)氨基作用(transamination)可以在各種氨基酸與-酮酸之間普遍進行。各種轉(zhuǎn)氨酶(transaminase)均以磷酸吡哆醛(胺)為輔酶。轉(zhuǎn)氨基作用(transamination)可以在各種氨基酸與63（五）聯(lián)合脫氨基（動物組織主要采取的方式）轉(zhuǎn)氨酶氨基酸-酮酸L-谷氨酸脫氫酶NH3

+NADH+H+H2O+NAD+

-酮戊二酸谷氨酸

由于轉(zhuǎn)氨基作用不能最后脫掉氨基，氧化脫氨中只有谷氨酸脫氫酶活力高，轉(zhuǎn)氨基作用與氧化脫氨基作用聯(lián)合在一起才能迅速脫氨，這種作用就稱為聯(lián)合脫氨作用。（五）聯(lián)合脫氨基（動物組織主要采取的方式）轉(zhuǎn)氨酶氨基酸-酮64

單靠轉(zhuǎn)氨基作用不能最終脫掉氨基，單靠氧化脫氨基作用也不能滿足機體脫氨基的需要，因為只有Glu脫氫酶活力最高，其余L-氨基酸氧化酶的活力都低。機體借助聯(lián)合脫氨基作用可以迅速脫去氨基。a、轉(zhuǎn)氨酶與L-谷氨酸脫氫酶作用相偶聯(lián)b、轉(zhuǎn)氨基作用與嘌呤核苷酸循環(huán)相偶聯(lián)類型單靠轉(zhuǎn)氨基作用不能最終脫掉氨基，單靠氧化脫氨基作用也不能滿65大多數(shù)轉(zhuǎn)氨酶，優(yōu)先利用α-酮戊二酸作為氨基的受體，生成Glu。因為生成的谷氨酸可在谷氨酸脫氫酶的催化下氧化脫氨，使α-酮戊二酸再生。轉(zhuǎn)氨酶與L-谷氨酸脫氫酶作用相偶聯(lián)大多數(shù)轉(zhuǎn)氨酶，優(yōu)先利用α-酮戊二酸作為氨基的受體，生成Glu66轉(zhuǎn)氨基作用與嘌呤核苷酸循環(huán)相偶聯(lián)

(骨骼肌\心臟\肝臟\腦組織中)α-氨基酸α-酮酸α-酮戊二酸谷氨酸草酰乙酸天冬氨酸腺苷酰琥珀酸蘋果酸延胡索酸腺苷酸次黃苷酸因為這些組織中的谷氨酸脫氫酶活性較低。轉(zhuǎn)氨基作用與嘌呤核苷酸循環(huán)相偶聯(lián)

(骨骼肌\心67氧化脫氨非氧化脫氨氨基酸的脫酰胺作用轉(zhuǎn)氨基作用聯(lián)合脫氨基（兩種類型）脫氨基作用小結(jié)氧化脫氨脫氨基作用小結(jié)68

二、脫羧基作用脫羧基作用(decarboxylation)氨基酸脫羧酶氨基酸胺類RCH2NH2+CO2磷酸吡哆醛

由氨基酸脫羧酶(decarboxyase)催化，輔酶為磷酸吡哆醛，產(chǎn)物為CO2和胺。所產(chǎn)生的胺可由胺氧化酶氧化為醛、酸，酸可由尿液排出，也可再氧化為CO2和水。在脫羧酶催化下，氨基酸脫羧產(chǎn)生CO2和有機胺（一級胺）的過程稱為脫羧基作用。二、脫羧基作用脫羧基作用(decarboxylation)69

脫羧酶氨基酸脫羧酶催化氨基酸脫羧的專一性很高，一般是一種氨基酸脫羧酶只對一種L-型氨基酸起作用。氨基酸脫羧酶中，除組氨酸脫羧酶不需要輔酶外，各種脫羧酶都以磷酸吡哆醛為輔酶。脫羧酶70谷AAγ-氨基丁酸+CO2天冬AAβ-丙AA+CO2賴AA尸胺+CO2鳥AA腐胺+CO2

