第八章 蛋 白 质 降 解 与 氨 基 酸 代 谢

1. 第八章 蛋 白 质 降 解 与 氨 基 酸 代 谢

2. 蛋白质的营养功能 • 与蛋白质的降解 • 氨基酸的分解代谢 • 氨基酸的生物合成

3. 第 一 节 蛋白质的营养功能 与 蛋白质的降解

4. 一、蛋白质的营养功能 • 蛋白质是构成生物体细胞的主要成分 • 氧化供能 • 转化成其他营养物质和生理活性物质 • 具有多种生物功能 • 促进机体的生长发育和组织的更新与修补

5. 二、蛋白质的需要量 人体每天通过食物蛋白摄入的氮量 与通过尿、粪排出的氮量之间的关系. 1.氮平衡: 摄入氮=排出氮,正常代谢; 2.正氮平衡: 摄入氮>排出氮,合成旺盛; 3.负氮平衡: 摄入氮<排出氮,分解加强.

6. 生理需要量（成人）: 每日最低需要食进50-100g蛋白,以补充 体内蛋白的分解，保持氮平衡。 蛋白质的生理价值 是指被消化吸收的食物或饲料蛋白质 经代谢转化为机体组织蛋白的利用率. 氮的保留量 生理价值＝ ×100 氮的吸收量

7. 必需氨基酸: 人体自身不能合成或合成的量不足,必 须通过食物供应的氨基酸. 苏、赖、苯、蛋、色、亮、异、缬 半必需氨基酸: 组氨酸和精氨酸 非必需氨基酸: 其他十种 蛋白质的互补作用: 营养价值较低的蛋白质混合食用，则必需氨基酸可以相互补充，而提高蛋白质营养价值的作用.

8. 三、蛋白质的降解 (一)胃中的消化 胃蛋白酶 胃酸 (+) 自身激活 胃蛋白酶原 -42AA 多肽 少量氨基酸 胃蛋白酶 蛋白质 (Phe.Try.Trp.Leu.Glu)

9. (二)小肠中消化(主要) 内肽酶:胰蛋白酶(碱性氨基酸羧基端肽键) 糜蛋白酶(芳香族氨基酸羧基端肽键) 弹性蛋白酶(脂肪族氨基酸肽键) 外肽酶:羧肽酶A(中性氨基酸羧基末端肽键) 羧肽酶B(碱性氨基酸羧基末端肽键) 氨肽酶

10. 肠激酶:激活胰蛋白酶原,胰蛋白酶再激活糜 蛋白酶、弹性蛋白酶、羧肽酶等酶原 小肠粘膜细胞对蛋白质的消化作用: 水解产物中2/3是寡肽，再被肠粘膜细胞分泌的寡肽酶从氨基末端逐个水解成二肽,再经二肽酶水解成氨基酸.

11. （三）蛋白质的体外水解 酸水解：6mol/LHCI或4mol/LH2SO4真空100℃～110 ℃水解10～24小时。Trp被破坏，Asn和Gln转变为Asp和Glu。 碱水解：5mol/LNaOH真空110 ℃水解20小时。 Trp不被破坏。 酶水解：在最适条件下，根据需要选择不同专一性的蛋白酶进行水解，得到不同水解产物。

12. 尿素 食物蛋白质 酮 体 氨 消化吸收 α-酮酸 氧化供能 组织 蛋白质 分解 脱氨基作用 糖 合成 脱羧基作用 胺 类 体内合成氨基酸 (非必需氨基酸) 代谢转变 其它含氮化合物 (嘌呤、嘧啶等) 氨基酸代谢概况 氨基酸代谢库

13. 第 二节 氨基酸的分解代谢

14. 氨基酸的一般代谢 • 个别氨基酸的代谢

15. 一、氨基酸的一般代谢 氨基酸分解的基本反应: 1.氨基酸的脱氨基作用 2.氨基酸的转氨基作用 3.氨基酸的联合脱氨基作用 4.氨基酸的脱羧基作用 5.氨基酸的羟化作用

