蛋白質(zhì)水解及氨基酸代謝

蛋白質(zhì)水解及氨基酸代謝1.1蛋白質(zhì)的功能①是構(gòu)成組織細(xì)胞的重要成分；②參與組織細(xì)胞的更新和修補(bǔ)；③參與物質(zhì)代謝及生理功能的調(diào)控；④氧化供能；⑤其他功能：如轉(zhuǎn)運(yùn)、凝血、免疫、記憶、識(shí)別等。

第一節(jié)蛋白質(zhì)的酶促水解第2頁,共43頁，2024年2月25日，星期天氮平衡(nitrogenbalance)

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。

體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成與分解處于動(dòng)態(tài)平衡中，故每日氮的攝入量與排出量也維持著動(dòng)態(tài)平衡，這種動(dòng)態(tài)平衡就稱為氮平衡(nitrogenbalance)。

第3頁,共43頁，2024年2月25日，星期天氮平衡有以下幾種情況：

1．氮總平衡：每日攝入氮量與排出氮量大致相等，表示體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成量與分解量大致相等，稱為氮總平衡。此種情況見于正常成人。

2．氮正平衡：每日攝入氮量大于排出氮量，表明體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成量大于分解量，稱為氮正平衡。此種情況見于兒童、孕婦、病后恢復(fù)期。

3．氮負(fù)平衡：每日攝入氮量小于排出氮量，表明體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成量小于分解量，稱為氮負(fù)平衡。此種情況見于消耗性疾病患者（結(jié)核、腫瘤），饑餓者。

第4頁,共43頁，2024年2月25日，星期天第5頁,共43頁，2024年2月25日，星期天必需氨基酸一共有八種：賴氨酸（Lys）、色氨酸（Trp）、苯丙氨酸（Phe）、蛋氨酸（Met）、蘇氨酸（Thr）、亮氨酸（Leu）、異亮氨酸（Ile）、纈氨酸（Val）。

MetTrpLysValIleLeuPheThr

“假設(shè)來借一兩本書”由于酪氨酸（Tyr）在體內(nèi)需由苯丙氨酸為原料來合成，半胱氨酸（Cys）必需以蛋氨酸為原料來合成，故這兩種氨基酸被稱為半必需氨基酸。

第6頁,共43頁，2024年2月25日，星期天蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及互補(bǔ)作用

決定蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高低的因素有：①必需氨基酸的含量；②必需氨基酸的種類；③必需氨基酸的比例，即具有與人體需求相符的氨基酸組成。將幾種營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較低的食物蛋白質(zhì)混合后食用，以提高其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的作用稱為食物蛋白質(zhì)的互補(bǔ)作用。

蛋白質(zhì)互補(bǔ)三原則：1食物生物學(xué)種屬愈遠(yuǎn)愈好2搭配種類愈多愈好3食用時(shí)間愈近愈好，最好同時(shí)食用第7頁,共43頁，2024年2月25日，星期天1.2蛋白質(zhì)的消化（一）胃中的消化：

胃蛋白酶水解食物蛋白質(zhì)為多肽、寡肽及少量氨基酸。（二）腸中的消化：有兩種類型的酶：⑴肽鏈外切酶：如羧肽酶A、羧肽酶B、氨基肽酶、二肽酶等；⑵肽鏈內(nèi)切酶：如胰蛋白酶、糜蛋白酶、彈性蛋白酶等。蛋白質(zhì)在腸中完全水解為氨基酸，由腸粘膜上皮細(xì)胞吸收進(jìn)入機(jī)體，游離氨基酸進(jìn)入血液循環(huán)輸送到肝臟。第8頁,共43頁，2024年2月25日，星期天消化道內(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）第9頁,共43頁，2024年2月25日，星期天胰蛋白酶原腸激酶胰蛋白酶糜蛋白酶原糜蛋白酶彈性蛋白酶原彈性蛋白酶羧基肽酶原A及B羧基肽酶A及B第10頁,共43頁，2024年2月25日，星期天提問：不同蛋白酶之間功能上區(qū)別可能有什么？NH3+—

