第十一章蛋白质降解及氨基酸代谢

第十一章蛋白质降解及氨基酸代谢 第一节蛋白质的营养价值及氮平衡第二节蛋白质的消化、吸收与腐败作用第三节氨基酸的分解代谢第四节氨的运输与尿素形成第五节氨基酸碳骨架的进一步代谢第六节由氨基酸衍生的重要化合物第七节氨基酸的生物合成概况

2、小肠消化 一、蛋白质的消化肠激酶胰蛋白酶原胰蛋白酶胰凝乳蛋白酶原胰凝乳蛋白酶弹性蛋白酶原弹性蛋白酶羧肽酶原羧肽酶氨肽酶原氨肽酶激活作用依次递减

第一节蛋白质的营养价值及氮平衡 一、蛋白质生理功用二、蛋白质的营养价值与必需氨基酸三、氮平衡及最低生理需求量

一、蛋白质生理功用 1、维持细胞生长、发育、更新和修复 2、催化功能—— 酶 3、免疫功能—— 抗体 4、调节功能—— 激素 5、组成重要化合物—— 脂蛋白、糖蛋白等 6、供能：1克蛋白质～ 4千卡能量 7、其水解产物——氨基酸参与重要生理作用第一节蛋白质的营养价值及氮平衡

二、蛋白质的营养价值与必需氨基酸 衡量蛋白质的营养价值高、低（优、劣）标准：★含量多少和种类多少？ ★是否与人体蛋白质组分相近？人体有8种必需氨基酸：Phe、Met、Trp、Lys、The、Val、Leu、Ile.Arg. His. 在体内只合成少量，也有人将之划为必需氨基酸。 • 蛋白质的互补作用：采用混合食用蛋白质，使氨基酸种类和含量更接近人类，而提高蛋白质的生理价值的现象。例：采用小麦：小米：牛肉：大豆 = 39：13：26：22 混合饲料喂大鼠，测其生理价值是89，远高于单独食用的生理价值。第一节蛋白质的营养价值及氮平衡

三、氮平衡及最低生理需求 动态平衡氮平衡：机体摄入蛋白质（氮）量机体排出蛋白质（氮）量正氮平衡：负氮平衡：蛋白质含氮量：16 %，即：1 克 N = 6.25 克蛋白质，机体排出蛋白质（N）量约 5 克，故成人每日需食入 30～50 克蛋白质才能维持氮平衡，营养学上称之为最低生理需求量。第一节蛋白质的营养价值及氮平衡

第二节蛋白质的消化、吸收与腐败作用 一、消化二、吸收三、腐败作用四、氨基酸代谢概况

一、蛋白质的消化（蛋白质降解） P302 1、胃部消化主细胞食物分泌胃 N-端42个氨基酸的肽段脱落胃蛋白酶原促进胃分泌胃泌素松散刺激胃中壁细胞分泌盐酸食物蛋白质（大分子）自身催化胃蛋白酶可水解Phe、Trp、Tyr、Leu、 Glu等肽键多肽（小分子）第二节蛋白质的消化、吸收与腐败作用

2、小肠消化 一、蛋白质的消化胃液及蛋白质消化产物多肽等小肠胃酸肠促胰液肽食物中的氨基酸及游离氨基酸血液胰腺 H2CO3 刺激降低小肠酸性（pH升高）十二脂肠分泌蛋白酶原第二节蛋白质的消化、吸收与腐败作用

二、蛋白质的吸收 吸收形式：游离氨基酸、二肽；小肠C吸收吸收机制：耗能需Na+的主动转运： Na+－K+－ATP酶（Na+泵）作用。第二节蛋白质的消化、吸收与腐败作用

三、蛋白质的腐败作用 未被消化吸收的蛋白质及氨基酸在大肠下部受细菌作用，产生胺类、酚类、吲哚及H2S、NH3等产物。作用方式： 1、脱羧基、脱氨基作用： 2、氧化还原及水解等: Ala 乙胺+ CO2， Ala 丙酮酸 + NH3 鸟氨酸腐胺+ CO2 , Lys 尸胺, Tyr 酪胺+ CO2 Trp 吲哚， Cys H2S 酚类 + NH3 第二节蛋白质的消化、吸收与腐败作用

四、氨基酸代谢概况 外源：食物prot 内源：自身合成非必需氨基酸组织prot(酶等) 脱羧基脱氨基作用排出 NH3 胺类 CO2 α酮酸糖类尿素 TCA 酮体分解消化吸收合成体内氨基酸代谢库合成肾非蛋白含氮化合物 (嘌呤,嘧啶,胆碱,肌酸等) (鸟氨酸循环) 第二节蛋白质的消化、吸收与腐败作用

