生化13蛋白质代谢Word下载.doc

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2.肠是消化的主要场所。

肠分泌的碳酸氢根可中和胃酸，为胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶、羧肽酶、氨肽酶等提供合适环境。

肠激酶激活胰蛋白酶，再激活其他酶，所以胰蛋白酶起核心作用，胰液中有抑制其活性的小肽，防止在细胞中或导管中过早激活。

外源蛋白在肠道分解为氨基酸和小肽，经特异的氨基酸、小肽转运系统进入肠上皮细胞，小肽再被氨肽酶、羧肽酶和二肽酶彻底水解，进入血液。

所以饭后门静脉中只有氨基酸。

三、内源蛋白的降解

1.内源蛋白降解速度不同，一般代谢中关键酶半衰期短，如多胺合成的限速酶－鸟氨酸脱羧酶半衰期只有11分钟，而血浆蛋白约为10天，胶原为1000天。

体重70千克的成人每天约有400克蛋白更新，进入游离氨基酸库。

2.内源蛋白主要在溶酶体降解，少量随消化液进入消化道降解，某些细胞器也有蛋白酶活性。

内源蛋白是选择性降解，半衰期与其组成和结构有关。

有人认为N－末端组成对半衰期有重要影响（N-末端规则），也有人提出半衰期短的蛋白都含有一个富含脯氨酸、谷氨酸、丝氨酸和苏氨酸的区域（PEST区域）。

如研究清楚，就可能得到稳定的蛋白质产品。

四、氨基酸的吸收

食用蛋白质后15分钟就有氨基酸进入血液，30到50分钟达到最大。

氨基酸的吸收与葡萄糖类似，有以下方式：

1.需要载体的主动转运，需要钠，消耗离子梯度的势能。

已发现6种载体，运载不同侧链种类的氨基酸。

2.基团转运，需要谷胱甘肽，每转运一个氨基酸消耗3个ATP，而用载体转运只需三分之一个。

此途径为备用的旁路，一般无用。

第二节脱氨和脱羧

氨基酸失去氨基称为脱氨，是机体氨基酸分解代谢的第一步。

绝大多数氨基酸先脱氨生成a－酮酸，再氧化或转化为其他物质。

有氧化脱氨和非氧化脱氨两类，前者普遍存在，后者存在于某些微生物。

一、氧化脱氨

（一）过程：

氨基酸在氨基酸氧化酶催化下脱氢生成亚氨基酸，再水解生成酮酸和氨。

脱下的氢由黄素蛋白传递给氧，生成过氧化氢，再分解为水和氧。

总反应如下：

2氨基酸+O2=2酮酸+2NH3

过氧化氢也可氧化酮酸生成脂肪酸和二氧化碳。

（二）有关酶

1.L-氨基酸氧化酶：

可催化多数氨基酸，但甘氨酸、侧链含羟基、羧基、氨基的氨基酸无效，需专门的酶。

以FAD或FMN为辅基，人的酶以FMN为辅基。

2.D-氨基酸氧化酶：

存在于肝、肾，以FAD为辅基。

3.氧化专一氨基酸的酶：

如甘氨酸氧化酶、D-天冬氨酸氧化酶、L-谷氨酸脱氢酶等。

后者重要，分布广泛，活力高，受别构调节，能量不足时激活，加快氧化。

以NAD或NADP为辅酶，不需氧，通过呼吸链再生。

在体外可用于合成味精。

二、非氧化脱氨

1.还原脱氨：

严格无氧时氢化酶催化生成羧酸和氨。

2.水解脱氨：

水解酶催化，生成a－羟酸和氨。

3.脱水脱氨：

丝氨酸和苏氨酸在脱水酶催化下生成烯，重排成亚氨基酸，自发水解生成酮酸和氨。

脱水酶以磷酸吡哆醛为辅基。

4.脱巯基脱氨：

半胱氨酸在脱硫氢基酶催化下脱去硫化氢，重排、水解，生成丙酮酸和氨。

5.氧化－还原脱氨：

两个氨基酸一个氧化，一个还原，脱去两个氨，生成酮酸和脂肪酸。

三、脱酰胺作用

谷氨酰胺酶和天冬酰胺酶可催化脱酰胺，生成相应的氨基酸。

此酶分布广泛，专一性强。

四、转氨基作用

1.定义：

指a－氨基酸和酮酸之间氨基的转移作用。

氨基酸的a－氨基转移到酮酸的酮基上，生成酮酸，原来的酮酸形成相应的氨基酸。

转氨作用普遍存在，除甘氨酸、赖氨酸、苏氨酸和脯氨酸外都参与转氨，对其分解及合成有重要作用。

2.转氨酶：

