第十二章_蛋白质的酶促降解及氨基酸代谢

第十二章 蛋白质的酶促降解及氨基酸代谢 第一节 蛋白质的酶促降解 第二节 氨基酸的分解 第三节 氨基酸分解产物的转化 第四节 氨基酸的生物合成 第一节 蛋白质的酶促降解 氨基酸是蛋白质的基本构成单位，机体摄入蛋白质后，首先在消化道内消化成各种 游离的氨基酸和小肽段，才能供给机体合成自身的各种蛋白来补充机体损失的蛋白。 消化部位：在胃开始、主要在小肠进行 消化道内几种蛋白酶的专一性 第二节 氨基酸的分解代谢 一、氨基酸代谢概况 三、氨基酸的脱羧基作用 二、氨基酸的脱氨基作用 二、氨基酸的脱氨基作用 4、非氧化脱氨基作用 1、氧化脱氨基作用 2、转氨基作用及意义 3、联合脱氨基作用 1、氧化脱氨基作用 氨基酸在酶的催化下脱去氨基生成相应的α-酮酸的过程称为氧化脱氨基作用。主要 有以下两种类型： 谷氨酸 ?-酮戊二酸 2、转氨基作用 转氨酶 （辅酶：磷酸吡哆醛） 在转氨酶的催化下，α-氨基酸的氨基转移到α-酮酸的酮基碳原子上，结果原来的 α-氨基酸生成相应的α-酮酸，而原来的α-酮酸则形成了相应的α-氨基酸，这种作用称为 转氨基作用或氨基移换作用。 转氨酶 体内有多种转氨酶，具有特异性，不同的氨基酸与α－酮酸之间的转氨作用只能由专一的转 氨酶催化。 α－酮戊二酸、草酰乙酸、丙酮酸作为氨基受体的转氨酶体系较常见，以谷丙转氨酶(GPT) 和谷草转氨酶(GOT)分布最广、活性最大。 临床以此判断肝功能是否正常。 谷丙转氨酶和谷草转氨酶 谷丙转氨酶（GPT） 谷草转氨酶(GOT) ?-氨基酸 磷酸吡哆醛 醛亚胺 酮亚胺 磷酸吡哆胺 磷酸吡哆醛的作用机理 ?-酮酸 互变异构 转氨作用的意义 可以使多余的氨基酸脱除氨基，得以分解，又可以将需要的非必需氨基酸得以合成，是 aa 分解代谢与非必需aa 合成代谢的重要步骤； 沟通了糖代谢与蛋白质代谢。 此过程只有氨基的转移，没有氨基的脱出。 3、联合脱氨基作用 （1）概念 （2）类型 a、转氨酶与L-谷氨酸脱氢酶作用相偶联 b、转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联 转氨酶与L-谷氨酸脱氢酶作用相偶联 转氨酶 L-谷氨酸脱氢酶 H20+NAD+ NH3+NADH α-酮酸 α-氨基酸 α-酮戊二酸 L-谷氨酸 转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联 4、非氧化脱氨基作用 （1）直接脱氨基作用 （2）还原脱氨基作用 （3）水解脱氨基作用 （4）脱水脱氨基作用 （5）氧化还原脱氨基作用 三、氨基酸的脱羧基作用 1、概念 3、脱羧产物的进一步转化（次生物质代谢） l 胺的去向： 脱羧形成的胺有许多重要生化作用： Glu—γ-氨基丁酸：重要的神经介质，抑制神经中枢 His —组胺：有降压、刺激胃液分泌的作用 Tyr —酪胺：有升压作用 大多数胺类对动物有毒，去向： 1）随尿排出； 2）在胺氧化酶作用下可进一步氧化分解： 第三节 氨基酸分解产物的转化 一、氨的代谢转变 二、氨基酸碳骨架的转化途径 三、氨基酸与一碳基团 氨基酸经过氧化脱氨基作用、联合脱氨基作用及非氧化脱氨基作用产生的氨，可以进 入血液形成血氨； 正常人的血氨水平<0.1mg/100mL，氨对于机体来说是有毒物质，特别是大脑，因此， 氨的排泄是生物体维持正常生命活动所必需的。 一、氨的代谢转变 1、重新生成谷氨酸 2、谷氨酰胺的生成 3、尿素的生成——尿素循环 谷氨酸的重新生成 在大脑中发生上述反应，大量消耗了?-酮戊二酸和NADPH，引起中毒症状。 在肌肉中，可利用这一反应生成的谷氨酸的转氨基作用，生成丙氨酸，将氨转运到肝脏中 去，再转氨生成谷氨酸和丙酮酸。丙酮酸异生为葡萄糖返回肌肉；氨可以进入尿素循环。 通过谷氨酰胺合成酶而形成谷氨酰胺 谷氨酰胺是中性无毒物质，容易透过细胞膜，所以它既是氨的解毒形式又是氨的存贮和运输 形式；对于氨中毒的病人可以用谷氨酸盐解毒。是血液中含量最高的氨基酸（8.3mg/100mL） 谷氨酰胺的生成 a.