NH3+—COO-—COO-—外切酶—氨肽酶隨機(jī)內(nèi)切酶特定氨基酸間限制性內(nèi)切酶外切酶—羧肽酶最終產(chǎn)物—氨基酸第11頁,共43頁，2024年2月25日，星期天氨基酸的吸收

主要在小腸進(jìn)行，是一種主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)過程，需由特殊載體攜帶。轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸進(jìn)入細(xì)胞時(shí)，同時(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)入Na+。除此之外，也可經(jīng)γ-谷氨酰循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行。需由γ-谷氨?；D(zhuǎn)移酶催化，利用GSH，合成γ-谷氨酰氨基酸進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)。消耗的GSH可重新再合成。

第12頁,共43頁，2024年2月25日，星期天蛋白質(zhì)在腸中的腐敗

主要在大腸中進(jìn)行，是細(xì)菌對(duì)蛋白質(zhì)及其消化產(chǎn)物的分解作用。腐敗分解作用包括水解、氧化、還原、脫羧、脫氨、脫巰基等反應(yīng)。可產(chǎn)生有毒物質(zhì)，如胺類（腐胺、尸胺），酚類，吲哚類，氨及硫化氫等。這些有毒物質(zhì)被吸收后，由肝臟進(jìn)行解毒。

第13頁,共43頁，2024年2月25日，星期天氨基酸代謝庫

食物蛋白質(zhì)經(jīng)消化吸收產(chǎn)生的氨基酸（外源性氨基酸）與體內(nèi)組織蛋白質(zhì)降解生成的氨基酸以及其它物質(zhì)經(jīng)代謝轉(zhuǎn)變而來的氨基酸（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）。

第14頁,共43頁，2024年2月25日，星期天氨基酸的來源和去路

第15頁,共43頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)氨基酸的代謝2.1氨基酸的分解只介紹最普遍的脫氨基作用—氧化脫氨、轉(zhuǎn)氨基、聯(lián)合脫氨。氨基酸？NH3、尿素、尿酸CO2、H2O、ATP分解合成其他合成？四大物質(zhì)、激素等第16頁,共43頁，2024年2月25日，星期天L-谷氨酸脫氫酶（專一催化谷氨酸脫氫分解過程）1.氧化脫氨—

α-AA在酶的催化下氧化生成α-酮酸，消耗氧并產(chǎn)生氨的過程。脫氨酶——脫氫氧化酶酶——L-氨基酸氧化酶、D-氨基酸氧化酶酶2H+H+亞氨基酸不穩(wěn)定H2O+H+水解加氧脫氫NH4+α-酮酸本應(yīng)是L-氧化酶（大多數(shù)氨基酸都是L型），但該酶分布不普遍，最適pH=10，活力低（pH=7)，作用小。！？提問：那種酶作用最重要？2第17頁,共43頁，2024年2月25日，星期天NH4+過多有毒！L-谷氨酸脫氫酶NAD++H2ONADH+H++NH4+α-谷氨酸α-酮戊二酸谷氨酸氧化脫氨第18頁,共43頁，2024年2月25日，星期天若外環(huán)境NH3大量進(jìn)入細(xì)胞，或細(xì)胞內(nèi)NH3大量積累α酮戊二酸大量轉(zhuǎn)化NADPH大量消耗三羧酸循環(huán)中斷，能量供應(yīng)受阻，某些敏感器官（如神經(jīng)、大腦）功能障礙。表現(xiàn)：語言障礙、視力模糊、昏迷、死亡。三羧酸循環(huán)丙酮酸α酮戊二酸氨中毒原理L-谷氨酸脫氫酶NAD++H2ONADH+H++NH4+