第三节氨基酸的分解代谢 P303 一、脱氨基作用（一）氧化脱氨基作用（二）非氧化脱氨基作用二、脱酰胺基作用三、转氨基作用四、联合脱氨基作用五、脱羧基作用

一、脱氨基作用 （一）氧化脱氨基作用P306-307 氨基酸氧化酶（反应包括脱氢、水解二个步骤）催化氧化脱氨基作用的酶主要有： 1、L－氨基酸氧化酶（二种类型）：一类以FAD为辅基，一类以FMN为辅基 2、D－氨基酸氧化酶：以FAD为辅基，催化D－AA氧化脱氨基。 3、氧化专一氨基酸的酶：（1）甘氨酸氧化酶（FAD）（2）D－天冬氨酸氧化酶（FAD）（3）L－谷氨酸脱氢酶（NAD+或NADP+）：不需氧脱氢酶

一、脱氨基作用 （一）氧化脱氨基作用（1）甘氨酸氧化酶（FAD）：（2）D－天冬氨酸氧化酶（FAD）（3）L－谷氨酸脱氢酶（NAD+或NADP+）：不需氧脱氢酶

一、脱氨基作用 （一）氧化脱氨基作用 L－谷氨酸脱氢酶催化的反应特点：（A）该酶分布广、活性强，真核C中多存在于线粒体基质内。（B）不直接需氧，以NAD+或NADP+为辅酶。（C）可逆反应，平衡点的移动决定于产物：NADH（或NADPH）呼吸链主要作用是催化谷氨酸脱 2H 脱 NH3 合成尿素（D）此酶为别构酶，分子量：336000，含6个相同的亚基。（-）（+） ATP、GTP、NADH ， ADP、GDP 谷氨酸脱氢酶味精（谷氨酸钠盐）生产：α－酮戊二酸谷氨酸 NH3

一、脱氨基作用 （二）非氧化脱氨基作用大多在微生物C 内进行 1、还原脱氨基作用 2、水解脱氨基作用 3、脱水脱氨基作用 4、脱硫氢基脱氨基作用 5、氧化还原脱氨基作用

一、脱氨基作用 （二）非氧化脱氨基作用 1、还原脱氨基作用 2、水解脱氨基作用

一、脱氨基作用 （二）非氧化脱氨基作用 3、脱水脱氨基作用分子重排 4、脱硫氢基脱氨基作用分子重排

一、脱氨基作用 （二）非氧化脱氨基作用 5、氧化还原脱氨基作用：

二、脱酰胺基作用

P303-05 三、转氨基作用（一）概念（二）转氨酶（氨基移换酶）及辅基（磷酸吡哆醛）（三）作用机制

三、转氨基作用 （一）概念指α- 氨基酸和酮酸之间在酶催化下的氨基转移作用 α- 氨基酸1 α- 酮酸2 转氨酶 α- 酮酸1 α- 氨基酸2 用15NH2标记实验证明，除Gly、Lys、The、Pro等氨基酸外，其余氨基酸均能进行转氨反应。不同氨基酸与α- 酮戊二酸的转氨作用在氨基酸分解代谢中占有重要地位。例：

三、转氨基作用 （二）转氨酶（氨基移换酶）及辅基（磷酸吡哆醛）特点(体现在5个方面)： 1、种类多、分布广，至今已发现50多种 2、大多需α- 酮戊二酸为氨基受体，以L-谷氨酸与α- 酮戊二酸转氨体系最为重要。例：谷丙转氨酶（GPT）：主要存在肝C内，谷草转氨酶（GOT）：主要存在心肌C内，若肝C或心肌C损伤发炎，可使血清[GPT]或[GOT] 升高 3、反应可逆，平衡常数约为1，是体内合成非必需氨基酸的重要途径。 4、动物和高等植物的转氨酶一般催化： L-AA 和 α- 酮酸之间的转氨作用。 5 、辅基磷酸吡哆醛与酶蛋白以牢固的共价键形式结合：醛亚胺= NH2—Lys –酶（P 305 图30-3）

三、转氨基作用 （三）作用机制当加入氨基酸底物时，底物替代酶—Lys– NH2与磷酸吡哆醛相连，形成磷酸吡哆醛亚胺。（P 224 图16-2） α- 酮酸+ （P—NH2）磷酸吡哆胺酮亚胺

