蛋白質(zhì)的分解代謝

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蛋白質(zhì)的分解代謝

第10章CatabolismofProtein2肌紅蛋白與血紅蛋白的結(jié)構(gòu)3牛核糖核酸酶4H甘氨酸CH3丙氨酸L-氨基酸的通式R5蛋白質(zhì)的營養(yǎng)作用蛋白質(zhì)的消化、吸收與腐敗體內(nèi)蛋白質(zhì)的降解氨基酸的一般代謝氨的轉(zhuǎn)運(yùn)與代謝去路一些氨基酸的特殊代謝脫氨基作用α-酮酸的代謝主要內(nèi)容6蛋白質(zhì)的營養(yǎng)作用

NutritionalFunctionofProtein

第一節(jié)7蛋白質(zhì)營養(yǎng)的重要性★蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)1.維持組織生長、更新與更新。2.參與多種重要的生理活動(dòng)：物質(zhì)代謝、轉(zhuǎn)運(yùn)、肌肉收縮、血液凝固、免疫防御、合成許多重要的含氮物質(zhì)等。3.氧化供能，蛋白質(zhì)體內(nèi)氧化分解可產(chǎn)生17.19kJ/g的能量（體內(nèi)有18%的能量來自蛋白質(zhì)代謝）。8生物催化劑代謝調(diào)節(jié)作用免疫保護(hù)作用物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)和存儲(chǔ)運(yùn)動(dòng)與支持作用參與細(xì)胞間信息傳遞受體酶激素抗體、補(bǔ)體轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白肌蛋白、膠原蛋白9人體每日須分解一定量的組織蛋白質(zhì)，并以含氮終產(chǎn)物的形式排出體外。同時(shí)，須從食物中攝取一定量的蛋白質(zhì)，以維持正常生理活動(dòng)之需。由于食物中的含氮物主要是蛋白質(zhì)，故可用氮的攝入量來代表蛋白質(zhì)的攝入量。

一、氮平衡10一、氮平衡

1.氮的總平衡：攝入氮=排出氮（正常成人）

2.氮的正平衡：攝入氮＞排出氮（兒童、孕婦等）

3.氮的負(fù)平衡：攝入氮＜排出氮（饑餓、消耗性疾病患者）

氮平衡的意義：可以反映體內(nèi)蛋白質(zhì)代謝的概況。

攝入食物的含氮量與排泄物（尿與糞）中含氮量之間的關(guān)系案例：安徽阜陽假嬰兒奶粉—“大頭娃”11來源=去路--動(dòng)態(tài)平衡

12二、蛋白質(zhì)的生理需要量

營養(yǎng)學(xué)會(huì)推薦蛋白質(zhì)需要量：80g/d蛋白質(zhì)分解：20g/d蛋白質(zhì)最低生理需要量：30~50g/d13營養(yǎng)必需氨基酸(essentialaminoacid)指體內(nèi)需要而又不能自身合成，必須由食物供給的氨基酸，共有8種：纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸、蘇氨酸、色氨酸、甲硫氨酸和賴氨酸。其余12種氨基酸體內(nèi)可以合成，稱為營養(yǎng)非必需氨基酸。三、蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價(jià)值（一兩色素本來淡些；甲來借一本亮色書）14

蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價(jià)值(nutritionvalue)蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價(jià)值是指食物蛋白質(zhì)在體內(nèi)的利用率，取決于必需氨基酸的數(shù)量、種類、量質(zhì)比。

蛋白質(zhì)的互補(bǔ)作用指營養(yǎng)價(jià)值較低的蛋白質(zhì)混合食用，其必需氨基酸可以互相補(bǔ)充而提高營養(yǎng)價(jià)值。15蛋白質(zhì)的互補(bǔ)作用食物名稱單獨(dú)食用生物價(jià)混合食用所占比例（%）小麥6737

31大米57324046大豆6416208豌豆4815……玉米60…40…牛肉干76……15混合食用生物價(jià)747389生物價(jià)：氮的保留量占氮的吸收量的百分比16第二節(jié)

蛋白質(zhì)的消化、吸收和腐敗Digestion,AbsorptionandPutrefactionofProteins17

蛋白質(zhì)消化的生理意義

由大分子轉(zhuǎn)變?yōu)樾》肿?，便于吸收。消除種屬特異性和抗原性，防止過敏、毒性反應(yīng)。

在胃和腸道蛋白質(zhì)被消化成氨基酸和寡肽一、蛋白質(zhì)的消化18胃蛋白酶的最適pH為1.5~2.5，對(duì)蛋白質(zhì)肽鍵的作用特異性較差，主要水解由芳香族氨基酸、蛋氨酸和亮氨酸所形成的肽鍵，產(chǎn)物主要為多肽及少量氨基酸。