α-谷氨酸

α-酮戊二酸？第19頁,共43頁，2024年2月25日，星期天2.轉(zhuǎn)氨基作用特點(diǎn)：a.可逆，受平衡影響

b.氨基大多轉(zhuǎn)給了α-酮戊二酸（產(chǎn)物谷氨酸）轉(zhuǎn)氨酶α-氨基酸

α-酮酸

α-氨基酸α-酮酸逆過程交換三羧酸循環(huán)丙酮酸α酮戊二酸提問：為什么多轉(zhuǎn)給α-酮戊二酸？答案：來源有保證，谷氨酸可由氧化脫氨迅速降解產(chǎn)生α-酮戊二酸。轉(zhuǎn)氨酶的輔酶：磷酸吡哆醛/胺第20頁,共43頁，2024年2月25日，星期天谷氨酸氧化脫氨L-谷氨酸脫氫酶NAD++H2ONADH+H++NH4+L-谷氨酸α-酮戊二酸氧化脫氨轉(zhuǎn)氨基谷—某轉(zhuǎn)氨酶O（酮酸）NH4+(A)轉(zhuǎn)氨酶制谷氨酸第21頁,共43頁，2024年2月25日，星期天第22頁,共43頁，2024年2月25日，星期天

谷丙轉(zhuǎn)氨酶，肝臟中活性高谷草轉(zhuǎn)氨酶，心肌中活性高第23頁,共43頁，2024年2月25日，星期天提示：肝細(xì)胞中轉(zhuǎn)氨酶活力比其他組織高出許多，是血液的100倍抽血化驗(yàn)若轉(zhuǎn)氨酶比正常水平偏高則有可能肝組織受損破裂，肝細(xì)胞的轉(zhuǎn)氨酶進(jìn)入血液。查肝功為什么要抽血化驗(yàn)轉(zhuǎn)氨酶指數(shù)呢？轉(zhuǎn)氨基本質(zhì)上沒有真正脫氨。第24頁,共43頁，2024年2月25日，星期天產(chǎn)物反應(yīng)物3.聯(lián)合脫氨————轉(zhuǎn)氨與氧化脫氨的聯(lián)合谷氨酸L-谷氨酸脫氫酶α-酮戊二酸轉(zhuǎn)氨酶NH4+α-氨基酸NAD++H2Oα-酮酸NH32H由于兩種酶活性強(qiáng)，分布廣，動(dòng)物體內(nèi)大部分氨基酸聯(lián)合脫氨。骨骼肌、心肌、肝臟和腦組織主要以嘌呤核苷酸脫氨基為主。NADH+H+第25頁,共43頁，2024年2月25日，星期天產(chǎn)物腺苷酸琥珀酸草酰乙酸谷氨酸α-酮戊二酸轉(zhuǎn)氨酶α-氨基酸α-酮酸NH3NH3天冬氨酸H2ONH3腺苷酸延胡索酸谷-草轉(zhuǎn)氨酶H2O反應(yīng)物次黃苷酸嘌呤核苷酸聯(lián)合脫氨基H2ONAD+NADH+H+蘋果酸三羧酸循環(huán)第26頁,共43頁，2024年2月25日，星期天4.谷氨酰胺和天冬酰胺的脫氨？脫氨H2ONH3谷氨酰胺谷氨酸天冬酰胺與之類似。NH3何處去呢？水解酶第27頁,共43頁，2024年2月25日，星期天(主要是肌肉)2.2NH3的轉(zhuǎn)運(yùn)與排泄各組織細(xì)胞脫氨NH3α-酮戊二酸谷氨酸谷氨酸丙酮酸丙氨酸谷氨酰胺血液肝臟脫氨，轉(zhuǎn)化為排泄形式肌肉為什么以丙氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)氨呢？一舉兩得。肌肉劇烈運(yùn)動(dòng)糖異生糖原脫氨丙酮酸酵解NH3蛋白質(zhì)分解產(chǎn)能無毒丙氨酸中和第28頁,共43頁，2024年2月25日，星期天水生生物直接擴(kuò)散脫氨（NH3）哺乳、兩棲動(dòng)物排尿素各種生物根據(jù)安全、價(jià)廉的原則排氨。直接排氨，不消耗能量但毒性大；轉(zhuǎn)化為排氨形式越復(fù)雜，越安全，但越耗能。？體內(nèi)水循環(huán)迅速，NH3濃度低，擴(kuò)散流失快，毒性小。？體內(nèi)水循環(huán)較慢，NH3濃度較高，需要消耗能量使其轉(zhuǎn)化為較簡(jiǎn)單，低毒的尿素形式。第29頁,共43頁，2024年2月25日，星期天尿素的形成——尿素循環(huán)部位——肝臟細(xì)胞氨基酸（外來的或自身的）α-酮戊二酸（轉(zhuǎn)氨作用）谷氨酸谷氨酸α酮戊二酸NH4+CO22ADP+Pi+H+2ATPPi鳥氨酸瓜氨酸氨甲酰磷酸Pi瓜氨酸轉(zhuǎn)氨基—氨精氨琥珀酸ATPAMP+PPi延胡索酸鳥氨酸精氨酸H2O尿素消耗4ATP能量第30頁,共43頁，2024年2月25日，星期天尿素循環(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2ADP+Pi2ATP+CO2+NH3+H2O1細(xì)胞溶液線粒體NH2-C-NH2O尿素