种类很多，多需要谷氨酸，对另一个氨基酸要求不严，以活力最大的命名。

其反应是可逆的，由浓度控制。

都含磷酸吡哆醛，乒乓机制。

吡哆醛还参与脱羧、脱水、脱硫化氢及消旋等反应。

五、联合脱氨

指脱氨与转氨联合，是氨基酸降解的主要方式，有两种方式：

1.氨基酸先转氨生成谷氨酸，再由谷氨酸脱氢酶脱去氨基。

普遍存在。

2.腺苷酸循环：

氨基转给谷氨酸，再生成天冬氨酸，与次黄嘌呤核苷一磷酸生成腺苷酸代琥珀酸，再裂解成腺苷酸和延胡索酸。

腺苷酸水解成次黄嘌呤核苷酸，放出氨；

延胡索酸水化、氧化再生草酰乙酸。

此途径主要存在于肌肉和脑，其腺苷酸脱氨酶活性较高。

肝脏谷氨酸脱氢酶活力高，但90％转化为天冬氨酸。

六、脱羧

少数氨基酸先脱羧生成一级胺。

此反应由脱羧酶催化，含磷酸吡哆醛，专一性强，每种酶只催化一种L-氨基酸。

此酶在各种组织中普遍存在，生成的胺有重要生理作用，如脑中谷氨酸脱羧生成的g－氨基丁酸是神经递质。

第三节氮的排泄

氨对机体有毒，特别是对脑。

血液中1％的氨即可使神经中毒。

水生动物可直接排氨，陆生动物排溶解度较小的尿素，卵生动物排不溶的尿酸。

一、氨的转运

（一）谷氨酰胺合成酶将氨与谷氨酸合成谷氨酰胺，消耗一个ATP。

谷氨酰胺中性无毒，容易通过细胞膜，进入血液运到肝脏后被谷氨酰胺酶分解，放出氨。

（二）肌肉通过葡萄糖-丙氨酸循环转运氨。

氨经谷氨酸转给丙氨酸，运到肝后再转氨生成谷氨酸。

丙酮酸异生为葡萄糖返回肌肉。

这样肌肉活动产生的丙酮酸和氨都得到处理，一举两得。

二、尿素的生成

1.在线粒体中氨甲酰磷酸合成酶I将氨和CO2合成氨甲酰磷酸，消耗2个ATP。

N-乙酰谷氨酸是此酶的正调节物。

酶II在细胞质，与核苷酸的合成有关。

2.氨甲酰磷酸与鸟氨酸形成瓜氨酸和磷酸，由鸟氨酸转氨甲酰酶催化，需镁离子。

3.瓜氨酸出线粒体，进入细胞质，与天冬氨酸生成精氨琥珀酸。

精氨琥珀酸合成酶需镁离子，消耗1个ATP的两个高能键。

4.精氨琥珀酸裂解酶催化其裂解，生成精氨酸和延胡索酸。

5.精氨酸酶催化水解生成鸟氨酸和尿素。

6.总反应为：

NH4++CO2+3ATP+Asp+2H2O=尿素+延胡索酸+2ADP+2Pi+AMP+Ppi

共除去2分子氨和1分子CO2，消耗4个高能键。

前两步在线粒体中进行，可避免氨进入血液引起神经中毒。

此途径称为尿素循环或鸟氨酸循环，缺乏有关酶会中毒死亡。

三、其他途径

爬虫和鸟排泄不溶的尿酸，可保持水，但耗能高。

具体见核酸代谢。

此外，蜘蛛排鸟嘌呤，某些鱼排氧化三甲胺，高等植物合成谷氨酰胺和天冬酰胺，储存体内。

第四节碳架氧化

20种氨基酸分别以5种物质进入三羧酸循环：

丙氨酸、丝氨酸、苏氨酸、甘氨酸、半胱氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、亮氨酸、赖氨酸和色氨酸生成乙酰辅酶A，精氨酸、组氨酸、谷氨酰胺、脯氨酸和谷氨酸生成a-酮戊二酸，甲硫氨酸、异亮氨酸、缬氨酸生成琥珀酰辅酶A；

苯丙氨酸和酪氨酸还生成延胡索酸；

天冬氨酸和天冬酰胺生成草酰乙酸。

分解主要在肝和肾进行，某些中间物可转化为糖、酮体及生物活性物质，见下节。

氨基酸脱羧形成胺后不能进入三羧酸循环。

一、乙酰辅酶A途径

（一）由丙酮酸生成乙酰辅酶A

1.丙氨酸：

由谷丙转氨酶转氨生成丙酮酸

2.丝氨酸：

脱水脱氨生成丙酮酸，由丝氨酸脱水酶催化，含磷酸吡哆醛。

3.甘氨酸：

可接受羟甲基，转变成丝氨酸。

由丝氨酸转羟甲基酶催化，以磷酸吡哆醛为辅基，甲烯基四氢叶酸为供体，需锰。

此途径主要作为丝氨酸的合成途径，甘氨酸的分解主要是作为一碳单位供体，由甘氨酸裂解酶裂解生成甲烯基四氢叶酸和二氧化碳及氨，次要途径是氧化脱氨生成乙醛酸，再氧化成甲酸或草酸。