胃蛋白酶原胃蛋白酶+多肽碎片胃酸、胃蛋白酶(pepsinogen)(pepsin)（一）蛋白質(zhì)在胃內(nèi)被水解成多肽和氨基酸19（二）蛋白質(zhì)在小腸被水解成小肽和氨基酸

——小腸是其消化的主要部位胰酶及其作用胰酶是消化蛋白質(zhì)的主要酶，最適pH為7.0左右，包括內(nèi)肽酶和外肽酶。

內(nèi)肽酶(endopeptidase)水解蛋白質(zhì)肽鏈內(nèi)部的一些肽鍵，如胰蛋白酶、糜蛋白酶、彈性蛋白酶。

外肽酶(exopeptidase)自肽鏈的末段開始，每次水解一個(gè)氨基酸殘基，如羧基肽酶(A、B)、氨基肽酶。20蛋白水解酶作用示意圖氨基酸二肽酶氨基肽酶內(nèi)肽酶氨基酸

+NHNH羧基肽酶5621

腸液中酶原的激活胰蛋白酶(trypsin)腸激酶(enterokinase)胰蛋白酶原彈性蛋白酶(elastase)彈性蛋白酶原糜蛋白酶(chymotrypsin)糜蛋白酶原羧基肽酶(A或B)(carboxypeptidase)羧基肽酶原(A或B)22

可保護(hù)胰組織免受蛋白酶的自身消化作用。保證酶在其特定的部位和環(huán)境發(fā)揮催化作用。酶原還可視為酶的貯存形式。

酶原激活的意義

人體器官也是蛋白質(zhì)，為什么沒有被蛋白酶消化？23小腸粘膜細(xì)胞對(duì)蛋白質(zhì)的消化作用主要是寡肽酶(oligopeptidase)的作用，例如氨基肽酶(aminopeptidase)及二肽酶(dipeptidase)等,最終產(chǎn)物為氨基酸。24蛋白水解酶作用的專一性蛋白酶專一性胃蛋白酶Ala、Leu、Phe、Trp、Met、Tyr的羧基形成的肽鍵胰蛋白酶Lys、Arg的羧基形成的肽鍵糜蛋白酶Phe、Tyr、Trp的羧基形成的肽鍵彈性蛋白酶脂肪族氨基酸的羧基形成的肽鍵氨基肽酶除了Pro外任何氨基酸的氨基形成的肽鍵羧基肽酶A除了Lys、Arg、Pro外任何氨基酸的氨基形成的肽鍵羧基肽酶BLys、Arg的氨基形成的肽鍵25二、氨基酸的吸收

吸收部位：主要在小腸吸收形式：氨基酸、寡肽吸收機(jī)制：耗能的主動(dòng)吸收過程26（一）通過氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白吸收載體蛋白與氨基酸、Na+組成三聯(lián)體，由ATP供能將氨基酸、Na+轉(zhuǎn)入細(xì)胞內(nèi)，Na+再由鈉泵排出細(xì)胞。七種轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(transporter)中性氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白酸性氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白堿性氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白亞氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白β氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白二肽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白三肽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白27（二）γ-谷氨?；h(huán)對(duì)氨基酸的轉(zhuǎn)運(yùn)作用γ-谷氨?；h(huán)(γ-glutamylcycle)過程：谷胱甘肽對(duì)氨基酸的轉(zhuǎn)運(yùn)谷胱甘肽再合成谷氨酸

5-氧脯氨酸酶ATPADP+Pi半胱氨酰甘氨酸(Cys-Gly)半胱氨酸甘氨酸肽酶γ-谷氨酰環(huán)化轉(zhuǎn)移酶氨基酸5-氧脯氨酸γ-谷氨酰半胱氨酸γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶ADP+PiATP谷胱甘肽合成酶ATPADP+Pi細(xì)胞外

