蛋白质促降解与氨基酸代谢.ppt

蛋白质降解及氨基酸分解代谢 一、蛋白质的酶促降解 食物蛋白质经人体各种蛋白酶（胃蛋白酶、胰蛋白酶、羧肽酶、氨肽酶等）作用降解成氨基酸混合物，再由肠粘膜上皮细胞吸收进入机体。游离氨基酸进入血液循环送到肝脏。 动物组织中也有各种蛋白酶，也能将细胞自身蛋白质水解成氨基酸。 就高等动物来讲，外界食物蛋白质经消化吸收的氨基酸和体内合成及组织蛋白质经降解的氨基酸，共同构成体内氨基酸代谢库。,氨 基 酸 代 谢 概 况,氨基酸代谢库,其它含氮化合物(嘌呤、嘧啶等),体内合成氨基酸 (非必需aa),组织蛋白质,食物蛋白质,a-酮酸,胺类,氨,酮体,氧化供能,糖,尿素,脱氨基,脱羧基,代谢转变,消化吸收,合成,分解,二、氨基酸的一般代谢（共同途径） 天然氨基酸分子都含有-氨基和羧基，因此各种氨基酸都具有共同的代谢途径。但是由于不同氨基酸的侧链基团不同，所以个别氨基酸还有其特殊的代谢途径。 氨基酸的共同代谢包括脱氨基作用和脱羧基作用两方面。,（一）氨基酸的脱氨基作用 主要有转氨基作用、氧化脱氨基作用、联合脱氨基作用等。 1、转氨基作用（氨基移换作用） 一种-氨基酸的氨基可以转移到-酮酸上，从而生成相应的一分子-酮酸和一分子-氨基酸。 催化转氨基反应的酶叫做转氨酶。,其中，-氨基酸可以看作是氨基的供体，-酮酸是氨基的受体。 由糖代谢所产生的丙酮酸、草酰乙酸及-酮戊二酸可分别转变成丙氨酸、天冬氨酸及谷氨酸；另外，蛋白质分解所产生的丙氨酸、天冬氨酸及谷氨酸也可转变为丙酮酸、草酰乙酸和-酮戊二酸。 转氨酶的种类很多，其中最重要的两种转氨酶是：谷丙转氨酶和谷草转氨酶。,（1）谷丙转氨酶（GPT） 催化谷氨酸与丙酮酸之间的转氨作用。 谷丙转氨酶以肝脏中活力最大，当肝细胞损伤时，酶就释放到血液内。因此临床上常以此来判断肝功能的正常与否。 （2）谷草转氨酶（GOT） 催化谷氨酸与草酰乙酸的转氨作用。 GOT以心脏中活力最大，其次是肝脏。临床上常以此作为心肌梗塞、心肌炎的辅助判断指标。,转氨作用,2、氧化脱氨基作用 -氨基酸在酶催化下氧化脱氢生成-酮酸，同时释放出游离氨。 氧化脱氨基作用包含脱氨与水解两个步骤。 较重要的有L-谷氨酸脱氢酶，其辅酶是 NAD+或NADP+ ，能催化L-谷氨酸氧化脱氨基，生成-酮戊二酸及氨。,L-谷氨酸脱氢酶特性： （1）有很强的特异性，只催化L-谷氨酸氧化脱氨； （2）别构酶：ATP、NADH是其别抑制剂，ADP是其别构激活剂。 （3）存在：动植物、微生物中。特别是肝及肾组织中活力更强。,意义：联系糖代谢与氨基酸代谢：L-谷氨酸脱氢脱氨后所产生的-酮戊二酸可进入TCA循环彻底氧化产生能量；另外，在糖代谢中所产生的-酮戊二酸也可转变为L-谷氨酸（氨基化作用）。 3、联合脱氨基作用 转氨基作用和氧化脱氨基作用配合进行。联合脱氨基作用是生物体内氨基酸脱氨基作用的主要方式。生物体内存在两种联合脱氨基作用：,（1）转氨基作用与谷氨酸氧化脱氨基作用的联合 体内某些组织如肝脏、肾脏中的L-谷氨酸脱氢酶活性高，主要以该种方式进行。 该反应可逆，其逆反应是生成非必需氨基酸的途径。,（2）转氨基作用与嘌呤核苷酸循环的联合 体内某些组织如骨骼肌、心肌中的L-谷氨酸脱氢酶活性低，这些部位以“嘌呤核苷酸循环”脱氨基作用为主。,（二）氨基酸的脱羧基作用 概念：aa在aa脱羧酶作用下生成CO2和 一个相应一级胺类化合物的作用。 酶：专一性强，且只对L-氨基酸起作用。 除组氨酸脱羧酶不需辅酶外，余均以 吡哆醛磷酸为辅酶。,1、重要氨基酸的脱羧基作用 （1）谷氨酸,-氨基丁酸（GABA）： 对中枢神经系统的传导具有抑制作用； VB6是其辅酶，因此临床上用VB6防治神经性妊娠呕吐及小孩抽搐； 主要存在于大脑中。,（2）组氨酸 组胺： 血管舒张剂，具有扩张血管降低血压功效； 促进胃液分泌； 动物性食物腐败产生大量组胺。,（3）酪氨酸 酪胺：使血压升高。,（4）色氨酸 5-羟色胺（5-HT，血清素）： 促进微血管收缩、血压升高和促进肠胃蠕动； 促进睡眠； 与神经兴奋传导有关，当其浓度降低时，痛阈降低。