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第十章 蛋白质降解与氨基酸代谢 蛋白质是细胞的首要结构物质，又是酶的基本组成成分。生物体的一切生命现象，无不与蛋白质的活动密切相关。蛋白质的新陈代谢是生物体生长、发育、繁殖和一切生命活动的基础。 在微生物和高等植物细胞中和动物细胞一样，经常存在一个很小的游离氨基酸“库”，这些氨基酸主要用于蛋白质的合成和构成无数重要的其他含氮物质，而较少用于降解。细胞中经常可以同时供应20种氨基酸以合成蛋白质。
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第一节 蛋白酶与蛋白质降解 蛋白酶是水解蛋白质肽键的一类酶的总称。蛋白酶按照水解多肽的方式，可分为蛋白内切酶（内肽酶）和端肽酶两类。蛋白内切酶切开大分子多肽内部肽键，生成分子量较小的胨等产物。端肽酶是把多肽从一端水解，放出一个氨基酸的酶，包括羧肽酶，氨肽酶及二肽酶三种。
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一、蛋白内切酶（内肽酶） 蛋白内切酶水解蛋白质内部的肽键。 蛋白酶根据反应的最适pH，大体可分为酸性、中性及碱性蛋白酶三种。 酸性蛋白酶(最适pH一般在2-4 ) 中性蛋白酶 碱性蛋白酶 (pH7-11范围内有活力 )
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二、端肽酶（外肽酶） 1、氨肽酶：从多肽的游离氨基端开始水解，逐个切下氨基酸分子。 2、羧肽酶：从多肽的游离羧基端开始水解，逐个切下氨基酸分子。 3、二肽酶：水解二肽为单个氨基酸的酶。
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蛋白质的营养作用 一、维持组织的生长、更新和修补 二、供应能量 9千卡/1g甘油三酯 4千卡/1g糖或蛋白质 三、必须氨基酸
必须氨基酸（决定食物的营养价值) 非必须氨基酸 半必须氨基酸 人体 必须：Ile,Met,val,Leu,Trp,Phe,Thr,Lys； 人体半必须：His,Arg
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蛋白质的消化吸收 食物蛋白（胃） 小肽 更小短肽 小肽（小肠） 短肽 aa 肠壁细胞肝脏血液组织、细胞。 胃蛋白酶 胰蛋白酶
胰凝乳蛋白酶 二肽酶、氨肽酶 、羧肽酶 短肽 aa 肠壁细胞肝脏血液组织、细胞。
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氨基酸 第二节 氨基酸的分解代谢 组织蛋白 食物蛋白 腐败有毒物质经肝脏的解毒后，排出体外 CO2 再合成氨基酸 氨 -酮酸 其他含氮物质
合成嘌呤，嘧啶，激素等含氮物 食物蛋白 氨基酸 腐败有毒物质经肝脏的解毒后，排出体外 脱氨 酸 醛 胺 CO2 H2O+CO2 再合成氨基酸 氨 -酮酸 其他含氮物质 鸟氨酸循环 Gln Asn 糖代谢中间物 脂代谢中间物 合成脂肪 合成糖 TCA H2O+CO2+ATP 尿素
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氨基酸的分解一般有三步 第一步脱氨（脱氨基），这里脱下的氨基或转化为氨，或转化为天冬氨酸或谷氨酸的氨基。
第二步氨与天冬氨酸的氮原子相结合，成为尿素并被排放。 第三步氨基酸的碳骨架（由于脱氨基产生的α－酮酸）转化为一般的代谢中间体。
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氨基酸降解
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脱氨基作用：氧化脱氨基作用，动、植物中普遍存在；
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氧化脱氨基作用 由氨基酸氧化酶（oxidase）催化，该酶是一种黄素蛋白:
1．L-aa oxidase，分布不广、活力低，一类以FAD为辅基、另一类以FMN为辅基（人和动物）。 2．D-aa oxidase，以FAD为辅基，分布广，但作用不大。 3．氧化专一aa的酶。如： D-Asp Oxidase、谷氨酸脱氢酶 。
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氧化专一氨基酸的酶 D-Asp Oxidase D- Asp+1/2O2Oxaloacetate（草酰乙酸） +NH3
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L-Glu dHE催化的反应 L-Glu dHE分布广，活力强。
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转氨基作用（transamination）是α-氨基酸和酮酸之间氨基的转移作用；α-氨基酸的α-氨基借助酶的催化作用转移到酮酸的酮基上，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。
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谷草转氨酶（GOT） 和谷丙转氨酶（GPT）
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联合脱氨基作用：氨基酸脱氨通过转氨作用和L-Glu dHE催化的Glu氧化脱氨作用联合完成。弥补L-aa oxidase分布少、活力低的缺陷。这种作用方式广泛存在，但并不是所有组织细胞的主要脱氨方式。
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嘌呤核苷酸循环的联合脱氨作用 骨骼肌、心肌、肝脏及脑中主要的脱氨方式。
次黄嘌呤核苷一磷酸(IMP)与Asp形成腺苷酸代琥珀酸，再经裂合酶分解为AMP和延胡索酸，AMP水解产生游离NH3和IMP。 骨骼肌、心肌、肝脏及脑中主要的脱氨方式。
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腺苷酸的联合脱氨
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脱羧基作用
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脱羧基作用（Decarboxylation）