γ-谷氨酰基轉(zhuǎn)移酶細(xì)胞膜谷胱甘肽

GSH細(xì)胞內(nèi)γ-谷氨酰氨基酸氨基酸29利用腸粘膜細(xì)胞上的二肽或三肽轉(zhuǎn)運(yùn)體系此種轉(zhuǎn)運(yùn)也是耗能的主動(dòng)吸收過程吸收作用在小腸近端較強(qiáng)（三）肽的吸收30三、蛋白質(zhì)的腸內(nèi)腐敗作用腸道細(xì)菌對(duì)未被消化的蛋白質(zhì)及其消化產(chǎn)物所起的作用。腐敗作用的產(chǎn)物大多有害，如胺、氨、苯酚、吲哚等；也可產(chǎn)生少量的脂肪酸及維生素等可被機(jī)體利用的物質(zhì)。

蛋白質(zhì)的腐敗作用(putrefaction)31（一）腸道細(xì)菌通過脫羧基作用產(chǎn)生胺類蛋白質(zhì)

氨基酸胺類(amines)蛋白酶

脫羧基作用

組氨酸組胺

賴氨酸尸胺

色氨酸色胺

酪氨酸酪胺

苯丙氨酸苯乙胺32

假神經(jīng)遞質(zhì)(falseneurotransmitter)

某些物質(zhì)結(jié)構(gòu)(如苯乙醇胺，β-羥酪胺）與神經(jīng)遞質(zhì)（如兒茶酚胺）結(jié)構(gòu)相似，可取代正常神經(jīng)遞質(zhì)從而影響腦功能，稱假神經(jīng)遞質(zhì)。苯乙胺苯乙醇胺酪胺

β-羥酪胺33

組胺死螃蟹(組氨酸含量較多），在某些微生物的作用下，產(chǎn)生組胺。頭昏、眼花、惡心、嘔吐、血管擴(kuò)張、面色潮紅、血壓下降組胺中毒34（二）腸道細(xì)菌通過脫氨基或尿素酶的作用產(chǎn)生氨未被吸收的氨基酸滲入腸道的尿素氨(ammonia)脫氨基作用尿素酶降低腸道pH，NH3轉(zhuǎn)變?yōu)镹H4+以胺鹽形式排出，可減少氨的吸收，這是酸性灌腸的依據(jù)。35（三）腐敗作用產(chǎn)生其它有害物質(zhì)酪氨酸

苯酚半胱氨酸

硫化氫

色氨酸

吲哚正常情況下，上述有害物質(zhì)大部分隨糞便排出，只有小部分被吸收，經(jīng)肝的代謝轉(zhuǎn)變而解毒，故不會(huì)發(fā)生中毒現(xiàn)象。36第三節(jié)

體內(nèi)蛋白質(zhì)的降解DegradationofProteinsinvivo37體內(nèi)蛋白質(zhì)分解生成氨基酸成人體內(nèi)的蛋白質(zhì)每天約有1%~2%被降解，主要是肌肉蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)降解產(chǎn)生的氨基酸，大約75%~80%被重新利用合成新的蛋白質(zhì)。38

蛋白質(zhì)的半壽期(half-life)蛋白質(zhì)降低其原濃度一半所需要的時(shí)間，用t1/2表示。（一）蛋白質(zhì)以不同的速率進(jìn)行降解不同的蛋白質(zhì)降解速率不同，降解速率隨生理需要而變化。39不依賴ATP和泛素；利用溶酶體中的各種水解酶（包括組織蛋白酶）降解外源性蛋白、膜蛋白和長壽蛋白質(zhì)。1、蛋白質(zhì)在溶酶體通過ATP-非依賴途徑被降解（二）真核細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的降解有兩條重要途徑40412、蛋白質(zhì)在蛋白酶體通過ATP-依賴途徑被降解

依賴ATP和泛素降解異常蛋白和短壽蛋白質(zhì)

泛素(ubiquitin)76個(gè)氨基酸組成的多肽(8.5kD)

普遍存在于真核生物而得名一級(jí)結(jié)構(gòu)高度保守421）泛素化使蛋白質(zhì)貼上了被降解的標(biāo)簽泛素與選擇性被降解蛋白質(zhì)形成共價(jià)連接，并使其激活，即泛素化，包括三種酶參與的3步反應(yīng)，并需消耗ATP。2）泛素化的蛋白質(zhì)在蛋白酶體內(nèi)降解

蛋白酶體(proteasome)對(duì)泛素化蛋白質(zhì)的降解。

泛素介導(dǎo)的蛋白質(zhì)降解過程43泛素化過程E1：泛素激活酶E2：泛素結(jié)合酶E3：泛素蛋白連接酶UBCO-O+HS-E1ATPAMP+PPiUBCOS

