第十章 蛋白质的酶促降解及氨基酸代谢 第一节 蛋白质的酶促降解 第二节 氨基酸的分解 第三节 氨基酸分解产物的转化 本章着重讨论蛋白质在机体内的降解，以及氨基酸的分解和合成的共同代谢途径。 第一节 蛋白质的酶促降解 第二节 氨基酸的分解 第三节 氨基酸分解产物的转化 第四节 氨的同化及氨基酸的生物合成 思考 返回

第一节 蛋白质的酶促降解 一、蛋白质酶的种类和专一性 肽酶（Peptidase） 蛋白酶(Proteinase) 二、细胞内蛋白质降解 第一节 蛋白质的酶促降解 一、蛋白质酶的种类和专一性 肽酶（Peptidase） 蛋白酶(Proteinase) 二、细胞内蛋白质降解 溶酶体途径: —无选择地降解蛋白质 泛肽（ubiguitin）途径: —给选择降解的蛋白质加以标记

(-aminoacyl peptide hydrolase) (-carboxyl peptide hydrolase) 肽酶的种类和专一性 编号 名 称 作 用 特 征 3、4、11 -氨酰肽水解酶 作用于多肽链的N-末端 (-aminoacyl peptide hydrolase) 3、4、13 -羧肽水解酶 作用于多肽链的C-末端 (-carboxyl peptide hydrolase) 3、4、14 二羧肽水解酶 (depeptide hydrolase) 水解二肽

蛋白酶的种类和专一性 编号 名 称 作用特征 实例 3、4、2、1 丝氨酸蛋白酶类 活性中心含Ser 胰凝乳蛋白酶 胰蛋白酶 凝血酶 编号 名 称 作用特征 实例 3、4、2、1 丝氨酸蛋白酶类 活性中心含Ser 胰凝乳蛋白酶 胰蛋白酶 凝血酶 (serine pritelnase) 3、4、2、2 硫醇蛋白酶类 活性中心含Cys 木瓜蛋白酶 无花果蛋白酶 菠萝酶 (Thiol pritelnase) 3、4、2、3 羧基（酸性）蛋白酶类 活性中心含Asp,最适pH在5以下 胃蛋白酶 凝乳酶 [carboxyl(asid) pritelnase] 3、4、2、4 金属蛋白酶类 活性中心含有Zn2+ 、 Mg2+等金属 枯草杆菌蛋白酶 嗜热菌蛋白酶 (metallopritelnase)

消化道内几种蛋白酶的专一性 氨肽酶 羧肽酶 （Phe.Tyr.Trp） （Arg.Lys） （脂肪族） 胰凝乳蛋白酶 胃蛋白酶 弹性蛋白酶 胰蛋白酶 氨肽酶 （Phe. Trp）

蛋白质降解的泛肽途径 ATP AMP+PPi E2-SH E3 E1-S- E2-S- （ubiquitin） E1-SH E2-SH 多泛肽化蛋白 ATP 19S调节亚基 去折叠 水解 ATP 20S蛋白酶体 26S蛋白酶体

第二节 氨基酸的分解与转化 一、氨基酸代谢概况 二、氨基酸的脱氨基作用 三、氨基酸的脱羧基作用

氨基酸代谢概况 食物蛋白质 体蛋白 氨基酸 特殊途径 生物固氮硝酸还原 激素 卟啉 NH4+ -酮酸 CO2 胺 嘧啶 嘌呤 NH3 （次生物质代谢） 体蛋白 氨基酸 特殊途径 生物固氮硝酸还原 激素 卟啉 NH4+ -酮酸 CO2 胺 嘧啶 嘌呤 NH3 糖及其代谢中间产物 脂肪及其代谢中间产物 鸟氨酸循环 尼克酰氨衍生物 TCA 肌酸胺 NH4+ 尿素 尿酸 H2O CO2

二、氨基酸的脱氨基作用 1、氧化脱氨基作用 2、转氨基作用 3、联合脱氨基作用 4、非氧化脱氨基作用

1、氧化脱氨基作用 氨基酸在酶的催化下脱去氨基生成相应的α-酮酸的过程称为氧化脱氨基作用。主要有以下两种类型： L-谷氨酸脱氢酶 α-氨基酸 + H2O + NH3 NAD(P)+ NAD(P)H+H+ COOH CH2 C=O CH NH2 α-氨基酸 氨基酸氧化酶（FAD、FMN） α-酮酸 R-CH-COO- NH+3 | R-C-COO-+NH3 O || H2O+O2 H2O2

