第 26 章 蛋白质与氨基酸的分解代谢

1. 第26章 蛋白质与氨基酸的分解代谢 一 蛋白质的降解 二 氨基酸的分解代谢 三 尿素的形成 四 氮代谢

2. 第一节 蛋白质的酶促降解 蛋白质的生理功能 1. 是构成组织细胞的重要成分。 2. 参与组织细胞的更新和修补。 3. 参与物质代谢及生理功能的调控。 4. 氧化供能。 5. 其他功能：如转运、凝血、免疫、记忆、识别等均与蛋白质有关。

3. 体内的蛋白质都有一定的寿命 半寿期几分钟到几周 总是不断的合成又不断的分解： 1.排除不正常的蛋白质，避免毒害 2.将过多的酶和调节蛋白排除，保证有序 故体内酶的活动能力决定于合成与降解速度

4. 不同的蛋白质存活的时间不同 因为体内对蛋白质的降解具有选择性 例如非正常蛋白质很快被清除 突变、转录或翻译出现的误差 降解快的酶一般处于代谢调控位置 降解慢的酶一般具稳定的催化活性 另外降解的速度还受到营养和激素影响

5. 一 蛋白质的酶促降解 肽链内切酶 肽链外切酶 蛋白酶 （肽酶） 组织蛋白酶 泛肽降解

6. 胃蛋白酶 ：水解芳香族氨基酸的—氨基形成的肽键。 ：水解碱性氨基酸的—COOH形成的肽键。 肽链内切酶 胰蛋白酶 胰凝乳蛋白酶 ：水解芳香族氨基酸的—COOH形成的肽键。 氨肽酶 肽链外切酶 羧肽酶

7. 蛋白质经肽酶的消化 （一）胃中的消化： 胃蛋白酶水解食物蛋白质为多肽、寡肽及少量氨基酸。 （二）肠中的消化： 有两种类型的酶：⑴ 肽链外切酶：如羧肽酶A、羧肽酶B、氨基肽酶、二肽酶等；⑵ 肽链内切酶：如胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶等。 蛋白质在肠中完全水解为氨基酸。

8. 肽链内切酶 肽链外切酶 蛋白酶 （肽酶） 组织蛋白酶：溶酶体的无选择性降解 泛肽降解：泛肽的选择性降解

9. 1.溶酶体的无选择性降解： 酸性的溶酶体有50多种蛋白酶 组织蛋白酶，酸性起作用 溶酶体通过吞噬作用将膜的部分片块包入其中再降解 所以无选择性 A.溶酶体降解蛋白质可被抑制剂抑制 如氯代奎宁，抗蛋白酶 B.病理条件可以使溶酶体的活性增强

10. 2.泛肽的选择性降解 特殊性：依赖ATP 泛肽：76个氨基酸，无处不在 高度保守，人与蟾蜍一样；与酵母相差3个氨基酸 四步反应四个酶： 泛肽活化酶 泛肽携带蛋白 泛肽蛋白连接酶+需要降解的蛋白质 泛肽连接降解酶UCDEN

11. 用泛肽进行标记

12. 氮平衡(nitrogen balance) 人体每日须分解一定量的组织蛋白质，并以含氮终产物的形式排出体外。同时，须从食物中摄取一定量的蛋白质，以维持正常生理活动之需。由于食物中的含氮物主要是蛋白质，故可用氮的摄入量来代表蛋白质的摄入量。 体内蛋白质的合成与分解处于动态平衡中，故每日氮的摄入量与排出量也维持着动态平衡，这种动态平衡就称为氮平衡(nitrogen balance)。

13. 氮平衡有以下几种情况： 1．氮总平衡：每日摄入氮量与排出氮量大致相等，表示体内蛋白质的合成量与分解量大致相等，称为氮总平衡。此种情况见于正常成人。 2．氮正平衡：每日摄入氮量大于排出氮量，表明体内蛋白质的合成量大于分解量，称为氮正平衡。此种情况见于儿童、孕妇、病后恢复期。 3．氮负平衡：每日摄入氮量小于排出氮量，表明体内蛋白质的合成量小于分解量，称为氮负平衡。此种情况见于消耗性疾病患者（结核、肿瘤），饥饿者。

14. 二、氨基酸的分解代谢 重要的前体物质（蛋白质与活性多肽及辅酶） 代谢的中间产物 必需氨基酸： Lys、Trp、Thr、Phe、Ile、Leu、Val、Met 由于酪氨酸在体内需由苯丙氨酸为原料来合成，半胱氨酸必需以蛋氨酸为原料来合成，故这两种氨基酸被称为半必需氨基酸。

15. 特殊分解代谢 → 特殊侧链的分解代谢 氨基酸的 分解代谢 脱羧基作用 → CO2 + 胺 一般分解代谢→ 脱氨基作用 → NH3 + α-酮酸 氨基酸的分解代谢