E1HS-E2HS-E1UBCOSE2UBCOSE1UB：泛素Pr：被降解蛋白質(zhì)PrHS-E2UBCOSE2UBCNHOE3Pr44蛋白酶體存在于細(xì)胞核和胞漿內(nèi)，主要降解異常蛋白質(zhì)和短壽蛋白質(zhì)。

26S蛋白質(zhì)酶體

20S的核心顆粒(CP)

19S的調(diào)節(jié)顆粒(RP):18個(gè)亞基,6個(gè)亞基具有ATP酶活性2個(gè)α環(huán)：7個(gè)α亞基2個(gè)β環(huán)：7個(gè)β亞基4546死亡之吻贏得滿堂喝彩——2004年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)阿龍·切哈諾沃阿夫拉姆·赫什科歐文·羅斯

泛素-蛋白降解系統(tǒng)：泛素是“死亡標(biāo)簽”、蛋白酶體是“垃圾桶”47第四節(jié)

氨基酸的一般代謝GeneralMetabolismofAminoAcids48外源性氨基酸與內(nèi)源性氨基酸組成氨基酸代謝庫食物蛋白質(zhì)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)降解產(chǎn)生的氨基酸及體內(nèi)合成的非必需氨基酸（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)

。49氨基酸代謝概況氨基酸代謝庫尿素酮體氧化供能糖體內(nèi)合成氨基酸

(非必需aa)氨a-酮酸脫氨基胺類脫羧基其它含氮化合物(嘌呤、嘧啶等)代謝轉(zhuǎn)變食物蛋白質(zhì)消化吸收合成組織蛋白質(zhì)分解50一、氨基酸的脫氨基作用多種方式：氧化脫氨基、轉(zhuǎn)氨基、聯(lián)合脫氨基、其他脫氨基作用以聯(lián)合脫氨基作用為主轉(zhuǎn)氨基和氧化脫氨基偶聯(lián)轉(zhuǎn)氨基和嘌呤核苷酸循環(huán)偶聯(lián)51（一）轉(zhuǎn)氨基作用1、轉(zhuǎn)氨基作用由轉(zhuǎn)氨酶催化完成

氨基酸在氨基轉(zhuǎn)移酶（aminotransferase）或轉(zhuǎn)氨酶（transaminase）的催化下，將a-氨基轉(zhuǎn)移到另一個(gè)a-酮酸的酮基位置上，生成相應(yīng)的a-酮酸和1個(gè)新的氨基酸，這個(gè)過程稱為氨基轉(zhuǎn)移作用或轉(zhuǎn)氨基作用（transamination）。52

反應(yīng)式大多數(shù)氨基酸可參與轉(zhuǎn)氨基作用，但賴氨酸、蘇氨酸、脯氨酸、羥脯氨酸除外。53

體內(nèi)存在著多種氨基轉(zhuǎn)移酶。不同氨基酸與a-酮酸之間的轉(zhuǎn)氨基作用只能由專一的轉(zhuǎn)氨酶催化。在各種轉(zhuǎn)氨酶中，以L-谷氨酸與a-酮酸的轉(zhuǎn)氨酶最為重要。如谷丙轉(zhuǎn)氨酶(glutamic

pyruvic

transaminase,GPT)和谷草轉(zhuǎn)氨酶(glutamic

oxaloacetic

transaminase,GOT)54正常人各組織中GPT及GOT活性(單位/克濕組織)血清轉(zhuǎn)氨酶活性，臨床上可作為疾病診斷和預(yù)后的指標(biāo)之一。組織GPTGOT組織GPTGOT

肝44000142000胰腺200028000

腎1900091000脾120014000

心7100156000肺70010000

骨骼肌480099000血清1620552、各種轉(zhuǎn)氨酶都具有相同的輔酶和作用機(jī)制

轉(zhuǎn)氨酶的輔酶是磷酸吡哆醛氨基酸磷酸吡哆醛α-酮酸

磷酸吡哆胺谷氨酸α-酮戊二酸轉(zhuǎn)氨酶57轉(zhuǎn)氨基作用不僅是體內(nèi)多數(shù)氨基酸脫氨基的重要方式，也是機(jī)體合成非必需氨基酸的重要途徑。

通過此種方式并未產(chǎn)生游離的氨。轉(zhuǎn)氨基作用的生理意義58（二）氧化脫氨基作用1.氨基酸氧化酶＋NH3＋H2O2CH—ORCOOHCH—NH2RCOOH＋O2FADFADH2氨基酸氧化酶59