脱羧酶（Decarboxylase）催化aa生成相应的一级胺，放出CO2，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。 Hishistamine（组胺：降血压、刺激胃酸分泌） Tyrtyramine(酪胺：升高血压） Glu-氨基丁酸（神经介质）
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脱氨脱羧作用 在有些微生物如细菌或酵母细胞中，能进行加水分解，同时进行脱氨基与脱羧基，生成少一碳原子的第一醇、NH3和CO2。
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第三节 氨的去路 — 尿素循环（urea cycle）
尿素循环也称为鸟氨酸循环（ornithine cycle），是最早发现的代谢循环，1932年H·A·Krebs和K.Henseleit对肝等器官通过切片分析，并后来由同位素标记实验证明，合成尿素的原料是 NH3和CO2，但二者不能直接化合，而是经过一个环式代谢途径后，称为鸟氨酸循环(ornithine cycle)，NH3和CO2才能转变为尿素。
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(二)、氨的去路 尿素的生成 肝脏是生成尿素的主要器宫
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鸟氨酸循环图
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氨甲酰磷酸合成
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瓜氨酸合成
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精氨琥珀酸合成
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Arg的合成
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Arg裂解生成尿素
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尿素循环与TCA
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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—尿素（鸟氨酸）循环。
2. 排尿素—尿素（鸟氨酸）循环。 3. 排尿酸，爬虫类和鸟类以尿酸作为氨的主要排泄形式（灵长类、鸟类和陆生爬虫类嘌呤代谢的产物也是尿酸）。 4. 自然界还有许多排氨方式，蜘蛛以鸟嘌呤作为氨基氮的排泄方式；许多鱼类以氧化三甲胺排氮；高等植物则以Gln和Asn的形式把氨基氮储存于体内。
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第四节 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彻底氧化为H2O和CO2、还可以糖异生或生酮。
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α-酮酸的代谢 aa脱氨后生成的α-酮酸有以下几个代谢途径： 1、 α-酮酸氨基化，再合成非必需aa；
2、 α-酮酸氧化成CO2和H2O ； 3、 α-酮酸转变成脂肪和糖。
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氨基酸的分解分类 生糖氨基酸,凡能够形成糖代谢中酮酸的aa称为生糖aa。 eg: Asp,Met,Val等。
生酮氨基酸,在体内可以转变成乙酰CoA或乙酰乙酰CoA的aa称为生酮aa 。eg:Leu,Trp。乙酰乙酰CoA进一步转变为乙酰乙酸和羟丁酸。 生糖兼生酮氨基酸， eg: Ile, Lys, Phe, Tyr。 非必须aa 糖 aa 酮体 必须aa
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氨基酸 组织蛋白 食物蛋白 腐败有毒物质经肝脏的解毒后，排出体外 CO2 再合成氨基酸 氨 -酮酸 其他含氮物质 鸟氨酸循环
分解 合成嘌呤，嘧啶，激素等含氮物 食物蛋白 氨基酸 腐败有毒物质经肝脏的解毒后，排出体外 脱氨 酸 醛 胺 CO2 H2O+CO2 再合成氨基酸 氨 -酮酸 其他含氮物质 鸟氨酸循环 Gln Asn 糖代谢中间物 脂代谢中间物 合成脂肪 合成糖 TCA H2O+CO2+ATP 尿素
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糖、脂肪和蛋白质代谢的相互关系 糖、脂肪和蛋白质等物质在代谢过程中都是彼此影响，相互转化和密切相关的。三羧酸循环不仅是各类物质共同的代谢途径，而且也是它们之间相互联系的渠道。 糖、蛋白质合成脂肪的趋势较大 糖、脂肪合成蛋白质的趋势较小 因此，食物中应含丰富的蛋白质。
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糖、脂类和蛋白质代谢的相互关系 1．糖与脂类之间的转变：以糖变脂肪为主 糖 磷酸二羟丙酮 乙酰CoA 3-磷酸甘油 脂肪 脂肪酸 胆固醇
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2、糖与氨基酸之间的转变 糖 α-酮酸 （非必需）氨基酸 结论： 蛋白质可以转变为糖 糖可以合成非必须氨基酸，不能合成蛋白质。
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3、氨基酸与脂类之间的转变： 氨基酸 乙酰CoA 脂肪酸、胆固醇 丝氨酸、蛋氨酸 胆碱、胆胺 磷脂 结论：
蛋白质可以转化成脂肪、固醇和磷脂； 脂肪几乎不能合成蛋白质；
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总之，蛋白质可以转化为糖和脂，而糖只能合成非必需aa，不能合成蛋白质，脂肪几乎不能合成蛋白质。
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思考题 1．蛋白质是怎样水解成氨基酸？ 2. 什么是氨肽酶？羧肽酶？ 3．氨基酸脱氨基后的碳链如何进入三羧酸循环。
2. 什么是氨肽酶？羧肽酶？ 3．氨基酸脱氨基后的碳链如何进入三羧酸循环。 4． 什么是氨基酸的脱羧基作用？ 5． 说明尿素形成的机理和意义
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