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第 30 章 蛋白质降解和 氨基酸的分解代谢 一.蛋白质的降解 二.氨基酸分解代谢 1 、转氨基作用 2 、氧化脱氨基作用 3 、联合脱氨作用 4 、脱羧作用 5 、氨的命运 三、尿素的形成 四、氨基酸碳骨架的氧化途径 五、生糖氨基酸和生酮氨基酸.

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1 第 30 章 蛋白质降解和 氨基酸的分解代谢 一.蛋白质的降解 二.氨基酸分解代谢 1 、转氨基作用 2 、氧化脱氨基作用 3 、联合脱氨作用 4 、脱羧作用 5 、氨的命运 三、尿素的形成 四、氨基酸碳骨架的氧化途径 五、生糖氨基酸和生酮氨基酸

2 一、蛋白质的降解 (一)体内蛋白(酶)的降解特性 ( 1 )选择性(非正常蛋白); ( 2 )快速降解酶处于代谢重要位置; ( 3 )与营养及激素状态有关(能量不足时蛋白 用于氧化供能)。 (二)蛋白质降解反应机制 ( 1 )溶酶体降解机制:无选择性 ( 2 ) ATP- 依赖性细胞溶胶降解机制:由泛肽给 选择降解的蛋白质加以标记,然后降解。 (三)外源蛋白降解:经酶彻底水解为各种 AA  肠壁细胞  肝脏  血液  组织、细胞。

3 (三)机体对外源蛋白质的需要及其 消化作用 经酶彻底水解为各种 AA  肠壁细胞  肝 脏  血液  组织、细胞。 氨基酸的分解代谢主要在肝脏进行。一 般先脱氨基,形成酮酸,酮酸进一步氧 化,形成二氧化碳和水,产生 ATP ,也 可转化为糖和脂肪。

4 二、氨基酸的分解代谢 分解代谢一般模式:(动物) 1 、氨基酸  - 酮酸 +NH 3 (脱氨:主要) ? 、 2 、氨基酸  一级胺 + 二氧化碳 (脱羧) 具有重要的生理作用

5 (一)氨基酸脱氨基作用 1 、转氨基作用(氨基转移反应) ( 1 )由氨基转移酶催化,一个 L-aa 的  -NH 2 转移 到另一个  - 酮酸上使之变成相应的  -aa ,自身 转变为相应的  - 酮酸。酶均以磷酸吡哆醛(吡 哆醛 -5’- 磷酸)为辅基。 ( 2 )接受氨基的底物仅能是  - 酮戊二酸,或 (少数)草酰乙酸。 ( 3 )转氨酶:大多以  - 酮戊二酸为受体;对另 一底物无严格专一性;依据催化活性最大的氨 基酸命名。

6 转氨作用( Transamination)

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8 2 、葡萄糖丙氨酸循环,氨运入肝脏 * 肌肉氨基转移酶,可以丙酮酸作为底物

9 ( 二)氧化脱氨基作用: 谷氨酸脱氢酶 NAD ( P ) + NAD ( P ) H +H +

10 L-Glu 脱氢酶(目前唯一已知)

11 (三)联合脱氨基作用 两方面内容: ( 1 )以谷氨酸为中心:氨基酸脱氨通过转 氨作用和 L-Glu 脱氢酶催化的 Glu 氧化脱 氨作用联合完成。 ( 2 )嘌呤核苷酸联合脱氨作用

12 ( 1 )以谷氨酸为中心联合脱氨

13 ( 2 )嘌呤核苷酸联合脱氨 嘌呤核苷酸循环的联合脱氨作用,次 黄嘌呤核苷酸 (IMP) 与 Asp 形成腺苷酸代 琥珀酸,再经裂合酶分解 AMP 和延胡索 酸, AMP 水解产生游离 NH 3 和 IMP 。骨 骼肌、心肌、肝脏及脑中主要的脱氨方 式。

14 嘌呤核苷酸联合脱氨 P307

15 (四)脱羧(基)作用 机体内部分氨基酸可进行脱羧作用,催化生成 相应的一级胺(往往具有生理功能),放出 CO 2 ,反应需要磷酸吡哆醛,作用专一性很高, 一般一种氨基酸只有一种脱羧酶,且只对 L- 型 氨基酸起作用,只有 His 脱羧酶不需要辅酶。 His  histamine (组胺, 降血压、刺激胃酸分泌) Tyr  tyramine( 酪胺, 升高血压) Glu  - 氨基丁酸 (神经介质)

16 脱羧作用

17 过多的胺在体内有毒: 胺类(胺氧化酶)  氨 + 醛 氨  尿素 醛(氧化)  脂肪酸

18 (五)氨的命运 1 、氨的转运 A :形成 Gln ,多数动物细胞有 Gln 合成酶, 催化 NH 3 +Glu+ATP  Gln+ADP+Pi 。 Gln 运送到肝脏,由谷氨酰胺酶催化其裂 解,释放 NH 4 + 。 B : Glc-Ala 循环

19 谷氨酰 -5- 磷酸 谷氨酰胺合成酶 谷氨酰胺酶

20 肌肉中可利用 Ala 将氨运送到肝脏, 即 Glc-Ala 循环,肌肉中谷氨酸在谷丙转 氨酶的作用下把氨转移给丙酮酸生成 Ala , Ala 随血液运送到肝脏,在肝脏谷丙转氨 酶作用下转回到丙酮酸和 Glu 。肌肉中丙 酮酸由糖酵解提供,肝脏中多余的丙酮 酸可异生为 Glc 。 Glc-Ala 循环