存在于肝、腦、腎中輔酶為NAD+或NADP+GTP、ATP為其抑制劑

GDP、ADP為其激活劑催化酶：

L-谷氨酸脫氫酶L-谷氨酸NH3α-酮戊二酸NAD(P)+NAD(P)H+H+H2O2.L-谷氨酸脫氫酶60（三）聯(lián)合脫氨基作用★轉(zhuǎn)氨基作用偶聯(lián)氧化脫氨基作用全程可逆，因此既是氨基酸脫氨基的主要方式，也是體內(nèi)合成非必需氨基酸的主要方式。主要在肝、腎組織進(jìn)行。氨基酸a-酮戊二酸谷氨酸a-酮酸氨NH3NADH+H+H2O+NAD+轉(zhuǎn)氨酶L-谷氨酸脫氫酶61蘋果酸

腺苷酸代琥珀酸次黃嘌呤核苷酸

(IMP)腺苷酸代琥珀酸合成酶α-酮戊二酸氨基酸

谷氨酸α-酮酸轉(zhuǎn)氨酶1草酰乙酸天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶

2腺苷酸脫氨酶H2ONH3延胡索酸腺嘌呤核苷酸(AMP)★氨基酸通過嘌呤核苷酸循環(huán)脫去氨基62（四）其他脫氨基作用1.脫水脫氨基CH—NH2CH2—OHCOOH＋NH3脫水酶CH—NHCH3COOHCH—OCH3COOH－H2O＋H2O絲氨酸丙酮酸632.脫硫化氫脫氨基CH—NH2CH2—SHCOOH半胱氨酸＋NH3脫硫酶CH—NHCH3COOHCH—OCH3COOH－H2S＋H2O丙酮酸3.直接脫氨基CH—NH2CH2COOHCOOHCH—COOHHOOC—CH天冬氨酸酶＋NH3延胡索酸天冬氨酸64

氨基酸脫氨基后生成的-酮酸(-ketoacid）主要有三條代謝去路。（一）α-酮酸可徹底氧化分解并提供能量（二）α-酮酸經(jīng)氨基化生成營養(yǎng)非必需氨基酸（三）α-酮酸可轉(zhuǎn)變成糖及脂類化合物二、a-酮酸的代謝65生酮+生糖兼生酮=“一兩色素本來老”（異亮氨酸、亮氨酸、色氨酸、蘇氨酸、苯丙氨酸、賴氨酸、酪氨酸），其中生酮氨基酸為“亮賴”；除了這7個(gè)氨基酸外，其余均為生糖氨基酸。

琥珀酰CoA延胡索酸草酰乙酸α-酮戊二酸檸檬酸乙酰CoA丙酮酸PEP磷酸丙糖葡萄糖或糖原糖α-磷酸甘油脂肪酸脂肪甘油三酯乙酰乙酰CoA丙氨酸半胱氨酸絲氨酸甘氨酸蘇氨酸色氨酸異亮氨酸亮氨酸色氨酸蘇氨酸天冬氨酸天冬酰胺苯丙氨酸酪氨酸異亮氨酸

蛋氨酸絲氨酸蘇氨酸纈氨酸酮體亮氨酸

賴氨酸酪氨酸

色氨酸

苯丙氨酸

谷氨酸精氨酸谷氨酰胺組氨酸纈氨酸CO2CO2氨基酸、糖及脂肪代謝的聯(lián)系TAC67第五節(jié)

氨的代謝MetabolismofAmmonia68一、體內(nèi)氨有三個(gè)重要來源（一）氨基酸脫氨基作用和胺類分解均可產(chǎn)生氨

RCH2NH2RCHO+NH3胺氧化酶氨基酸脫氨基作用產(chǎn)生的氨是體內(nèi)氨的主要來源。

69（三）腎小管上皮細(xì)胞分泌的氨主要來自谷氨酰胺

谷氨酰胺谷氨酸

+NH3谷氨酰胺酶H2O（二）腸道細(xì)菌腐敗作用產(chǎn)生氨蛋白質(zhì)和氨基酸在腸道細(xì)菌作用下產(chǎn)生的氨尿素經(jīng)腸道細(xì)菌尿素酶水解產(chǎn)生的氨70二、氨在血液中以丙氨酸及谷氨酰胺的形式轉(zhuǎn)運(yùn)（一）通過丙氨酸-葡萄糖循環(huán)氨從肌肉運(yùn)往肝

