第30章 蛋白质降解和氨基酸的分解代谢

第30章蛋白质降解和氨基酸的分解代谢蛋白质的降解氨基酸的分解代谢尿素的形成氨基酸碳骨架的氧化途径生糖氨基酸和生酮氨基酸氨基酸的衍生物氨基酸代谢缺陷症2体内氨基酸代谢概况3真核细胞中蛋白质降解的两条途径不依赖ATP的途径，在溶酶体中进行，主要降解外源蛋白、膜蛋白及长寿命的细胞内蛋白。依赖ATP和泛肽的途径，在胞质中进行，主要降解异常蛋白和短寿命蛋白，此途径在不含溶酶体的红细胞中尤为重要。泛肽是一种8.5KD的小分子蛋白质，普遍存在于真核细胞内。一级结构高度保守，能与被降解的蛋白质共价结合，使后者活化，然后被蛋白酶降解。蛋白质的降解4蛋白质的消化吸收5蛋白水解酶作用示意图氨基酸二肽酶氨基肽酶内肽酶氨基酸+CNH羧基肽酶566氨基酸的分解代谢脱氨基作用脱羧基作用氨的代谢碳骨架的去向7氨基酸的脱氨基作用体内主要有3种脱氨基方式1）转氨基作用：氨基转移酶α-氨基酸+α-酮酸→α-酮酸+α-氨基酸2）氧化脱氨基作用：氨基酸氧化酶α-氨基酸+NAD(P)++H2O→α-酮酸+NAD(P)H++H++氨3）联合脱氨基a.转氨酶与谷氨酸脱氢酶的联合脱氨基作用：肝肾脑等器官b.嘌呤核苷酸循环：肌肉8转氨基作用：在转氨酶的催化下，某一氨基酸的-氨基转移到另一种-酮酸的酮基上，生成相应的氨基酸；原来的氨基酸则转变成-酮酸。转氨基作用转氨基作用由转氨酶催化完成9谷丙转氨酶（glutamicpyruvictransaminase,GPT，又称ALT)谷草转氨酶（glutamicoxaloacetictransminase,GOT，又称AST）10转氨基作用的机制转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛，起传递氨基的作用。11正常人各组织GOT及GPT活性(单位/克湿组织)•血清转氨酶活性，临床上可作为疾病诊断和预后的指标之一。组织GOTGPT心1560007100肝14200044000骨骼肌990004800肾9100019000组织GOTGPT胰腺脾肺血清28000200014000120010000700201612L-谷氨酸脱氢酶：肝、肾、脑组织广泛存在，是一种不需氧脱氢酶。L-谷氨酸氧化脱氨基作用亚谷氨酸氧化脱氨基作用13联合脱氨基作用两种脱氨基方式的联合作用，使氨基酸脱下α-氨基生成α-酮酸的过程。类型①转氨基作用偶联氧化脱氨基作用②转氨基作用偶联嘌呤核苷酸循环14*转氨基作用偶联谷氨酸氧化脱氨基的途径主要在肝、肾等组织内进行。联合脱氨基作用的主要反应途径。体内合成非必需氨基酸的主要途径。15malate苹果酸腺苷酸代琥珀酸次黄嘌呤核苷酸(IMP)腺苷酸代琥珀酸合成酶Α-ketoglutarateα-酮戊二酸AAGluα-ketoacidsα-酮酸transaminaseoxaloacetate草酰乙酸AspGOT腺苷酸脱氢酶H2ONH3fumarate延胡索酸腺嘌呤核苷酸(AMP)转氨基偶联嘌呤核苷酸循环muscle16氨基酸的脱羧基作用由氨基酸脱羧酶催化，辅酶：磷酸吡多醛（组氨酸不需要此酶）。胺过量将对机体造成伤害，故产生的胺还要进行生物转化。胺→醛→酸→CO2+H2O17-氨基丁酸（-aminobutyricacid,GABA）功能：抑制性神经递质18组胺（histamine）功能：平滑肌收缩，毛细血管扩张，与过敏反应有关。还可刺激胃蛋白酶及胃酸的分泌。存在于肥大细胞19儿茶酚胺（Catecholamines）邻苯二酚帕金森氏病(Parkinsondisease)患者多巴胺生成减少20血氨的来源与去路氨的命运21氨的转运丙氨酸-葡萄糖循环谷氨酰胺的运氨作用氨在血液中主要以两种形式运输：22丙氨酸-葡萄糖循环肌肉中的氨以无毒的丙氨酸形式运输到肝；肝脏为肌肉提供了葡萄糖。23谷氨酰胺的运氨作用主要从脑、肌肉等组织向肝、肾运氨脑中解氨毒的一种重要方式是氨的运输形式，也是氨的贮存、利用形式谷氨酸+NH3谷氨酰胺谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi谷氨酰胺酶+H2O24氨的排泄形式氨(铵离子)大部分水生脊椎动物。释放NH4+到水环境。尿素大部分陆生脊椎动物，鲨鱼。通过尿液排泄尿素。尿酸鸟类和爬行类。氨基N转化为嘌呤，嘌呤分解产生尿酸。