,谷氨酸-氨基丁酸：重要的神经介质，抑 制神经中枢； 组氨酸 组胺：有降压、刺激胃液分泌的作用 酪氨酸 酪胺：有升压作用 色氨酸 5-羟色胺：血压升高和促进肠胃蠕动；促进睡眠；与神经兴奋传导有关，,三、氨基酸分解产物的代谢 氨基酸经脱氨作用生成氨及-酮酸； 氨基酸经脱羧作用产生二氧化碳及胺。 其中，二氧化碳由肺排出； 胺可随尿直接排出，也可在酶作用 下转化为其它物质； 氨和-酮酸进一步代谢。,（一）氨的代谢转变 1、氨的来源 氨基酸脱氨基产生；肠道吸收（食物腐败产生、尿素渗入肠道被脲酶水解）；肾小管上皮细胞分泌（谷氨酰胺分解产生）；药物或其它含氮物质。 氨有毒，高等动物的脑组织对氨相当敏感，血液中含1%氨即可引起中枢神经系统中毒（语言紊乱、视力模糊、甚至昏迷死亡，机理：高浓度的氨与-酮戊二酸形成谷氨酸，使大脑中的-酮戊二酸大量减少，导致TCA循环无法正常进行，从而引起脑功能受损）。,2、氨的代谢转变 水生动物直接排氨 鸟类、爬行动物尿酸形式排氨 脊椎动物尿素形式排氨 以上生物依次称：排氨生物、排尿酸生物和排尿素生物。,（1）尿素的合成：是氨代谢的主要途径。 合成器官：主要是肝脏。 合成途径：鸟氨酸循环，分为四个步骤： a、瓜氨酸的生成 氨和二氧化碳（来源于糖代谢）在氨基甲酰磷酸合成酶作用下生成氨基甲酰磷酸，再在鸟氨酸氨基甲酰转移酶作用下，将氨基甲酰转移给鸟氨酸生成瓜氨酸。 整个反应在线粒体内进行。,氨的活化： 在线粒体中进行，耗能。 氨甲酰磷酸合成酶催化形成氨甲酰磷酸 N-乙酰谷氨酸为别构激活剂。,形成瓜氨酸：,在线粒体内； 鸟氨酸转氨甲酰酶将氨甲酰磷酸交给鸟氨酸，进入细胞质。,b、精氨酸的生成 线粒体内合成的瓜氨酸穿过线粒体膜转运到细胞液中，在精氨酸代琥珀酸合成酶和精氨酸代琥珀酸裂解酶作用下生成精氨酸。,c、精氨酸水解生成尿素 精氨酸在精氨酸酶催化下生成尿素和鸟氨酸。,精氨酸酶专一性很强，只对L-精氨酸有作用，存在于排尿素动物的肝脏中。 产生的鸟氨酸又可穿过线粒体膜进入线粒体中在参与循环。 总结： 有毒的氨在肝脏中转变为无毒的尿素后，经血液运送到肾脏，然后随尿液排出体外。 每生成1mol尿素要消耗3molATP。,（2）酰胺的合成 存在于大脑、肝脏及肌肉等细胞中的谷氨酰胺合成酶，能催化氨与谷氨酸合成谷氨酰胺，然后谷氨酰胺通过血液循环运送到肝脏，经谷氨酰胺作用分解成谷氨酸和氨。因此，谷氨酰胺既是氨的解毒产物，也是氨的储运及运输形式。,另外，氨在天冬酰胺合成酶的催化下还可生成天冬酰胺，当需要时，天冬酰胺分子内的氨基又可以通过天冬酰胺酶作用分解出来，合成氨基酸。,（3）重新利用 氨可以使-酮酸氨基化为非必需氨基酸；还可以合成嘧啶环。,（二） -酮酸的代谢转变 1、再合成氨基酸 体内的氨基酸脱氨基作用与-酮酸的氨基化是一对可逆反应，在正常情况下处于动态平衡。当体内氨基酸过剩时，脱氨基作用旺盛；当机体需要氨基酸时，氨基化作用旺盛。 -酮酸氨基化是生成非必需氨基酸的途径之一。,2、氧化成二氧化碳及水 当体内需要能量时， -酮酸可被氧化成二氧化碳和水，并释放能量。氧化的主要途径是TCA循环。 丙酮酸、草酰乙酸、 -酮戊二酸均可通过TCA循环被氧化。,3、转变成糖及脂肪 当体内不需要-酮酸转变为氨基酸，且体内能量供给充分时，-酮酸可以转变为糖及脂肪。 生糖氨基酸：在体内可以转变为糖的氨基酸。 生酮氨基酸：在体内可以转变为酮体的氨基酸。 生糖兼生酮氨基酸：二者兼有的氨基酸。,氨基酸、糖、脂肪代谢的关系：,一碳单位与氨基酸代谢,1.概念： 氨基酸在分解过程中产生的含一个碳原子的基团（不包括CO2）。,2.种类： 甲基（-CH3） 亚甲基（-CH2- 甲烯基） 次甲基（=CH- 甲炔基） 甲酰基（-CHO） 亚氨甲基（-CH=NH）,3.特点： 不能游离存在，一般以四氢叶酸为载体参与反应,章首,参与嘌呤、嘧啶核苷酸及蛋氨酸等的合成。,将氨基酸与核苷酸代谢密切相连。,一碳单位代谢障碍会影响DNA、蛋白质的合成，引起巨幼