2、转氨基作用 α-氨基酸1 转氨酶 R1-CH-COO- NH+3 R2-C-COO- O || R1-C-COO- O || 在转氨酶的催化下， α-氨基酸的氨基转移到α-酮酸的酮基碳原子上，结果原来的α-氨基酸生成相应的α-酮酸，而原来的α-酮酸则形成了相应的α-氨基酸，这种作用称为转氨基作用或氨基移换作用。 α-氨基酸1 R1-CH-COO- NH+3 | R2-C-COO- O || α-酮酸2 α-酮酸1 R1-C-COO- O || R2-CH-COO- NH+3 | α-氨基酸2 转氨酶 （辅酶：磷酸吡哆醛）

醛亚胺 -氨基酸 磷酸吡哆醛 互变异构 -酮酸 酮亚胺 磷酸吡哆胺 磷酸吡哆醛的作用机理

谷丙转氨酶和谷草转氨酶 谷丙转氨酶（GPT） 谷草转氨酶(GOT)

谷氨酰胺的生成和利用 +NH2 +H2O ATP ADP+Pi 谷氨酰胺合成酶 Mg2+ +2H 谷氨酸合成酶

3、联合脱氨基作用 （1）概念 （2）类型 转氨基作用 和氧化脱氨基 作用联合进行 的脱氨基作用 方式。 a、转氨酶与L-谷氨酸脱氢酶作用相偶联 b、转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联

转氨酶与L-谷氨酸脱氢酶作用相偶联 NH3+NADH H20+NAD+ 转氨酶 L-谷氨酸脱氢酶 α-氨基酸 α-酮戊二酸 α-酮酸

转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联 α-氨基酸 α-酮酸 α-酮戊二酸 谷氨酸 草酰乙酸 天冬氨酸 腺苷酰琥珀酸 苹果酸 延胡索酸 腺苷酸 次黄苷酸

4、非氧化脱氨基作用（自学） （1）直接脱氨基作用 （2）还原脱氨基作用 （3）水解脱氨基作用 （4）脱水脱氨基作用 （5）氧化还原脱氨基作用

三、氨基酸的脱羧基作用 1、概念 直接脱羧 胺 2、类型: 羟化脱羧 羟胺 氨基酸在脱羧酶的 作用下脱掉羧基生成相 应的一级胺类化合物 的作用。脱羧酶的辅 酶为磷酸吡哆醛。 1、概念 直接脱羧 胺 羟化脱羧 羟胺 2、类型: 3、脱羧产物的进一步转化（次生物质代谢）

第三节 氨基酸分解产物的转化 一、氨的代谢转变 二、氨基酸碳骨架的转化途径 三、氨基酸与一碳基团 四、氨基酸与生物活性物质

一、氨的代谢转变 1、重新生成氨基酸 2、谷氨酰胺和天冬酰氨的生成 3、尿素的生成——尿素循环 4、合成其他含N物质

谷氨酸的重新生成 谷氨酸+ H2O -酮戊二 酸+ NH3 谷氨酸+丙酮酸 -酮戊二 酸+ 丙氨酸 NAD（P）+ NAD（P）H L-谷氨酸脱氢酶 谷氨酸+ H2O -酮戊二 酸+ NH3 NAD（P）+ NAD（P）H 在大脑中发生上述反应，大量消耗了-酮戊二 酸和NADPH，引起中毒症状。 在肌肉中，可利用这一反应生成的谷氨酸的转氨基作用，生成丙氨酸，将氨转运到肝脏中去。 谷氨酸+丙酮酸 -酮戊二 酸+ 丙氨酸 转氨酶

2、尿 素 的 生 成 （1）概念 （2）总反应和过程 在排尿动物体内由 NH3合成 尿素是在肝脏 中通过一个循环机制完 成的，这一个循环称为 尿素循环。 （2）总反应和过程 NH3+CO2+3ATP+天冬氨酸+2H2O  NH2-CO-NH2 + 2ADP +2+ AMP +PPi+延胡索酸