25主要器官：肝脏反应部位：肝细胞线粒体及胞液2NH3+CO2H2N-C-NH2+H2OO尿素循环尿素的形成NH3+CO2+3ATP+天冬氨酸+2H2ONH2-CO-NH2+2ADP+2Pi+AMP+PPi+延胡索酸261932年HansAKrebs及其同事提出了尿素循环鸟氨酸循环Krebs循环27鸟氨酸瓜氨酸精氨酸(ornithine)(citrulline)(arginine)氨甲酰基脒基28尿素循环场所：肝细胞原料：CO2，NH3产物：尿素1.氨甲酰磷酸合成酶I2.鸟氨酸转氨甲酰酶3.精氨酸代琥珀酸合成酶4.精氨酸代琥珀酸酶5.精氨酸酶29尿素循环和柠檬酸循环的关系30*要点•部位：肝细胞线粒体、胞液•原料：NH3、CO2、ATP、天冬氨酸2个氮原子，1个来自氨，1个来自天冬氨酸•涉及的氨基酸及其衍生物：6种鸟氨酸、精氨酸、瓜氨酸、天冬氨酸、精氨酸代琥珀酸、N-乙酰谷氨酸•限速酶：精氨酸代琥珀酸合成酶、氨甲酰磷酸合成酶I•耗能：3个ATP；4个高能磷酸键•与三羧酸循环的联系物质：延胡索酸*意义解除氨毒以保持血氨的低浓度水平31高血氨症：肝功能严重损伤，尿素合成障碍氨中毒：降血氨的常用方法：给予谷氨酸、精氨酸；肠道抑菌药；酸性盐水灌肠；限制蛋白质进食量。尿素循环受膳食蛋白质和两种限速酶活性的调节；尿素合成障碍可引起高血氨症与氨中毒。32TAC↓脑供能不足α-酮戊二酸谷氨酸谷氨酰胺NH3NH3脑内α-酮戊二酸↓氨中毒的可能机制(脑)331-乙酰CoA途径2-α-酮戊二酸途径3-琥珀酰CoA途径4-延胡索酸途径5-草酰乙酸途径氨基酸碳骨架进入TCA循环氧化34生糖氨基酸：凡能分解产生TCA循环中间产物的氨基酸Gly、Ser、Val、His、Arg、Cys、Pro、Ala、Glu、Gln、Asp、Asn生酮氨基酸：凡能分解产生乙酰CoA的氨基酸Leu、Lys生糖兼生酮氨基酸：既能产生乙酰CoA又能产生TCA循环中间产物的氨基酸Ile、Phe、Tyr、Trp、Thr生糖氨基酸和生酮氨基酸35一碳单位定义：某些氨基酸在分解代谢过程中可以产生含有一个碳原子的基团，称为一碳单位（onecarbonunit）体内的一碳单位：甲基（–CH3）、甲烯基（–CH2–）、甲炔基（–CH=）、甲酰基（–CHO）、亚胺甲基（–CH=NH）CO2不是一碳单位一碳单位不能游离存在，常与四氢叶酸结合氨基酸的衍生物36NNNNH2NOHCH2NHCO谷氨酸1蝶呤啶2345678109对氨基苯甲酸四氢叶酸*四氢叶酸是一碳单位的载体一碳单位通常结合在四氢叶酸分子的N5、N10上一碳单位与四氢叶酸HHHHH3738一碳单位主要来源于氨基酸代谢丝氨酸N5,N10—CH2—FH4甘氨酸N5,N10—CH2—FH4组氨酸N5—CH=NH—FH4色氨酸N10—CHO—FH439一碳单位的互相转变N10—CHO—FH4N5,N10=CH—FH4N5,N10—CH2—FH4N5—CH3—FH4N5—CH=NH—FH4H+H2ONADPH+H+NADP+NADH+H+NAD+NH3甲硫氨酸循环40一碳单位的生理功能合成嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸的原料。一碳单位代谢将氨基酸代谢与核苷酸代谢联系起来。叶酸缺乏，产生巨幼红细胞性贫血。41腺苷转移酶PPi+Pi+甲硫氨酸ATPS—腺苷甲硫氨酸(SAM)*SAM中的甲基是高度活化的，称活性甲基，SAM称为活性甲硫氨酸。S—腺苷甲硫氨酸(SAM)42SAM提供甲基可参与体内多种物质合成。43甲硫氨酸循环(methioninecycle)甲硫氨酸S-腺苷同型半胱氨酸S-腺苷甲硫氨酸同型半胱氨酸FH4N5—CH3—FH4N5—CH3—FH4转甲基酶(VitB12)H2O腺苷RHATPPPi+PiR-CH344N5－CH3－FH4转甲基酶的辅酶是维生素B12（甲钴胺素）。维生素B12缺乏，使甲基转移酶活性低下，甲基转移反应受阻，导致叶酸以N5－CH3－FH4形式在体内堆积，影响FH4的再生，不能利用它来转运其他的一碳单位，影响了嘌呤碱和胸腺嘧啶的合成，进而影响核酸的合成，引起巨幼细胞性贫血。维生素B12对核酸合成的影响是间接地通过影响叶酸代谢而实现的。维生素B12酪氨酸酶黑色素的合成白化病46血氨的来源与去路及氨的转运；氨基酸的转氨基作用、联合脱氨基作用；尿素循环（尿素合成）；一碳单位，SAM。小结47葡萄糖→软脂酸软脂酸→葡萄糖丙氨酸→葡萄糖葡萄糖→亚油酸亮氨酸→葡萄糖作业：以上反应能否进行?能进行的转变请写出主要的反应过程；不能的请解释原因。48