生理意義肌肉中氨以無毒的丙氨酸形式運(yùn)輸?shù)礁?。肝為肌肉提供葡萄糖。丙氨酸葡萄?/p>

肌肉蛋白質(zhì)氨基酸NH3谷氨酸α-酮戊二酸丙酮酸糖酵解途徑肌肉丙氨酸血液丙氨酸葡萄糖α-酮戊二酸谷氨酸丙酮酸NH3尿素尿素循環(huán)糖異生肝丙氨酸-葡萄糖循環(huán)葡萄糖72（二）谷氨酰胺的運(yùn)氨作用COOH(CH2)2CHNH2COOHCONH2(CH2)2CHNH2COOH谷氨酰胺酶NH3H2O（肝、腎）谷氨酰胺合成酶NH3+ATPADP+Pi（腦、肌肉）生理意義：（1）從腦、肌肉等組織向肝或腎運(yùn)氨。（2）谷氨酰胺既是氨的解毒產(chǎn)物，也是氨的儲(chǔ)存及運(yùn)輸形式。73谷氨酰胺可以提供酰胺基使天冬氨酸轉(zhuǎn)變?yōu)樘於０贰?/p>

第一個(gè)用于治療白血病的酶--天冬酰胺酶——非營養(yǎng)必需氨基酸的合成74

合成尿素——最主要去路生成非必需氨基酸合成一些重要的含氮化合物以NH4+的形式隨尿排出三、氨的代謝去路體內(nèi)氨的去路有：75（一）Krebs提出尿素是通過鳥氨酸循環(huán)合成的學(xué)說尿素生成的過程由HansKrebs和KurtHenseleit

提出，稱為鳥氨酸循環(huán)(orinithinecycle)，又稱尿素循環(huán)(ureacycle)或Krebs-Henseleit循環(huán)。76實(shí)驗(yàn)根據(jù)如下：①大鼠肝切片與NH4+保溫?cái)?shù)小時(shí)，NH4+↓，尿素↑②加入鳥氨酸、瓜氨酸和Arg后，尿素↑③上述三種氨基酸結(jié)構(gòu)上彼此相關(guān)④早已證實(shí)肝中有精氨酸酶。771、NH3、CO2和ATP縮合生成氨基甲酰磷酸

CO2+NH3+H2O+2ATP氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ（N-乙酰谷氨酸，Mg2+）COH2NO

~

PO32-+2ADP+Pi氨基甲酰磷酸反應(yīng)在線粒體中進(jìn)行（二）肝中鳥氨酸循環(huán)合成尿素的詳細(xì)步驟78反應(yīng)由變構(gòu)酶氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ(carbamoylphosphatesynthetaseⅠ,CPS-Ⅰ)催化。N-乙酰谷氨酸為其激活劑，反應(yīng)消耗2分子ATP。N-乙酰谷氨酸(AGA)792、氨基甲酰磷酸與鳥氨酸反應(yīng)生成瓜氨酸鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶H3PO4+氨基甲酰磷酸80反應(yīng)由鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶(ornithinecarbamoyltransferase,OCT)催化，OCT常與CPS-Ⅰ構(gòu)成復(fù)合體。反應(yīng)在線粒體中進(jìn)行，瓜氨酸生成后進(jìn)入胞液。813、瓜氨酸與天冬氨酸反應(yīng)生成精氨酸代琥珀酸反應(yīng)在胞液中進(jìn)行。

精氨酸代琥珀酸合成酶ATPAMP+PPiH2OMg2++天冬氨酸精氨酸代琥珀酸NHCHCOOHNH2NH2CO瓜氨酸(CH2)382精氨酸延胡索酸精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸代琥珀酸4、精氨酸代琥珀酸裂解生成精氨酸和延胡索酸反應(yīng)在胞液中進(jìn)行。835、精氨酸水解釋放尿素并再生成鳥氨酸反應(yīng)在胞液中進(jìn)行。尿素鳥氨酸精氨酸H2O84鳥氨酸循環(huán)2ADP+PiCO2+NH3