16. 脱羧酶 胺类化合物 AA （辅酶为磷酸吡哆醛） 1.脱羧基作用 ＋CO2 + 特点：专一性很强，每一种氨基酸都有一种脱羧酶，辅酶是磷酸吡哆醛；脱羧反应广泛，有些产物具有重要生理功能；但多数胺类对动物有毒，体内有胺氧化酶，能将胺氧化为醛和氨。

17. 脱羧酶 胺类化合物 AA （辅酶为磷酸吡哆醛） H H H H - - - - R2 R2 R2 R2 R1 R1 R1 R1 - - - - - - H-C-NH2 O=C H-C-NH2 O=C H-C-N= C H-C-N= C - - - - - - COOH H H COOH 反应机制:磷酸吡哆醛是辅酶,形成醛亚胺,脱羧,水解,释放产物胺 + +H2O CO2 磷酸吡哆醛 醛亚胺 H2O +

18. （一）γ-氨基丁酸（GABA） COOH （CH2）2 HC-NH2 COOH COOH （CH2）2 HC-NH2 谷氨酸脱羧酶 +CO2 （脑、肾） GABA 谷氨酸 γ-氨基丁酸是抑制性神经递质，对中枢 神经系统有抑制作用，临床用作镇静剂。

19. （二）牛磺酸 3[O] E 半胱氨酸 磺酸丙氨酸 牛磺酸 E：磺酸丙氨酸脱羧酶 牛磺酸是结合胆汁酸的组成成分，脑中亦有。

20. （三）组 胺 HC=C-CH2CH-COOH HN N NH2 C H HC=C-CH2CH2NH2 HN N C H -CO2 组胺酸脱羧酶 组氨酸 组胺 组胺生理作用：1.扩血管，增加通透性，降血压。 2.收缩平滑肌（支气管痉挛-哮喘） 3.刺激胃酸分泌

21. （四）5-羟色胺 色氨酸羟化酶 色氨酸 5-羟色氨酸 5-羟色氨酸脱羧酶 -CO2 5-羟色胺

22. 5-羟色胺又称血清素，广泛分 布于体内各组织。脑中5-羟色胺作 为抑制性神经递质；外周组织中5- 羟色胺具有收缩血管的作用。

23. （五）多 胺 NH2 （CH2）3 CHNH2 COOH SAM 甲硫腺苷 -CO2 NH2 （CH2）4 NH2 鸟氨酸脱羧酶 -CO2 精脒合成酶 鸟氨酸 腐胺 SAM 甲硫腺苷 NH2 （CH2）4 NH（CH2）3NH2 NH （CH2）3NH2 （CH2）4 NH （CH2）3NH2 -CO2 精胺 亚精胺（精脒）

24. 精胺与精脒是调节细胞生长的 重要物质。凡生长旺盛的组织（胚胎、 再生肝及癌瘤组织）多胺含量有所增 加。推测其具有促进核酸及蛋白质合 成的作用。故临床测定癌瘤病人血、 尿多胺含量作为观察病情和辅助诊断 癌症的生化指标之一。

25. 2.氨基酸的脱氨基作用 • 氧化脱氨 • 非氧化脱氨 • 脱酰胺作用 • 转氨基作用 • 联合脱氨基作用

26. H - R-C-COOH - NH2 （一）氧化脱氨基作用 • 定义：-氨基酸在酶的作用下，氧化生成-酮酸，同时消耗氧并产生氨的过程。 • 反应通式： AA氧化酶 +O2+H2O R-C-COOH +H2O2+NH3 O 氨基酸 -酮酸

27. 氨基酸氧化酶的种类 L-氨基酸氧化酶： 催化L-氨基酸氧化脱氨，体内分布不广泛，最适pH10左右，以FAD或FMN为辅基。 D-氨基酸氧化酶： 体内分布广泛，以FAD为辅基。但体内D-氨 基酸不多。