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22 2 、氨的排泄 1. 排氨,氨经 Gln 运送到排泄部位(如鱼 鳃), Gln 酶裂解出游离氨借助扩散运 动排出体外。 2. 排尿素 — 通过尿素(鸟氨酸)循环。

23 三、尿素循环 — 尿素循环 (鸟氨酸循环) 由 Hans Krebs 和他的学生 Kurt Hehseleit (1932) 发现,比柠檬酸循环发现早 5 年。 往肝脏切片加入鸟氨酸,瓜氨酸,精氨 酸中任一种,尿素合成显著加快。 发生于肝脏中,肝细胞的线粒体和胞质 中。

24 尿素循环概貌 P341 图 30-9 * 此为重点掌握

25 氨甲酰磷酸合成

26 瓜氨酸合成

27 精氨琥珀酸合成

28 Arg 的合成

29 Arg 裂解生成尿素

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31 尿素循环小结 1 、经过一轮循环排出一分子尿素,实际 上为 2 个分子的氨。 2 、循环前后其它中间物质的量和性质不 变。 3 、消耗 3 分子的 ATP 。 4 、不产生 NADH , FADH 2 等可以进入呼 吸链并释放 ATP 的物质。

32 尿素循环与 TCA P314 图 30-12 更清楚表明二者之间关系

33 四、氨基酸碳骨架的氧化途径 人体 10-15% 的能量来自于氨基酸的氧 化分解,氨基酸的碳架以 5 种产物形式进 入 TCA (分别为乙酰 CoA,  - 酮戊二酸, 琥珀酰 CoA, 延胡索酸,草酰乙酸)彻底 氧化为 H 2 O 和 CO 2 、还可以糖元异生或生 酮。

34 氨基酸碳骨架的氧化途径 1 、乙酰 CoA 途径 ( 1 ) AA  丙酮酸  乙酰 CoA P315-317 有:丙氨酸,甘氨酸 ( 不以形成乙酰 CoA 为主要途 径,主要是一碳单位提供者 ) ,丝氨酸,苏氨酸, 半胱氨酸 ( 2 ) AA  乙酰乙酰 CoA  乙酰 CoA 有:苯丙氨酸,酪氨酸,亮氨酸,赖 氨酸,色氨酸 P318-322

35 氨基酸碳骨架的氧化途径 2 、  - 酮戊二酸途径:谷氨酰胺,谷氨酸, 精氨酸,组氨酸,脯氨酸 P323-325 3 、 琥珀酰 CoA 途径:甲硫氨酸,异亮氨 酸,缬氨酸 P327-328 4 、延胡索酸途径:苯丙氨酸,酪氨酸 图 30-17 ,图 30-18 5 、草酰乙酸途径:天冬氨酸,天冬酰胺 P329

36 P315 图 30-13

37 AA 转变为 Py

38 AA 变为  - 酮戊二酸

39 AA 变为琥珀酰 CoA

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41 几种重要氨基酸的代谢及能量产生 掌握、自已推导: 丙氨酸 天冬氨酸 谷氨酸

42 习题 生糖氨基酸 生酮氨基酸 嘌呤核苷酸联合脱氨基作用 转氨基作 用 生糖生酮氨基酸 * 三羧酸循环和嘌呤核苷酸循环的共同中间代谢物质是 A 延胡索酸 B 乙酰辅酶 A C 苹果酸 D 丙酮酸 * 嘌呤核苷酸循环涉及到的核苷酸有: A AMP B OMP C UMP D IMP E CMP F XMP 下列哪种氨基酸脱羧后,生成使血管扩张(降血压)的化合物 A. 精氨酸 B. 脯氨酸 C. 天冬氨酸 D. 谷氨酰胺 E. 组氨酸 在动物的肌肉、肝脏等生物组织中氨基酸脱氨基作用的主要类型 是:( F ) A. 氧化脱氨 B. 还原脱氨 C. 水解脱氨 D. 转氨作用 E. 联合脱氨 F.“ 嘌呤核苷酸循环 ”

43 习题 * 鸟氨酸循环涉及到的细胞部位是: ( ) A. 胞液 B. 内质网 C. 高尔基体 D. 线粒体 E. 溶酶体 F. 过氧化物酶体 尿素中的两个氨基来源于 ( ) A 、氨基甲酰磷酸和谷氨酸 B 、氨基甲酰磷酸和谷氨酰胺 C 、氨基甲酰磷酸和天冬氨酸 D 、氨基甲酰磷酸和天冬酰胺 试计算 1 摩尔丙氨酸通过联合脱氨基作用、有氧呼吸彻底氧化成 CO 2 和 H 2 O 、 NH 3 时可以产生多少能量(以 ATP 计)?多少摩尔 CO 2 和 NH 3 ? 试写出天冬氨酸经脱氨后,生成的化合物经有氧氧化等途径,氧 化成 CO 2 和 H 2 O 后,所经过的主要的 C 4 、 C 3 、 C 2 中间产物及有关 的能量变化,计算 1 摩尔底物经该途径共生成多少摩尔 ATP ? 写出 Glu 经过氧化脱氨基, 有氧氧化等彻底氧化生成 CO 2 和水时, 所 经过的重要的中间产物, 并计算一摩尔 Glu 共能生成多少摩尔 CO 2,NH 3 和 ATP?


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