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Chapter30蛋白质降解和氨基酸的分解代谢蛋白质代谢？MetabolismofAminoacids&ProteinsChapter30蛋白质降解和氨基酸的分解代谢一、蛋白质的降解（一）机体对外源蛋白的需要及其消化作用：1、什么是氮平衡？●机体摄入蛋白质的量和排出量在正常情况下处于平衡状态，称为氮平衡●氮的正平衡●氮的负平衡2、氨基酸代谢库一、蛋白质的降解（二）蛋白质的酶解和氨基酸的吸收动物的蛋白水解酶，又称肽酶，其作用在于使肽键破坏。肽酶有肽链内切酶（endopeptidase）、肽链外切酶（exopeptidase）和二肽酶3类。这些肽酶对不同氨基酸形成的肽键有专一性：一、蛋白质的降解（二）蛋白质的酶解和氨基酸的吸收胃蛋白酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶、羧肽酶A和羧肽酶B、氨肽酶等（这些酶以酶原的形式分泌）协同作用，最后生成游离氨基酸。下面是几种酶的专一性。（虚线箭头表示酶作用的键）一、蛋白质的降解（二）蛋白质的酶解和氨基酸的吸收在人和动物体内，氨基酸被小肠粘膜吸收后即通过粘膜的微血管进入血液运到肝脏及其他器官进行代谢，也有少量氨基酸由淋巴系统进入血液。抗菌素可抑制氨基酸的吸收。PepsinChymotrypsin,trypsin,andexopeptidases二、氨基酸分解代谢吸收到体内的氨基酸可部分地在机体（可以是细胞、组织或个体）中累积起来形成氨基酸代谢库供必要时动用。氨基酸代谢去路（1）经生物合成形成蛋白质；（2）进行分解代谢：先脱去氨基，形成的碳骨架——α-酮戊二酸进入糖代谢途径，彻底氧化或转变为糖和脂肪；（3）以酰胺形式储存起来，或转变为其他含氮物质。二、氨基酸分解代谢氨基酸的分解第一步为脱氨，脱氨后产生酮酸和氨。在代谢中有的酮酸具有产生糖，有的具有产生酮的潜力，因此，在代谢上氨基酸可分为生糖与生酮分类。生酮氨基酸主要有leu、LIe、Phe、Tyr、Trp。（一）氨基酸的脱氨基作用氨基酸失去氨基的作用称为脱氨基作用，分为氧化脱氨基作用（动、植物）和非氧化脱氨基作用（微生物）1、氧化脱氨基作用氨基酸的氧化脱氨是由L-氨基酸氧化酶催化。反应分两个步骤进行。第一步脱氢，第二步加水和脱氨。此种氧化脱氨方法不适用于甘氨酸和羟基氨基酸（如L-丝氨酸及L-苏氨酸）、二羧基氨基酸（L-谷氨酸及L-天冬氨酸）及二氨基一羧基氨基酸（赖氨酸、精氨酸、鸟氨酸）。甘氨酸的脱氨需要专一性的甘氨酸氧化酶（辅酶为FAD）。L-谷氨酸的脱氨需要L-谷氨酸脱氢酶（以NAD或NADP为辅酶的不需氧脱氢酶）。L-丝氨酸和L-苏氨酸的脱氨是由脱水酶来完成。2、非氧化脱氨基作用氨基酸的非氧化脱氨基作用主要在某些微生物中常见，如还原脱氨、水解脱氨等。还原脱氨：RCHNH2COOH+2H→RCH2COOH+NH3水解脱氨：RCHNH2COOH+H2O→RCHOH—COOH+NH3二、氨基酸分解代谢（一）氨基酸的脱氨基作用二、氨基酸分解代谢（一）氨基酸的脱氨基作用3、氨基酸的脱酰胺基作用天冬酰胺和谷氨酰胺的脱酰胺基也可视为脱氨的一种类型。这是酰胺酶（amidase）催化的水解脱酰胺作用。二、氨基酸分解代谢（二）氨基酸的转氨基作用1、什么是转氨基作用一种氨基酸的氨基经转氨酶催化转移给α-酮酸的作用，称为转氨基作用，结果原来的氨基酸生成相应的酮酸，而原来的酮酸则形成相应的氨基酸。二、氨基酸分解代谢（二）氨基酸的转氨基作用2、转氨酶（氨基转移酶）的特点（1）大多数转氨酶需要α-酮戊二酸作为氨基的受体，而对另一个底物则无严格的专一性；（2）一般只催化L-氨基酸和α-酮戊二酸的转氨作用；（3）转氨酶催化的反应都是可逆的。（4）转氨酶的辅酶——磷酸吡哆醛3、转氨酶的辅酶及其作用机制304页二、氨基酸分解代谢（二）氨基酸的转氨基作用形成中间络合物二、氨基酸分解代谢（三）联合脱氨基作用1、什么是联合脱氨基作用联合脱氨又称间接脱氨，其过程是α-氨基酸先与α-酮戊二酸起转氨基作用，形成谷氨酸，谷氨酸再脱氨。鉴于体内一般L-氨基酸氧化酶的分布不广，活性弱，而转氨酶活性强，L-谷氨酸脱氢酶的分布广，因此生物体采用转氨作用和氧化脱氨作用联合进行的方法，即可迅速地使各种不同的氨基酸脱掉氨基，叫联合脱氨基作用。