16. （一）脱氨基作用 1.转氨基作用 2.氧化脱氨基作用 谷氨酸脱氢酶 氨基酸氧化酶 3、联合脱氨基作用

17. 1.转氨基作用： • 转氨基作用由转氨酶(transaminase)催化，将α-氨基酸的氨基转移到α-酮酸酮基的位置上，生成相应的α-氨基酸，而原来的α-氨基酸则转变为相应的α-酮酸。 R’-CH(NH2)COOH R”-COCOOH R’-COCOOH R”-CH(NH2)COOH

18. 转氨酶(transaminase)以磷酸吡哆醛(胺)为辅酶。 转氨基作用(transamination)可以在各种氨基酸与α-酮酸之间普遍进行。除Gly，Lys，Thr，Pro外，均可参加转氨基作用。

21. Glu Pyr Glu OAA α-Ket Ala α-Ket Asp GPT GOT GPT 丙氨酸 + α-酮戊二酸 丙酮酸 + 谷氨酸 丙氨酸氨基转移酶又称为谷丙转氨酶（GPT）该酶在肝脏中活性较高，在肝脏疾病时，可引起血清中GPT活性明显升高 葡萄糖-丙氨酸循环将氨运入肝脏，与乳酸循环中的乳酸类似

22. 天冬氨酸氨基转移酶又称为谷草转氨酶（GOT）。催化天冬氨酸与α-酮戊二酸之间的氨基移换反应，为可逆反应。该酶在心肌中活性较高，故在心肌疾患时，血清中GOT活性明显升高。天冬氨酸氨基转移酶又称为谷草转氨酶（GOT）。催化天冬氨酸与α-酮戊二酸之间的氨基移换反应，为可逆反应。该酶在心肌中活性较高，故在心肌疾患时，血清中GOT活性明显升高。 GOT 天冬氨酸 + α-酮戊二酸 草酰乙酸 + 谷氨酸 大多数的转氨酶都以α-酮戊二酸 作为氨受体 转氨酶催化的反应都是可逆的，但是转氨之后进行脱氨反应

23. 谷氨酸脱氢酶 Glu + NAD+ + H2O α-Ket + NH4+ + NADH +H+ A、谷氨酸脱氢酶 2. 氧化脱氨基作用 B、氨基酸氧化酶 既可以以NAD又可以NADP作为辅酶 L-谷氨酸脱氢酶(L-glutamate dehydro-genase)是一种不需氧脱氢酶，生成的NADH或NADPH可进入呼吸链进行氧化磷酸化。该酶活性高，分布广泛，因而作用较大。该酶属于变构酶，其活性受ATP，GTP的抑制，受ADP，GDP的激活。 与糖代谢的关系

24. 氨基酸氧化酶 NH2—CHRCOOH NH=CRCOOH + 2H NH=CRCOOH + H2O RCOCOOH + NH3 2H + O2 H2O2 2H2O2 2H2O + O2 2NH2CHRCOOH + O2 2RCOCOOH + 2NH3 B、氨基酸氧化酶 L-氨基酸氧化酶（L-amino acid oxidase)是一种需氧脱氢酶，以FAD为辅基，脱下的氢原子交给O2，生成H2O2。该酶活性不高，在各组织器官中分布局限，因此作用不大。非专一性的氨基酸氧化酶

25. 3、联合脱氨基作用：脱掉氨基 A.转氨+氧化脱氨，Glu B.嘌呤核苷酸循环，某些组织中为主，如骨骼肌和心肌、肝脏、大脑

26. 嘌呤核苷酸循环 1、Asp + IMP →腺苷酸代琥珀酸 2、腺苷酸代琥珀酸→腺苷酸+延胡索酸 裂合酶 3、腺苷酸+水→IMP+NH3 腺苷酸脱氨酶 总反应式：Asp + 水 → 延胡索酸 +NH3 联合腺苷酸的生成和脱氨

27. 腺苷酸脱氨酶(adenylate deaminase)可催化AMP脱氨基，此反应与转氨基反应相联系，即构成嘌呤核苷酸循环的脱氨基作用。

29. 谷氨酸 γ-氨基丁酸（神经递质） 天冬氨酸 β-丙氨酸 组氨酸 组胺（降血压） （二）脱羧基作用 脱羧酶，辅酶是PLP，强专一性，一种氨基酸一种脱羧酶 NH2CHRCOOH RCH2NH2 + CO2 RCH2NH2 + O2 + H2O RCHO + H2O2 + NH3

30. 由氨基酸脱羧酶(decarboxyase)催化，辅酶为磷酸吡哆醛，产物为CO2和胺。由氨基酸脱羧酶(decarboxyase)催化，辅酶为磷酸吡哆醛，产物为CO2和胺。 氨基酸脱羧酶 R-CH（NH2）COOH R-CH2NH2 + CO2 (磷酸吡哆醛) 所产生的胺可由胺氧化酶氧化为醛、酸，酸可由尿液排出，也可再氧化为CO2和水。