+H2O氨基甲酰磷酸2ATPN-乙酰谷氨酸Pi鳥氨酸瓜氨酸精氨酸延胡索酸氨基酸草酰乙酸蘋果酸α-酮戊二酸谷氨酸α-酮酸精氨酸代琥珀酸瓜氨酸天冬氨酸ATPAMP+PPi鳥氨酸尿素線粒體胞液85尿素合成的總反應(yīng)2NH3+CO2+3ATP+3H2ONH2C＝ONH2+2ADP+AMP+4Pi86反應(yīng)小結(jié)：原料：2分子氨，一個(gè)來自于游離氨，另一個(gè)來自天冬氨酸。過程：通過鳥氨酸循環(huán)，先在線粒體中進(jìn)行，再在胞液中進(jìn)行。耗能：3個(gè)ATP，4個(gè)高能磷酸鍵。循環(huán)中消耗的Asp可通過延胡索酸轉(zhuǎn)變?yōu)椴蒗Ｒ宜?，再通過轉(zhuǎn)氨基作用，從其他-氨基酸獲得氨基而再生。871、食物蛋白的攝入量影響尿素的合成高蛋白質(zhì)膳食增加氨基酸的總量，促進(jìn)尿素合成2、N-乙酰谷氨酸別位激活CPS-Ⅰ，啟動(dòng)尿素合成（AGA、谷氨酸為其激活劑）3、精氨酸代琥珀酸合成酶活性促進(jìn)尿素合成（三）尿素合成受膳食蛋白質(zhì)和兩種限速酶活性的調(diào)節(jié)88酶相對(duì)活性氨基甲酰磷酸合成酶鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸酶4.5163.01.03.3149.0正常成人肝尿素合成酶的相對(duì)活性酶相對(duì)活性氨基甲酰磷酸合成酶鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸酶4.5163.01.03.3149.089血氨濃度升高稱高血氨癥(hyperammonemia)高血氨癥時(shí)可引起腦功能障礙，稱氨中毒(ammoniapoisoning)。四、高血氨癥與氨中毒常見于肝功能嚴(yán)重?fù)p傷或尿素合成相關(guān)酶的遺傳缺陷，引起血氨升高。正常情況下，血氨濃度在47-65μmol/L90TAC↓腦供能不足α-酮戊二酸谷氨酸谷氨酰胺NH3NH3

腦內(nèi)α-酮戊二酸↓氨中毒的可能機(jī)制影響丙酮酸和α-酮戊二酸脫氫酶活性91第六節(jié)

個(gè)別氨基酸的代謝MetabolismofIndividualAminoAcids92

一、氨基酸的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93（一）γ-氨基丁酸(γ-aminobutyricacid,GABA)GABA是抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，對(duì)中樞神經(jīng)有抑制作用。GABACOOH(CH2)2CH2NH2

CO2L-谷氨酸脫羧酶COOH(CH2)2CHNH2COOHL-谷氨酸94（二）組胺(histamine)組胺是強(qiáng)烈的血管舒張劑，可增加毛細(xì)血管的通透性，還可刺激胃蛋白酶原及胃酸的分泌。L-組氨酸組胺組氨酸脫羧酶CO2HNNCH2CHCOOHNH2HNNCH2CH2NH295（三）5-羥色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)5-HT在腦內(nèi)作為神經(jīng)遞質(zhì)起抑制作用；在外周組織有收縮血管的作用。5-羥色氨酸5-HT色氨酸羥化酶5-羥色氨酸脫羧酶CO2色氨酸CH2CHCOOHNH2CH2CHCOOHNH2HOCH2CH2NH2HO96（四）多胺類(polyamines)物質(zhì)鳥氨酸脫羧酶

鳥氨酸腐胺

S-腺苷甲硫氨酸

(SAM)脫羧基SAM

CO2SAM脫羧酶CO2精脒(spermidine)丙胺轉(zhuǎn)移酶5'-甲基-硫-腺苷丙胺轉(zhuǎn)移酶

精胺(spermine)多胺是調(diào)節(jié)細(xì)胞生長的重要物質(zhì)。97二、一碳單位代謝一碳單位的定義（一）四氫葉酸是一碳單位的運(yùn)載體某些氨基酸在分解代謝過程中產(chǎn)生的含有一個(gè)碳原子的基團(tuán)，稱為一碳單位(onecarbonunit)。

一碳單位不能游離存在，常與FH4結(jié)合而轉(zhuǎn)運(yùn)和參加代謝。98一碳單位的種類甲基(methyl)-CH3甲烯基(methylene)-CH2-甲炔基(methenyl)-CH=甲?；?formyl)-CHO亞胺甲基(formimino)-CH=NH99

四氫葉酸的結(jié)構(gòu)100FH4攜帶一碳單位的形式

（一碳單位通常是結(jié)合在FH4分子的N5、N10位上）N5—CH3—FH4N5,N10—CH2—FH4N5,N10=CH—FH4N10—CHO—FH4N5—CH=NH—FH4101（二）一碳單位的生成和互變一碳單位主要來源于Ser、Gly、His、Trp的分解代謝。102