2、联合脱氨基作用有两种不同形式二、氨基酸分解代谢（三）联合脱氨基作用①以谷氨酸脱氢酶为中心的联合脱氨基作用2、联合脱氨基作用有两种不同形式以α-酮戊二酸为氨基受体，生成α-酮酸和谷氨酸，谷氨酸经谷氨酸脱氢酶催化，生成α-酮戊二酸，同时释出氨气。②以嘌呤核苷酸循环的联合脱氨基作用308页二、氨基酸分解代谢（三）氨基酸脱羧基作用一种氨基酸脱羧酶一般只对一种L-型氨基酸或其衍生物起脱羧作用。氨基酸脱羧酶中除组氨酸脱羧酶不需任何辅酶外，其余各氨基酸脱羧酶皆需要磷酸吡哆醛为辅酶。氨基酸脱羧酶可使氨基酸脱羧产生胺，其反应可以下式代表：磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛的作用是以其醛基与氨基酸的氨基结合成中间产物醛亚胺，醛亚胺经脱羧、水解生成一级胺。人体及动物的肝、肾、脑中皆有氨基酸脱羧酶。例如，脑组织能使L-组氨酸脱羧成组胺，L-丝氨酸脱羧或胆胺，L-谷氨酸脱羧成γ-氨基丁酸。肝、肾、肠道、脑组织能使L-色氨酸氧化脱羧成5-羟色胺。（四）氨的代谢去路二、氨基酸分解代谢氨的毒性：损害中枢神经系统如：NH4++α-酮戊二酸+NADPH+H+谷氨酸+NADP++H2O1、氨的转运谷氨酰胺是氨运输的主要形式二、氨基酸分解代谢（四）氨的代谢去路2、氨的排泄①排氨动物（水生如鱼类、），以谷氨酰胺形式运送至排泄部位，经谷氨酰胺酶作用产生氨，扩散排除。②尿素形成——尿素循环(ureacycle):肝脏中进行（陆栖高等动物和两栖类）③排尿酸动物（如陆生爬虫类和鸟类）——尿酸的形成其它，蜘蛛以鸟嘌呤作为氨基氮的排泄形式，有的鱼类以氧化三甲胺作为排氮形式，高等植物则将氨基氮以谷氨酰胺和天冬酰胺形式储存于体内。三、尿素循环(ureacycle鸟氨酸循环)1、尿素循环的发现310页最早发现的代谢循环，1932年HansA.Krebs提出尿素的生物合成需要NH3、CO2（或H2CO3）、鸟氨酸、天冬氨酸、ATP、Mg2+和一系列的酶参加作用。全部反应过程可分为3个阶段。①CO2、NH3与鸟氨酸作用合成瓜氨酸。②瓜氨酸与天冬氨酸作用产生精氨酸。③精氨酸被精氨酸水解酶水解后放出尿素，并形成鸟氨酸成一循环（称鸟氨酸循环又称尿素循环）。尿素的形成主要在肝细胞中进行。三、尿素循环(ureacycle鸟氨酸循环)2、尿素循环的过程（看图311页）参加鸟氨酸循环反应的酶类：氨甲酰磷酸合成酶；鸟氨酸氨甲酰移换酶；精氨琥珀酸合成酶；精氨琥珀酸裂解酶；精氨酸酶三、尿素循环(ureacycle鸟氨酸循环)3、尿素循环的总结（看图311页）尿素循环总结（1）形成1分子尿素可清除两分子氨基氮及1分子CO2（2）形成1分子尿素需消耗4个高能磷酸键（3）前两步骤是在肝细胞的线粒体中完成的，而后三个步骤都是在胞液中完成的。（4）产生二个非蛋白质氨基酸：鸟氨酸、瓜氨酸鸟氨酸循环中产生的延胡索酸可以进入三羧酸循环变成苹果酸，后者可变为草酰乙酸。草酰乙酸可同乙酰CoA缩合成柠檬酸，也可经转氨作用产生天冬氨酸，或经糖原异生作用转变为葡萄糖。延胡索酸是鸟氨酸循环与三羧酸循环之间的连接物。四、氨基酸碳骨架的氧化途径20种氨基酸分解途径各异，但它们都集中形成5种产物（乙酰COA、α-酮戊二酸、琥珀酰COA、延胡索酸和草酰乙酸）而进入TCA循环，最后氧化成CO2和H2O。氨基酸脱氨后产生的酮酸可有下列3种代谢途径：①合成新氨基酸②转变成糖及脂肪③直接氧化成水及CO2五、生糖氨基酸和生酮氨基酸定义1、生糖氨基酸：凡能形成丙酮酸、α-酮戊二酸、琥珀酸、和草酰乙酸的氨基酸都称为生糖氨基酸；2、生酮氨基酸：凡能转变成乙酰乙酰COA的氨基酸都称为生酮氨基酸；3、生糖和生酮氨基酸：既可生成酮体又可生成糖的氨基酸。如PheTyr。六、由氨基酸衍生的其他重要物质1、氨基酸与一碳单位（329页）生物化学中将具有一个碳原子的基团称为“一碳单位”。如—CH=NH；HCO—；—CH2OH；—CH2—；—CH3—CH=等等。一个碳单位的生理意义：（1）与氨基酸代谢密切相关；（2）参与嘌呤和嘧啶的生物合成以及S—腺苷甲硫氨酸的生物合成；（3）是生物体各种化合物甲基化的甲基来源；（4）四氢叶酸（FH4）是一个碳单位的转移载体。2、氨基酸与生物活性物质（332页）七、氨基酸代谢缺陷什么是代谢缺陷症？氨基酸代谢中由于缺乏某一种酶所引起的疾病叫代谢缺陷症。属于分子疾病，其病因和DNA分子突变有关，又称先天性遗传代谢病。请看336页本章完