28. COOH COOH - - CHNH2 C=O - - CH2 CH2 - - CH2 CH2 - - COOH COOH 脱氨（正) 谷氨酸 脱氢酶 +NAD(P)++H2O +NAD(P)H+NH3 氨同化（反） L-谷氨酸脱氢酶： 专一性强，分布广泛（动、植、微生物），活力强，以NAD+或NADP+为辅酶。 △G≈0 谷氨酸 -酮戊二酸

29. L-谷氨酸脱氢酶的特点: 1.活性高（肝、肾、脑） 2.分布广(动、植、微) 2.特异性强 3.是一种变构酶: GTP、ATP是变构抑制剂 GDP、ADP是变构激活剂.

30. 丝氨酸脱水酶 +NH3 CH2 CH3 L-丝氨酸 丙酮酸 -H2O +H2O COO- COO- α-氨基丙烯酸 亚氨基丙酸 COOH COOH - - = - C=NH2+ NH2-C-H C=O C-NH3+ - - - - CH2OH CH3 （二） 非氧化脱氨 • 还原脱氨基、脱水脱氨基、水解脱氨基、脱硫氢基脱氨基等。（在微生物中个别氨基酸进行, 不普遍）

31. （三） 氨基酸的脱酰胺作用 CONH2 COO- - - CH2 CH2 - - CH2 CH2 - - CHNH3+ CHNH3+ - - COO- COO- COO- - CH2 - CHNH3+ - COO- 谷氨酰胺酶 +H2O +NH3 CONH2 天冬酰胺酶 CH2 - +H2O +NH3 - CHNH3+ - COO- 广泛存在于微、动、植中，有相当高的专一性。

32. （四）.转氨基作用 α-氨基酸在转氨酶的催化下将氨基转移到α-酮酸上,生成相应的α-氨基酸;原来的α-氨基酸则转变成相应的α-酮酸 .

33. 转氨酶特点： 1.种类多，分布广泛。 2.大多数转氨酶，优先利用α-酮戊二酸 作为氨基的受体，生成谷氨酸。 3.反应平衡常数为1.0左右。 4.在线粒体和细胞液中都可进行转氨反应。

34. 重要的酶:1. GPT(谷丙转氨酶) 2. GOT(谷草转氨酶) 分布于细胞内，正常血清含量甚少。某种原因造成细胞膜通透性增高、组织坏死或细胞破裂时，大量转氨酶释放入血，血清转氨酶含量升高。

35. COOH （CH2）2 C=O COOH COOH （CH2）2 HC-NH2 COOH CH3 H-C-NH2 COOH CH3 C=O COOH GPT + + 丙氨酸 α-酮戊二酸 丙酮酸 谷氨酸 GPT：谷丙转氨酶，急性肝炎时血清GPT 活性显著增高。

36. COOH （CH2）2 C=O COOH COOH CH2 C=O COOH COOH （CH2）2 HC-NH2 COOH COOH CH2 H-C-NH2 COOH GOT + ＋ 天冬氨酸 α-酮戊二酸 草酰乙酸 谷氨酸 GOT:：谷草转氨酶，心肌梗塞时血清含量明显增高.

37. 氨基传递过程 CHO HO CH2O H3C R H-C-NH2 COOH R2 H-C-NH2 COOH P N 磷酸吡哆醛 (氨基传递体) 氨基酸-1 氨基酸-2 CH2NH2 HO CH2O H3C R2 C=O COOH R C=O COOH P N N α-酮酸-2 α-酮酸-1 磷酸吡哆胺

38. 转氨酶作用机制: 1. 氨基酸与磷酸吡哆醛形成醛亚胺，双键移位，水解，释放出-酮酸与磷酸吡哆胺； 2.-酮酸与磷酸吡哆胺形成醛亚胺，双键移位，水解，释放出氨基酸与磷酸吡哆醛。