氨的转运形式 b.氨的排泄——尿素合成机制（尿素循环） 3、尿 素 的 生 成 1)、氨的转运主要有两种形式 （1）通过谷氨酰胺合成酶而形成谷氨酰胺 谷氨酰胺从脑、肌肉中向肝、肾转运氨 谷氨酰胺是中性无毒物质，容易透过细胞膜，所以它既是氨的解毒形式又是氨的存贮和运输 形式；对于氨中毒的病人可以用谷氨酸盐解毒。是血液中含量最高的氨基酸（8.3mg/100mL） （2）丙氨酸－葡萄糖循环途径(p305) 肌肉通过葡萄糖-丙氨酸循环转运氨。 氨经谷氨酸转给丙酮酸，生成的丙氨酸被运到肝后再转氨生成谷氨酸和丙酮酸。丙酮酸异生 为葡萄糖返回肌肉；氨可以进入尿素循环。 （1）概念 （2）总反应过程和意义 2)、鸟氨酸循环（尿素循环） （Krebs—Henseleit cycle） （1）氨的活化： 在线粒体中进行，消耗2 分子的ATP，反应不可逆，需要 Mg2+参加 氨甲酰磷酸合成酶Ⅰ(CPSⅠ)催化形成氨甲酰磷酸，产物是一高 能化合物，容易和鸟氨酸结合形成瓜氨酸。 N-乙酰谷氨酸（AGA)为别构激活剂。与酶结合后，使酶的某些 巯基暴露，增加了与ATP 的亲合能力。 （2）形成瓜氨酸（线粒体） 鸟氨酸转氨甲酰酶将氨甲酰基转移给鸟氨酸，瓜氨酸形成后，从线粒体脱出进入细 胞质 反应不可逆，所需要的能量由氨甲酰磷酸的高能磷酸键提供。 （3）精氨琥珀酸生成（细胞液） 精氨琥珀酸合成酶催化出线粒体的瓜氨酸与天冬氨酸缩合； 反应需ATP（利用β磷酸酯键），消耗2 个高能键。Asp 是尿素形成的第二个氨基的供体； （4）形成精氨酸（细胞液） 精氨琥珀酸裂解酶催化精氨琥珀酸上天冬氨酸骨架以延胡索酸形式移去 （5）尿素形成、鸟氨酸再生（细胞液） 精氨酸酶作用于精氨酸 1 2 3 4 5 说明 形成的尿素中两个N 原子一个来自游离的氨，另一个来自天冬氨酸（Asp）； 鸟氨酸在循环中起催化剂的作用，并不消耗； 尿素的合成是一个消耗能量的过程，共消耗3 分子ATP，4 个高能磷酸键； 整个循环包括5 步酶促反应，其中两步发生在线粒体中，3步发生在细胞溶胶中。 尿素循环的意义： A、有利于生物体的自身保护； B、防止过量氨积累于血液而引起神经中毒。 C、尿素循环和柠檬酸循环是通过柠檬酸循环中的草酰乙酸接受氨基形成Asp 和尿素循环中的 精氨琥珀酸酶催化精氨琥珀酸形成精氨酸和延胡索酸联系起来的。 二、氨基酸碳骨架的转化途径 1、再氨基化生成氨基酸 2、转变成糖或脂肪 ?生糖氨基酸 ?生酮氨基酸 3、氧化供能生成CO2 和 H2O 生糖氨基酸和生酮氨基酸（P329） 生糖氨基酸 凡是能分解产生TCA 循环中间产物的氨基酸 生酮氨基酸 凡是能够分解产生乙酰乙酸和B-羟丁酸的氨基酸 生糖兼生酮氨基酸 既能够产生TCA 循环中间产物又可以分解产生乙酰乙酸和B-羟丁酸的氨基酸 生酮+生糖兼生酮＝“一两色素本来老”，其中生酮氨基酸为“亮赖”；除这7 个氨基酸外，其 余均为生糖氨基酸。 氨基酸碳骨架进入三羧酸循环的途径 三、氨基酸与一碳基团 在代谢过程中，某些化合物（如氨基酸）可以分解产生具有一个碳原子的基团（不 包括CO2），称为一碳基团，其不能独立存在，是生物体各种化合物甲基化的甲基来源。许多 aa可作一碳单位来源，一碳基团的转移除了和许多氨基酸的代谢直接有关外，还参与嘌呤和 胸腺嘧啶及磷脂的生物合成。 一碳基团的转移由相应的一碳基团转移酶催化， 其辅酶为四氢叶酸（THF） 许多aa 可作一碳单位来源：肝胆阻塞死（甘氨酸、蛋氨酸、组氨酸、色氨酸、丝氨酸）。 -CH=NH 亚氨甲基 H-CO- 甲酰基 -CH2OH 甲醇基 -CH= 次甲基 -CH2- 亚甲基 -CH3 甲基 叶酸和 四氢叶酸（FH4或 THF） 叶酸 N5，N10-CH2-FH4 第 四节 氨基酸的生物合成 一、必需氨基酸 二、20种氨基酸的生物合成概况 必需氨基酸的概念 Ile 、Leu、 Trp、 Thr、 Phe、 Lys 、Met、 Val (His、 Arg) 凡是机体不能自己合成，必需来自外界的氨基酸，称为必需氨基酸。 人的必需氨基酸：