甘氨酸与谷胱甘肽、肌酸、胆碱、嘌呤、卟啉的合成都有关系。

4.苏氨酸：

由苏氨酸醛缩酶裂解成甘氨酸和乙醛，乙醛可氧化成乙酸再生成乙酰辅酶A。

也可脱水生成a-酮丁酸，或脱去脱羧形成氨基丙酮。

5.半胱氨酸：

可转氨生成b-巯基丙酮酸，再由转硫酶脱去硫化氢生成丙酮酸。

也可先氧化成半胱氨酸亚磺酸，再转氨、脱去亚硫酸形成丙酮酸。

产生的硫化氢要氧化成亚硫酸，再氧化成硫酸，由尿排出。

（二）由乙酰乙酰辅酶A生成乙酰辅酶A

1.苯丙氨酸：

由苯丙氨酸-4-单加氧酶催化生成酪氨酸，消耗一个NADPH。

2.酪氨酸：

先转氨生成4-羟苯丙酮酸，再氧化、脱羧、开环，裂解成延胡索酸和乙酰乙酸。

延胡索酸进入三羧酸循环，乙酰乙酸由琥珀酰辅酶A活化生成乙酰乙酰辅酶A，硫解形成两个乙酰辅酶A。

3.亮氨酸：

先转氨、脱羧生成异戊酰辅酶A，再脱氢、末端羧化、加水生成羟甲基戊二酰辅酶A（HMGCoA），裂解成乙酰乙酸和乙酰辅酶A。

4.赖氨酸：

先由两条途径生成L-a-氨基己二酸半醛，其一是与a-酮戊二酸缩合成酵母氨酸，再放出谷氨酸；

其二是先脱去a氨基再环化、开环，将氨基转移到a位。

生成半醛后氧化成酸，转氨生成a-酮己二酸，脱羧生成戊二酰辅酶A，脱氢、脱羧形成巴豆酰辅酶A，最后水化、脱氢成乙酰乙酰辅酶A。

5.色氨酸：

较复杂，先氧化，依次脱去甲醛、丙氨酸，最后形成a-酮己二酸，生成乙酰乙酰辅酶A。

其11个碳原子共生成一个乙酰乙酰辅酶A，一个，4个二氧化碳和一个甲酸。

二、a-酮戊二酸途径，由精氨酸、组氨酸、谷氨酰胺、脯氨酸和谷氨酸5种。

1.精氨酸：

由精氨酸酶水解成鸟氨酸和尿素，再转氨生成谷氨酸g半醛，由脱氢酶氧化成谷氨酸，转氨或脱氨形成。

a-酮戊二酸。

2.组氨酸：

组氨酸分解酶脱去氨基形成尿刊酸，再水合、开环生成N-甲亚氨基谷氨酸，谷氨酸转甲亚氨酶催化转给四氢叶酸，形成谷氨酸。

3.谷氨酰胺：

可由谷氨酰胺酶水解；

可将酰胺转给a-酮戊二酸，生成两个谷氨酸；

也可转到a-酮戊二酸的g-羧基上，形成的g-酮谷酰胺酸可水解生成a-酮戊二酸。

4.脯氨酸：

先由脯氨酸氧化酶形成双键，再加水开环形成谷氨酸g半醛，用NAD氧化成谷氨酸。

三、琥珀酰辅酶A途径，有甲硫氨酸、异亮氨酸和缬氨酸。

1.甲硫氨酸：

与ATP生成S-腺苷甲硫氨酸，转甲基后水解，生成高半胱氨酸，在胱硫醚-b-合成酶催化下与丝氨酸合成胱硫醚，胱硫醚-g-分解酶催化脱去半胱氨酸和氨基，生成a-酮丁酸，脱羧成丙酰辅酶A，丙酰辅酶A羧化酶催化生成D-甲基丙二酰辅酶A，消旋酶生成L-型，变位生成琥珀酰辅酶A。

2.异亮氨酸：

转氨，脱羧生成a-甲基丁酰辅酶A，经b-氧化生成乙酰辅酶A和丙酰辅酶A，最后生成琥珀酰辅酶A。

3.缬氨酸：

转氨，脱羧形成异丁酰辅酶A，脱氢、水化后再水解，生成b-羟异丁酸，脱氢生成甲基丙二酸半醛，氧化为甲基丙二酰辅酶A，再变位生成琥珀酰辅酶A。

四、延胡索酸途径

苯丙氨酸和酪氨酸的部分碳链形成延胡索酸，另一部分为乙酰乙酸。

五、草酰乙酸途径

天冬酰胺酶催化生成天冬氨酸，再转氨生成草酰乙酸，进入三羧酸循环。

天冬酰胺酶可控制白血病。

六、生糖氨基酸和生酮氨基酸

生成乙酰乙酰辅酶A的苯丙氨酸、酪氨酸、亮氨酸、赖氨酸和色氨酸