P307 四、联合脱氨基作用通过联合转氨基作用（转氨酶）和氧化脱氨基作用（L-谷氨酸脱氢酶）实现联合脱氨基作用主要有二种方式：（一）α- 酮戊二酸—L-谷氨酸-转氨体系（二）嘌呤核苷酸循环

四、联合脱氨基作用 （一）α- 酮戊二酸-L-谷氨酸-转氨体系上述参与联合脱氨基作用的转氨体系广泛存在机体内反应要点： 1、NH3的根本来源是参加反应的第一个氨基酸—NH2 ，α- 酮戊二酸和谷氨酸只起传递氨基的作用； 2、可逆过程，故也是体内合成非必需氨基酸的重要途径； 3、生成的NADH（或NADPH）可进入呼吸链氧化磷酸化产生3ATP。

四、联合脱氨基作用 （二）嘌呤核苷酸循环此种联合脱氨基作用是存在于骨骼肌、心肌等组织C中另一种脱氨基方式嘌呤核苷酸循环是如何进行的呢？

四、联合脱氨基作用 （二）嘌呤核苷酸循环 α-KG Glu 苹果酸草酰乙酸

四、联合脱氨基作用 （二）嘌呤核苷酸循环

四、联合脱氨基作用 （二）嘌呤核苷酸循环反应要点 1、此循环起始物是天冬氨酸，生成物是延胡索酸和NH3 2、IMP和AMP在此循环中起传递氨基的作用，类似α- 酮戊二酸和谷氨酸的作用。 3、延胡索酸可加水转变成苹果酸，脱氢生成草酰乙酸，再接受谷氨酸的氨基即可生成天冬氨酸

五、脱羧基作用 AA CO2 + 胺类醛+ NH3 胺氧化酶几种氨基酸脱羧基产物的生理功能

几种氨基酸脱羧基产物的生理功能 His脱羧酶（可不需辅酶） 1、His 组胺（组织胺）可血压，胃液分泌 CO2 Tyr脱羧酶酪胺（血压） 2、 Tyr CO2 Glu脱羧酶 3、L—Glu γ-氨基丁酸（抑制性神经递质） CO2 Trp脱羧酶 4、Trp 色胺（若Trp先羟化再脱羧，则生成5—羟色胺） (神经递质）(5 – HT) CO2

第四节 氨基酸的氨基氮及碳骨架的进一步代谢一、氨基氮的排泄二、AA碳骨架的进一步代谢三、生糖氨基酸和生酮氨基酸

一、氨基氮的排泄 实验表明，给家兔注射NH4Cl使血[NH3]大于5mg %，兔即死亡。若人体血[NH3] 大于5mg %时，亦可导致氨中毒（例肝昏迷）。NH3脑，脑C线粒体内可进行以下反应：结果使脑C中[α- 酮戊二酸]，TCA速度，脑ATP生成，导致脑功能障碍昏迷。（一）排泄形式（二）NH3的转运（三）尿素形成（鸟氨酸循环）第四节氨基酸的氨基氮及碳骨架的进一步代谢

（一）排泄形式 1、排氨（NH3）动物：水生或海洋动物等；（肾） 2、排尿酸动物：鸟类及爬虫类等，将NH3固体尿酸排出 3、排尿素动物：陆生动物等，将 NH3尿素排出 NH3有毒性，如何由组织C转运血肾？第四节氨基酸的氨基氮及碳骨架的进一步代谢之一、氨基氮的排泄

（二）NH3的转运 P309 1、通过谷氨酰胺进行 2、通过葡萄糖 —丙氨酸循环进行谷氨酰胺是一个中性无毒物，其作用体现在三个方面： NH3在血液中的运输形式 NH3在组织C中的解毒形式 NH3在体内的储存形式 (可用于合成其它含氮物) 中间产物是谷氨酰 | 5 | 磷酸谷氨酰胺的形成第四节氨基酸的氨基氮及碳骨架的进一步代谢之一、氨基氮的排泄

（二）NH3的转运 2、通过葡萄糖 —丙氨酸循环进行 P305 GPT 丙氨酸丙酮酸（骨骼肌）（糖酵解）（血液）（中性无毒）丙氨酸葡萄糖丙氨酸丙酮酸葡萄糖（肝） α- 酮戊二酸谷氨酸 α- 酮戊二酸 NH3 尿素生理意义：经济利用骨骼肌 NH3丙氨酸 NH3尿素一举两得丙酮酸（血液）丙酮酸（肝）第四节氨基酸的氨基氮及碳骨架的进一步代谢之一、氨基氮的排泄