-酮戊二酸

-酮戊二酸H2N-C-PO2345第31頁,共43頁，2024年2月25日，星期天尿素循環(huán)的過程1）鳥氨酸與二氧化碳和氨作用，合成瓜氨酸。2）瓜氨酸與氨作用合成精氨酸；3）精氨酸被肝臟中的精氨酸酶水解產(chǎn)生尿素和重新放出鳥氨酸。

反應(yīng)從鳥氨酸開始，結(jié)果又重新產(chǎn)生鳥氨酸，形成了一個(gè)閉路循環(huán)，稱為鳥氨酸循環(huán)（又稱尿素循環(huán)）第32頁,共43頁，2024年2月25日，星期天NH3+CO2+3ATP+天冬氨酸+2H2O

NH2-CO-NH2+

2ADP+2Pi+

AMP+PPi+延胡索酸第33頁,共43頁，2024年2月25日，星期天尿素合成的特點(diǎn)①合成主要在肝臟的線粒體和胞液中進(jìn)行；②合成一分子尿素需消耗四分子ATP；③精氨琥珀酸合成酶是尿素合成的關(guān)鍵酶；④尿素分子中的兩個(gè)氮原子，一個(gè)來源于NH3，一個(gè)來源于天冬氨酸。⑤尿素中的碳原子來自于碳酸氫鹽第34頁,共43頁，2024年2月25日，星期天-+精氨酸鳥氨酸尿素仍需要較多數(shù)量的飲水來加速血液中的尿素釋放。第35頁,共43頁，2024年2月25日，星期天第36頁,共43頁，2024年2月25日，星期天鳥類、爬蟲排尿酸均來自轉(zhuǎn)氨不溶于水，毒性很小，合成需要更多的能量。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(shí)不中毒得付出高能量代價(jià)。高等植物，以谷氨酰胺或天冬酰胺形式儲(chǔ)存氨，不排氨。第37頁,共43頁，2024年2月25日，星期天生酮氨基酸(只能轉(zhuǎn)化為脂肪）2.3α-酮酸的轉(zhuǎn)化(1)合成氨基酸（合成代謝占優(yōu)勢(shì)時(shí)）(2)進(jìn)入三羧酸循環(huán)徹底氧化分解!(3)轉(zhuǎn)化為糖及脂肪除亮氨酸、賴氨酸外的氨基酸可由？轉(zhuǎn)化為糖。糖異生第38頁,共43頁，2024年2月25日，星期天碳骨架的氧化（肝臟中）異檸檬酸檸檬酸延胡索酸蘋果酸草酰乙酸CoASH三羧酸循環(huán)乙酰CoAα-酮戊二酸琥珀酰CoA乙酰乙酰CoA苯丙氨酸酪氨酸亮氨酸賴氨酸色氨酸丙氨酸蘇氨酸甘氨酸絲氨酸半胱氨酸丙酮酸精氨酸組氨酸谷氨酰胺脯氨酸谷氨酸異亮氨酸甲硫氨酸纈氨酸苯丙氨酸酪氨酸天冬酰胺谷氨酰胺第39頁,共43頁，2024年2月25日，星期天三羧酸循環(huán)—焚燒爐第40頁,共43頁，2024年2月25日，星期天轉(zhuǎn)變成糖及脂肪生糖氨基酸：在體內(nèi)可以轉(zhuǎn)變?yōu)樘堑陌被幔凑仗谴x途徑進(jìn)行代謝。生糖氨基酸分解的中間產(chǎn)物大都是糖