103

一碳單位的互相轉(zhuǎn)變104主要是參與嘌呤和嘧啶核苷酸的合成。為體內(nèi)的甲基化反應(yīng)間接提供甲基。葉酸缺乏磺胺藥及抗代謝藥（三）一碳單位的功能N10-CHO-FH4與N5,N10=CH-FH4分別為嘌呤合成提供C2與C8，N5,N10-CH2-FH4為胸腺嘧啶核苷酸合成提供甲基。105三、含硫氨基酸的代謝是相互聯(lián)系的胱氨酸甲硫氨酸半胱氨酸含硫氨基酸106（一）甲硫氨酸參與甲基轉(zhuǎn)移1、甲硫氨酸轉(zhuǎn)甲基作用與甲硫氨酸循環(huán)有關(guān)腺苷轉(zhuǎn)移酶PPi+Pi+甲硫氨酸ATPS-腺苷甲硫氨酸(SAM)107甲基轉(zhuǎn)移酶RHR—CH3腺苷SAMS-腺苷同型半胱氨酸同型半胱氨酸SAM為體內(nèi)甲基的直接供體108甲硫氨酸循環(huán)(methioninecycle)甲硫氨酸S-腺苷同型半胱氨酸S-腺苷甲硫氨酸同型半胱氨酸FH4N5—CH3—FH4N5—CH3—FH4

轉(zhuǎn)甲基酶(VitB12)H2O腺苷RHATPPPi+PiR-CH3109甲硫氨酸循環(huán)的生理意義：由N5-CH3-FH4供給甲基合成甲硫氨酸，再通過此循環(huán)的SAM提供甲基，以進(jìn)行體內(nèi)廣泛存在的甲基化反應(yīng)。N5-CH3-FH4是體內(nèi)甲基的間接供體由N5-CH3-FH4供給甲基合成甲硫氨酸，就目前知道體內(nèi)利用N5-CH3-FH4唯一反應(yīng)所需酶為甲硫氨酸合成酶，輔酶是維生素B12110NH3+NH3+NH3+NH3+NH3+NH3+H2OH2OL－絲氨酸L－同型半胱氨酸L－半胱氨酸L－同型絲氨酸胱硫醚同型半胱氨酸+絲氨酸半胱氨酸α-酮丁酸同型絲氨酸胱硫醚琥珀酸單酰CoA∴甲硫氨酸——生糖氨基酸1112、甲硫氨酸為肌酸合成提供甲基肌酸(creatine)和磷酸肌酸(creatinephosphate)是能量儲(chǔ)存、利用的重要化合物。肝是合成肌酸的主要器官。肌酸以甘氨酸為骨架，由精氨酸提供脒基，SAM提供甲基而合成。肌酸在肌酸激酶的作用下，轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿峒∷?。肌酸和磷酸肌酸代謝的終產(chǎn)物為肌酸酐(creatinine)。H2O113（三）半胱氨酸與胱氨酸代謝1、半胱氨酸與胱氨酸可以互變-2H+2HCH2SHCHNH2COOHCH2CHNH2COOHCH2CHNH2COOHSS21142、半胱氨酸可轉(zhuǎn)變成?；撬崤；撬崾墙Y(jié)合膽汁酸的組成成分之一。1153、半胱氨酸可生成活性硫酸根SO42-+ATPAMP-SO3-(腺苷-5′-磷酸硫酸)3-PO3H2-AMP-SO3-（3′-磷酸腺苷-5′-磷酸硫酸，PAPS）PAPS為活性硫酸根，是體內(nèi)硫酸基的供體。116四、芳香族氨基酸代謝可產(chǎn)生神經(jīng)遞質(zhì)芳香族氨基酸苯丙氨酸酪氨酸色氨酸1171、苯丙氨酸羥化生成酪氨酸

此反應(yīng)為苯丙氨酸的主要代謝途徑。（一）苯丙氨酸的代謝苯丙氨酸+H2O苯丙氨酸羥化酶四氫生物蝶呤二氫生物蝶呤NADPH+H+NADP+酪氨酸+O2118苯酮酸尿癥(phenylkeronuria,PKU)體內(nèi)苯丙氨酸羥化酶缺陷，苯丙氨酸不能正常轉(zhuǎn)變?yōu)槔野彼幔奖彼峤?jīng)轉(zhuǎn)氨基作用生成苯丙酮酸、苯乙酸等，并從尿中排出的一種遺傳代謝病。苯丙酮酸的堆積對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)有毒