尿素循环 1 2 3 5 4 线粒体 O H2N-C- 2ADP+Pi 氨甲酰磷酸 谷氨酸 谷氨酸 鸟氨酸 瓜氨酸 氨基酸 氨基酸 瓜氨酸 2ATP+CO2+NH3+H2O 2ADP+Pi 氨甲酰磷酸 -酮戊二酸 谷氨酸 谷氨酸 2 鸟氨酸 -酮戊二酸 瓜氨酸 氨基酸 -酮戊二酸 氨基酸 瓜氨酸 鸟氨酸 谷氨酸 NH2-C-NH2 O 3 尿素循环 天冬氨酸 尿素 5 精氨琥珀酸 精氨酸 4 草酰乙酸 细胞溶液 延胡索酸

二、氨基酸碳骨架的转化途径 生糖氨基酸 生酮氨基酸 1、再氨基化生成氨基酸 2、转变成糖或脂肪 3、氧化供能生成CO2和H2O 作业：分别写出谷氨酸在体内生成糖和氧化分解成CO2、 H2O的代谢途径，并计算氧化分解时可产生的ATP数。

氨基酸碳骨架进入三羧酸循环的途径 苯丙氨酸 酪氨酸 亮氨酸 赖氨酸 色氨酸 丙氨酸 苏氨酸 甘氨酸 丝氨酸 半胱氨酸 异亮氨酸 亮氨酸 缬氨酸 葡萄糖 丙酮酸 磷酸烯醇式酸 乙酰CoA 乙酰乙酰CoA 天冬氨酸天冬酰氨 草酰乙酸 苯丙氨酸 酪氨酸 天冬氨酸 谷氨酸 谷氨酰胺 精氨酸 组氨酸 脯氨酸 延胡索酸 柠檬酸 异亮氨酸 甲硫氨酸 缬氨酸 琥珀酰CoA -酮戊二酸 氨基酸碳骨架进入三羧酸循环的途径

一碳基团 在代谢过程中，某些化合物（如氨基酸）可以分解产生具有一个碳原子的基团（不包括CO2），称为一碳基团，一碳基团的转移除了和许多氨基酸的代谢直接有关外，还参与嘌呤和胸腺嘧啶及磷脂的生物合成。 -CH=NH 亚氨甲基 H-CO- 甲酰基 -CH2OH 甲醇基 -CH= 次甲基 -CH2- 亚甲基 -CH3 甲基  一碳基团的转移由相应的一碳基团转移酶催化， 其辅酶为FH4  一碳基团和氨基酸代谢

叶酸和 四氢叶酸（FH4或THFA） 叶酸 四氢叶酸 H 10 5 CHO CH2 N5-CHO-FH4 N5，N10-CH2-FH4

一碳基团的来源与转变 S-腺苷蛋氨酸 N5-CH3-FH4 丝氨酸 N5 ，N10 - CH2-FH4 组氨酸苷氨酸 参与 甲基化反应 N5-CH3-FH4 NAD+ N5 ， N10 -CH2-FH4还原酶 NDAH+H+ FH4 为胸腺嘧啶合成提供甲基 丝氨酸 N5 ，N10 - CH2-FH4 NAD+ N5 ， N10 -CH2-FH4脱氢酶 NDAH+H+ 组氨酸苷氨酸 FH4 N5， N10 = CH-FH4 参与嘌呤合成 H2O 环水化酶 H+ FH4 HCOOH N10 -CHO-FH4 参与嘌呤合成

四、氨基酸与生物活性物质 酪氨酸代谢与黑色素的形成 色氨酸代谢与5-羟色胺与吲哚乙酸 谷氨酸与-氨基丁酸 组氨酸与组胺 半胱氨酸和牛磺酸

第 四节 氨的同化及氨基酸的生物合成 一、氨基酸的生物合成 二、生物固氮 三、氨基酸重要衍生物的 生物合成(自学)

自然界的氮素循环 NH3 大气氮素 大气固氮 岩浆源的固定氮 工业固氮 蛋白质 固氮生物 动植物 硝酸盐还原 反硝化作用 火成岩 生物固氮 动植物废物死的有机体 氧化亚氮 NH3 亚硝酸 硝酸盐 入地下水