39. （五）.联合脱氨基作用 --体内脱氨的主要方式 氨基酸与α-酮戊二酸进行转氨基 作用，生成相应的α-酮酸和谷氨酸， 后者在谷氨酸脱氢酶作用下脱去氨基 生成α-酮戊二酸和NH3。

40. COOH （CH2）2 C=O COOH R H-C-NH2 COOH NH3 + NADH 氨基酸 α-酮戊二酸 转氨酶 L-谷氨酸脱氢酶 COOH （CH2）2 HC-NH2 COOH R C=O COOH NAD+ +H2O 谷氨酸 α-酮酸 氨基酸的联合脱氨基作用

41. 嘌呤核苷酸循环 存在于肌肉组织中的另一种氨基酸脱氨基作用。 氨基酸α-酮戊二酸 天冬氨酸IMPNH3 腺苷酸代琥珀酸 腺苷酸脱氢酶 α-酮酸 谷氨酸 草酰乙酸 延胡索酸AMP H2O 苹果酸

42. 联合脱氨基作用的特点： a.转氨基作用与谷氨酸脱氢酶催 化的氧化脱氨基作用偶联。 b.联合脱氨基的结果产生游离氨。 c.既是脱氨的方式，也是合成非必 需氨基酸的重要途径。 d.主要存在于肝、肾、脑组织中。

43. 3.氨的代谢去路 • 氨的转运 谷氨酰胺的生成(主要) 丙氨酸转运 • 尿素的生成

44. 氨，具有强烈的神经毒性。正常人血氨含量甚微，≤0.06mmol/L氨，具有强烈的神经毒性。正常人血氨含量甚微，≤0.06mmol/L (0.1mg/100ml)。

45. 体内氨的来源 1.内源性氨体内代谢产生的氨 (1)氨基酸的脱氨基作用（为主）。 (2)肾小管上皮细胞中谷氨酰胺分解产氨。 2.外源性氨消化道吸收的氨 ⑴肠道未消化蛋白和未吸收氨基酸经腐败作用产氨。 ⑵血尿素扩散入肠，被细菌尿素酶作用水解生成氨。 肠道产氨：4g/天，是血氨主要来源。

46. 氨 的 吸 收 H+ NH3 NH4+ OH- NH3比NH4+更易于穿过细胞膜而进入细胞， NH3与NH4+的互变受肠液pH的影响。pH＞6时NH3大量扩散入血；肠液pH＜6时NH3转变成NH4+进入肠腔,以铵盐的形式排出体外。 临床应用：弱酸性透析液结肠透析 治疗高血氨症，而禁止 使用肥皂液灌肠。

47. （一）.氨的转运（向动物肝脏的运输） • 以Gln的形式： • NH4+ + Glu+ ATP Gln+ADP+Pi+H+ • Gln+H2O Glu + NH4+ • 以Ala转运（葡萄糖-丙氨酸转运：肌肉） NH4++ -酮戊二酸+NADPH+H+Glu+NADP++H2O • Glu + 丙酮酸 -酮戊二酸+ Ala • Ala+ -酮戊二酸 Glu+丙酮酸 Gln合成酶 Gln酶 尿素循环 在肝脏 Glu脱氢酶 丙酮酸转氨酶 在肌肉 丙酮酸转氨酶 尿素循环 在肝脏

48. 谷氨酰胺合成酶 ADP+Pi ATP 谷氨酸 + NH3 谷氨酰胺 谷氨酰胺酶 • 生理意义 谷氨酰胺是氨的解毒产物，也是氨的储存及运输形式。 谷氨酰胺的运氨作用 • 反应过程 在脑、肌肉合成谷氨酰胺，运输到肝和肾后再分解为氨和谷氨酸，从而进行解毒。

50. Glc-Ala循环的生物学意义： 在肌肉中，糖酵解提供丙酮酸，在肝中，丙酮酸又可生成葡萄糖返回肌肉氧化供能。 肌肉运动产生大量的氨和丙酮酸，以丙氨酸形式运送氨至肝脏进一步转化，既清除肌肉中的氨，又避免丙酮酸积累，一举两得。