31. 1、γ-氨基丁酸：抑制性神经递质 VB6 L-谷氨酸 γ-氨基丁酸

32. 2、牛磺酸(taurine)：胆汁酸的组成成分 L-半胱氨酸 磺酸丙氨酸 牛磺酸

33. 3、组胺(histamine)：血管舒张剂 具有促进平滑肌收缩，促进胃酸分泌和强烈的舒血管作用。 组胺的释放与过敏反应和应激反应有关。

34. 4、5-羟色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)：脑内抑制性神经递质，外周组织收缩血管4、5-羟色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)：脑内抑制性神经递质，外周组织收缩血管 色氨酸在脑中首先由色氨酸羟化酶作用，生成5-羟色氨酸，然后再由5-羟色氨酸脱羧酶催化脱羧，生成5-羟色胺。

35. 5、多胺(polyamines)—腐胺，精眯，精胺

36. 精脒（spermidine)和精胺(spermine)均属于多胺(polyamines)，它们与细胞生长繁殖的调节有关。精脒（spermidine)和精胺(spermine)均属于多胺(polyamines)，它们与细胞生长繁殖的调节有关。 多胺合成的原料为鸟氨酸，关键酶是鸟氨酸脱羧酶(ornithine decarboxylase)。

37. S-腺苷-3-甲硫基丙胺的生成

38. （三）氨基酸分解产物的代谢 氨中毒，神经中枢中毒，肝昏迷 不同动物转化NH3的终产物： 水生动物 排NH3 两栖类 尿素 鸟类、爬虫类 尿酸 哺乳动物 尿素

39. 1.氨（ammonia)在血中的转运 丙氨酸-葡萄糖循环： 肌肉中的氨基酸将氨基转给丙酮酸生成丙氨酸，后者经血液循环转运至肝脏再脱氨基，生成的丙酮酸经糖异生合成葡萄糖后再经血液循环转运至肌肉重新分解产生丙酮酸，通过这一循环反应过程即可将肌肉中氨基酸的氨基转移到肝脏进行处理。这一循环反应过程就称为丙氨酸-葡萄糖循环。

40. 肌肉中氨基酸的氨基转移到肝脏进行处理

41. 2.谷氨酰胺(glutamine)的运氨作用 ： 肝外组织，如脑、骨骼肌、心肌在谷氨酰胺合成酶（glutamine synthetase)的催化下，合成谷氨酰胺，以谷氨酰胺的形式将氨基经血液循环带到肝脏，再由谷氨酰胺酶将其分解，产生的氨即可用于合成尿素。 因此，谷氨酰胺对氨具有运输、贮存和解毒作用。 耗ATP

42. 中间产物：谷氨酰-5-磷酸 中性的不带电荷的谷氨酰氨易透过膜 谷氨酸不易透过 肝脏的谷氨酰胺酶将其分解

43. 3.氨的排泄： A、氨：排氨动物 B、尿素循环：在肝脏合成尿素 排尿动物

44. 三、鸟氨酸循环与尿素的合成ornithine cycle and urea synthesis 体内氨的主要代谢去路是用于合成无毒的尿素。 合成尿素的主要器官是肝脏，但在肾及脑中也可少量合成。 尿素合成是经称为鸟氨酸循环的反应过程来完成的。催化这些反应的酶存在于胞液和线粒体中。 Krebs

45. 尿素(urea)的生成 • 实验： • 动物切除肝脏，输入氨基酸后，血氨浓度升高； • 动物保留肝脏、切除肾脏，输入氨基酸后，血中尿素浓度升高； • 动物肝脏、肾脏同时切除，输入氨基酸后，血中尿素含量较低，但血氨浓度升高； • 结论：肝脏是合成尿素的主要器官

46. 1. 氨的代谢转变 （1）尿素的合成

47. 鸟氨酸循环的主要反应过程为： 1．氨基甲酰磷酸的合成： 此反应在线粒体中进行，由氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ（CPS-Ⅰ）催化，该酶需N-乙酰谷氨酸（AGA）作为变构激活剂，反应不可逆。 氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ(AGA，Mg2+) NH3 + CO2 + H2O + 2ATP H2NCOOPO3H2 + 2ADP + Pi 消耗2分子ATP

48. 氨基甲酰磷酸的合成：氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ (carbamoyl phophate synthetaseⅠ,CPS-Ⅰ) CPS-Ⅰ AGA 氨基甲酰磷酸 (Carbamol phosphate) (N-acetyl glutamatic acid,AGA)

49. 2．瓜氨酸的合成： 在线粒体内进行，由鸟氨酸氨基甲酰转移酶（OCT）催化（该酶需生物素作辅基），将氨基甲酰基转移到鸟氨酸的γ-氨基上，生成瓜氨酸。 OCT H2NCOOPO3H2 + H2N（CH2）3CH（NH2）COOH H2NCOHN（CH2）3CH（NH2）COOH + Pi

50. 瓜氨酸的合成 (Citrulline) (Carbamol phosphate) (Ornithine)