生物固N的化学本质 生物固氮的作用机理 N2 还原剂 铁蛋白 钼铁蛋白 2NH3 3H2 N2 + 固氮酶 （厌氧环境） NADPH 6e- 12ATP+12H2O 12ADP+12Pi 固氮酶 （厌氧环境） N2 还原剂 铁蛋白 钼铁蛋白 NADPH 生物固氮的作用机理 e- e- e- e-

固 N 酶  氧化还原酶：不仅能催化N2还原，还可 催化N2O化合物等还原。 二聚体、含Fe和S 形成[Fe4S4]簇 （1）结构组成 四聚体（α2β2） 含Mo、Fe和S （2）作用机理： N2 还原剂 铁蛋白 钼铁蛋白 （3）特点：是一种多功能酶  氧化还原酶：不仅能催化N2还原，还可 催化N2O化合物等还原。  ATP酶活性：能催化ATP分解，从中获取能量推动电子向还原底物上转移。

硝酸还原作用 （1）硝酸还原作用的化学本质 （2）硝酸还原酶 (3) 亚硝酸还原酶 亚硝酸还原酶 硝酸还原酶 6e- 2e- NH+4 NO-3 2e- 6e- 硝酸还原酶 亚硝酸还原酶 NO-2 （2）硝酸还原酶 (3) 亚硝酸还原酶

硝酸还原酶 a、铁氧还蛋白——硝酸还原酶 b、NAD(P)H-硝酸还原酶 NO-3 + 2Fd还原态 + 2H+ NO-2 + 2Fd氧化态 H2O b、NAD(P)H-硝酸还原酶 NO3 - + NAD(P)H + H+ NO-2 + NAD(P)+ + H2O

亚硝酸还原酶 a、铁氧还蛋白——亚硝酸还原酶 b、NAD(P)H——亚硝酸还原酶 NO-2 + 6Fd还原态 + 8H+ NH+4 + 2H2O b、NAD(P)H——亚硝酸还原酶 2H2O NO-2 + 3NAD(P)H + 5H+ NH+4 + 3NAD(P)+ +

氨的同化 1、谷氨酸的形成途径 2、氨甲酰磷酸的生成

三、氨基酸的生物合成 1、必需氨基酸 2、20种氨基酸的生物合成概况 3、氨基酸生物合成的调节

Thr、Val、Leu、Ile、Met、Lys、Phe、Trp (His、 Arg) 必需氨基酸的概念 凡是机体不能自己合成，必需来自外界的氨基酸，称为必需氨基酸。 人的必需氨基酸： Thr、Val、Leu、Ile、Met、Lys、Phe、Trp (His、 Arg)

二十种氨基酸的生物合成概况 丝氨酸族 His 和芳香族 丙氨酸族 天冬氨酸族 谷氨酸族

氨基酸生物合成的分族情况 丙酮酸 Ala、Val、Leu 甘油酸-3-磷酸 Ser、Gly、Cys （1）丙氨酸族 丙酮酸 Ala、Val、Leu （2）丝氨酸族 甘油酸-3-磷酸 Ser、Gly、Cys （3）谷氨酸族 -酮戊二酸 Glu、Gln、Pro、Arg （4）天冬氨酸族 草酰乙酸 Asp、Asn、Lys、Thr、Ile、Met （5）组氨酸和芳香氨基酸族 磷酸核糖 His 磷酸赤藓糖+PEP Phe、Tyr、Trp

3、氨基酸生物合成的调节 (1) 通过终端产物对氨基酸 生物合成的抑制 (2) 通过酶生成量的改变调节 氨基酸的生物合成

氨基酸合成的反馈调控 + Lys Met Thr Try Ile Phe Trp Gly Ala Gln Trp His CTP AMP 赤藓糖-4-磷酸 + 磷酸烯醇式丙酮酸 天冬氨酸 谷氨酸 天冬氨酰磷酸 脱氧庚酮糖酸-7-磷酸 谷氨酰胺合酶 天冬氨酰半醛 脱氢奎尼酸 Gly Ala Lys 反硝化作用 高丝氨酸 莽草酸 氧化亚氮 Met Thr 分支酸 Gln 预苯酸 酮丁酸 Trp 氨基苯甲酸 氨甲酰磷酸 His Try Ile Phe Trp CTP AMP