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。谷AA71

氨的去路：排氨生物：NH3轉(zhuǎn)變成酰胺（Gln），運到排泄部位后再分解。（原生動物、線蟲和魚類）以尿酸排出：將NH3轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙舛容^小的尿酸排出。通過消耗大量能量而保存體內(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懦觥＃ú溉閯游铮┲匦吕煤铣葾A：合成酰胺（高等植物中）嘧啶環(huán)的合成（細菌）生成銨鹽三、氨基酸分解產(chǎn)物的代謝排氨生物：NH3轉(zhuǎn)變成酰胺（Gln），運到排泄部位后再分解。72體內(nèi)氨的主要代謝去路是用于合成無毒的尿素(urea)。合成尿素的主要器官是肝，但在腎及腦中也可少量合成。尿素合成是經(jīng)稱為鳥氨酸循環(huán)(ornithinecycle)的反應(yīng)過程來完成的。催化這些反應(yīng)的酶存在于胞液和線粒體中。尿素的生成

體內(nèi)氨的主要代謝去路是用于合成無毒的尿素(urea)。尿素的73（1）氨基甲酰磷酸的合成此反應(yīng)在線粒體中進行，由氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ（carbamoylphosphatesynthetase-Ⅰ,CPS-Ⅰ）催化，該酶需N-乙酰谷氨酸（AGA）作為變構(gòu)激活劑，反應(yīng)不可逆。1、尿素循環(huán)（鳥氨酸循環(huán)）NH3

+CO2

H2O+2ATP2ADP+Pi氨基甲酰磷酸合成酶ⅠAGA，Mg2+NH2O~PO32-CO氨基甲酰磷酸（1）氨基甲酰磷酸的合成1、尿素循環(huán)（鳥氨酸循環(huán)）NH3+74在線粒體內(nèi)進行，由鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶（ornithinecarbamoyltrans-ferase,OCT）催化，將氨甲?；D(zhuǎn)移到鳥氨酸的-氨基上，生成瓜氨酸。NH2O~PO32-CO(CH2)3NH2H2N-CHCOOHCO(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2+H3PO4+氨基甲酰磷酸鳥氨酸瓜氨酸鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶（2）瓜氨酸的合成在線粒體內(nèi)進行，由鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶（ornithine75轉(zhuǎn)運至胞液的瓜氨酸在精氨琥珀酸合成酶(argininosuccinatesynthetase)催化下，消耗能量合成精氨酸代琥珀酸。（3）精氨酸代琥珀酸的合成CO(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2精氨琥珀酸合成酶ATPAMP+PPi+H2OCH2-CHCOOHCOOHH2NCH2-CHCOOHCOOHCN(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2+瓜氨酸天冬氨酸精氨酸代琥珀酸限速酶轉(zhuǎn)運至胞液的瓜氨酸在精氨琥珀酸合成酶(argininosuc76在胞液中由精氨琥珀酸裂解酶(arginino-succinatelyase）——精氨酸催化，將精氨琥珀酸裂解生成精氨酸和延胡索酸。

（4）精氨琥珀酸的裂解精氨琥珀酸裂解酶CH2-CHCOOHCOOHCN(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2精氨酸代琥珀酸CHCHCOOHCOOH+CNH(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2精氨酸延胡索酸在胞液中由精氨琥珀酸裂解酶(arginino-succina77在胞液中由精氨酸酶催化，精氨酸水解生成尿素(urea)和鳥氨酸(ornithine)。鳥氨酸可再轉(zhuǎn)運入線粒體繼續(xù)進行循環(huán)反應(yīng)。（5）精氨酸的水解(CH2)3NH2H2N-CHCOOHCNH(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2精氨酸-NH2H2N-OC+鳥氨酸尿素精氨酸酶H2O在胞液中由精氨酸酶催化，精氨酸水解生成尿素(urea)和鳥氨78

1、合成主要在肝細胞的線粒體和胞液中進行；

2、合成一分子尿素需消耗4分子ATP；

3、精氨酸代琥珀酸合成酶是尿素合成的限速酶；

4、尿素分子中的兩個氮原子，一個來源于NH3，一個來源于天冬氨酸。

尿素合成的特點1、合成主要在肝細胞的線粒體和胞液中進行；尿素合成的特79總反應(yīng)和過程NH3+CO2+3ATP+天冬氨酸+2H2O

NH2-CO-NH2+

2ADP+2Pi+

AMP+PPi+延胡索酸是動物細胞排NH3+CO2的方式總反應(yīng)和過程NH3+CO2+3ATP+天冬氨酸+2H2O80氨基酸谷氨酸谷氨酸氨甲酰磷酸鳥氨酸瓜氨酸瓜氨酸精氨琥珀酸鳥氨酸精氨酸延胡索酸草酰乙酸氨基酸谷氨酸-酮戊二酸天冬氨酸ATPAMP+PPiH2O2ATP+CO2++H2O2ADP+Pi基質(zhì)線粒體胞液NH2-C-NH2O尿素PiNH3-酮戊二酸尿