（二）NH3的转运 第四节氨基酸的氨基氮及碳骨架的进一步代谢之一、氨基氮的排泄

（三）尿素形成（鸟氨酸循环） 一、氨基氮的排泄 1、反应部位：肝C 线粒体及胞液 2、早期发现：1932年 Krebs及学生研究鸟氨酸、瓜氨酸、精氨酸三者关系，提出鸟氨酸循环： 3、尿素合成的详细步骤 4、反应要点第四节氨基酸的氨基氮及碳骨架的进一步代谢之一、氨基氮的排泄

3、尿素合成的详细步骤 （1）氨甲酰磷酸的形成（2）瓜氨酸的形成（3）精氨琥珀酸的形成（4）精氨酸形成（5）尿素合成第四节氨基酸的氨基氮及碳骨架的进一步代谢之一、氨基氮的排泄

3、尿素合成 （1）氨甲酰磷酸的形成 N-乙酰谷氨酸（AGA）（+） NH3 + CO2 + 2ATP 氨甲酰磷酸合酶Ⅰ 氨甲酰磷酸 A、此酶为调节酶，AGA为其正调节物（别构激活剂）； B、反应基本不可逆，生成的氨甲酰磷酸为高能化合物； C、此酶存在于线粒体内，胞液中有氨甲酰磷酸合酶Ⅱ（参与嘧啶的合成）。第四节氨基酸的氨基氮及碳骨架的进一步代谢之一、氨基氮的排泄回尿素合成

3、尿素合成 （2）瓜氨酸的形成鸟氨酸转氨甲酰酶（线粒体）需Mg2+激活。（常和氨甲酰磷酸合酶Ⅰ形成复合物）回尿素合成第四节氨基酸的氨基氮及碳骨架的进一步代谢之一、氨基氮的排泄

3、尿素合成 （3）精氨琥珀酸的形成瓜氨酸形成后即离开线粒体进入（胞液）精氨琥珀酸合成酶天冬氨酸 + ATP AMP+Pi 回尿素合成第四节氨基酸的氨基氮及碳骨架的进一步代谢之一、氨基氮的排泄

3、尿素合成 （4）精氨酸形成精氨琥珀酸裂解酶回尿素合成第四节氨基酸的氨基氮及碳骨架的进一步代谢之一、氨基氮的排泄

3、尿素合成 （5）尿素合成精氨酸水解成尿素和鸟氨酸精氨酸酶第四节氨基酸的氨基氮及碳骨架的进一步代谢之一、氨基氮的排泄

尿素合成总结 N-乙酰谷氨酸（AGA）氨甲酰磷酸（+） NH3 + CO2 + 2ATP 氨甲酰磷酸合酶Ⅰ 尿素鸟氨酸转氨甲酰酶鸟氨酸 Mg2+ 精氨酸酶精氨琥珀酸裂解酶精氨琥珀酸合成酶精氨琥珀酸瓜氨酸精氨酸延胡索酸天冬氨酸 + ATP AMP+Pi 回尿素合成第四节氨基酸的氨基氮及碳骨架的进一步代谢之一、氨基氮的排泄

4、反应要点 （1）共需5个酶的催化：一合一转、一合一裂、精氨酸酶（氨甲酰磷酸合成酶Ⅰ是调节酶）；（精氨琥珀酸合成酶活性低，此反应为限速步骤）（2）尿素形成（反应）部位：第⑴﹑⑵: 线粒体内；第⑶、⑷、⑸: 胞液中。尿素血排泄部位（3）尿素 H2 NCON H2中二个NH2基分别来自Glu、Asp 或其它AA 所以合成1分子尿素可清除2 NH3 + CO2 （4）反应中共消耗3分子ATP的四个高能磷酸键第(1)步: －2 ATP，第(3)步:－1 ATP（生成1 AMP+PPi）按消耗 4 ATP计算:合成尿素分子中每个N H2 : 平均消耗 2 ATP. 例: Glu 氧化分解为CO2、H2O和尿素时，净产生的ATP数？ NH3尿素 α- KG TCA NADH 第四节氨基酸的氨基氮及碳骨架的进一步代谢之一、氨基氮的排泄

空第四节氨基酸的氨基氮及碳骨架的进一步代谢之一、氨基氮的排泄

第十一章 蛋白质降解及氨基酸代谢