第十章 蛋白质的酶促降解及氨基酸的代谢
蛋白质的 水解
氨基酸的 代谢
氨基酸的分解
氨基酸的合成第一节 蛋白质的水解水解胞外酶氨基酸 吸收入作为 氮 源和能源进行代谢 。
蛋白质不能储备。
外源蛋白质
细胞内能有选择的降解,过期蛋白,，而不影响细胞的正常功能？
内源过期蛋白质水解 氨基酸
？
泛肽识别 并在 溶酶体 中水解
泛肽过期蛋白质泛肽 复合体溶酶体氨基酸泛肽被标记后的 内源蛋白质
50~500nm
各种水解酶双层膜游离于细胞质中，过于微小难以观察小分子单元溶酶体白细胞杀菌时被该细菌同样溶解白细胞杀菌、细胞自溶也与之有关提问,不同蛋白酶之间功能上区别可能有什么？
NH3+—
NH3+—
COO-
—
COO-—
外切 酶 —氨肽酶随机 内切 酶特定氨基酸间限制性内切 酶
外切 酶 —羧肽酶最终产物 — 氨基酸第二节 氨基酸的代谢
2.1 氨基酸的分解
A.脱氨基氨基酸
R C
H
N H 2
C O O H
？分解
NH3、尿素、尿酸
CO2,H2O,ATP合成其他合成
？四大物质、激素等
R C
H
N H 2
C O O H脱氨酶
NH3？
R C
H
N H 2
C O O H
O
O
α酮酸
L-谷氨酸脱氢酶 （专一催化谷氨酸脱氢分解及逆过程）
1.氧化脱氨
脱氨酶 ——脱氢氧化酶酶 —— L-氨基酸氧化酶,D-氨基酸氧化酶
CH
R
N H 3
C O O
+
- -
C NH
R
COO酶
2H+H+
亚氨基酸 不稳定
H2O+H+
水解加氧脱氢
NH4+ -
C O
R
COO
α-酮酸本应是 L-氧化酶（大多数氨基酸都是 L型），但该酶分布不普遍，
活力低（ pH=7)，作用小。
！？
提问,那种酶作用最重要？
2
有毒！
L-谷氨酸脱氢酶
NAD++H2O
COO
(CH
2
)
2
OC
COO
NADH+H++NH4+
α -谷氨酸 α -酮戊二酸
C O O
(C H
2
)
2
CH N H
3
C O O
+
谷氨酸 氧化脱氨若外环境 NH3大量进入细胞，或细胞内 NH3大量积累
α酮戊二酸大量转化
NADPH大量消耗
三羧酸循环中断，能量供应受阻，某些敏感器官
（如神经、大脑）功能障碍。
表现,语言障碍、视力模糊、昏迷、死亡。
三羧酸循环丙酮酸
α酮戊二酸氨中毒原理
L-谷氨酸脱氢酶
NAD++H2O
COO
(CH2)2
OC
COO
NADH+H++NH4+
α -谷氨酸 α -酮戊二酸
COO
(CH 2)2
CH NH 3
COO
+
2.转氨基作用
特点,a,可逆，受平衡影响
b,氨基大多转给了 α-酮戊二酸 （产物 谷氨酸 ）
转氨酶
CH
R1
NH 3
COO
+
-
α-氨基酸
CH
R2
O
COO-
α-酮酸
CH
R2
NH 3
COO
+
-
CH
R1
O
COO-
α-氨基酸α-酮酸逆过程交换三羧酸循环丙酮酸
α酮戊二酸提问,为什么多转给 α-酮戊二酸？
答案,来源有保证,谷氨酸可由氧化脱氨迅速降解产生
α-酮戊二酸 。
谷氨酸 氧化脱氨
L-谷氨酸脱氢酶
NAD++H2O
COO
(CH
2
)
2
OC
COO
NADH+H++NH4+
α -谷氨酸 α -酮戊二酸
C O O
(C H
2
)
2
CH N H
3
C O O
+
氧化脱氨 转氨基谷 — 某转氨酶
O（ 酮酸 ） NH4+(A)
转氨基制 谷氨酸
提示：肝细胞中转氨酶活力比其他组织高出许多，是血液的 100倍
抽血化验若转氨酶比正常水平偏高则有可能 肝组织受损破裂,肝细胞的转氨酶进入血液 。（结合乙肝抗原等指标进一步确定是什么原因引起的）
查肝功为什么要抽血化验转氨酶指数呢？
转氨基 本质上 没有真正脱氨。
产物反应物
3,联合脱氨 ———— 转氨 与 氧化脱氨 的联合谷氨酸
L-谷氨酸脱氢酶
α-酮戊二酸转氨酶
NH4+
α-氨基酸
NAD++H2Oα-酮酸
NH3 2H
由于两种酶活性强，分布广，动物体内大部分氨基酸 联合脱氨。
骨骼肌、心肌、肝脏和脑组织主要以 嘌呤核苷酸脱氨基为主。
NADH+H+
产物
-
N
N
N
N
R
NH C
H
C H
2
C O O
C O O
5 P`
-
腺苷酸琥珀酸
COO
CO
CH
2
COO
-
-
草酰乙酸嘌呤核苷酸联合脱氨基谷氨酸
α-酮戊二酸转氨酶
α-氨基酸
α-
酮酸
NH3 NH
3
O
COOH
CHNH3
CH2
COO-
+天冬氨酸
N
N
N
N
R
O H
5 P`
次黄苷酸
H2O
NH3
H2O
NAD+
NADH+H+
N
N
N
N
R
N H
2
5 P`腺苷酸
COOCH
CH COO
延胡索酸
C O OC HOH
C O OC H 2苹果酸 HH
谷 -草 转氨酶
H2O
反应物
4.谷氨酰胺和天冬酰胺的脱氨
？ 脱氨
H2O
NH3
C O O
(C H
2
)
2
CH N H
3
C O O
+
(C H
2
)
2
CH N H
3
C O O
C O N H
2
+
谷氨酰胺 谷氨酸天冬酰胺与之类似。
NH3何处去呢？
水解酶
(主要是肌肉 )
5.NH3的转运与排泄各组织细胞脱氨 NH
3
谷氨酸
α-酮戊二酸谷氨酸丙酮酸丙氨酸谷氨酰胺血液 肝脏脱氨，转化为 排泄形式提问,为什么以 谷氨酰胺、丙氨酸 转运氨呢？
答案,经济性高效（一举两得） 。
肌肉剧烈运动丙酮酸
NH3
丙氨酸糖异生 糖原脱氨蛋白质分解产能水生生物直接扩散脱氨 （ NH3）
哺乳、两栖动物排尿素各种生物根据安全、价廉的原则排氨。
直接排氨，毒性大，不消耗能量。转化为排氨形式越复杂，越安全，
但越耗能。
？ 体内水循环迅速,NH3浓度低，扩散流失快，
毒性小。
C O
NH 2
NH 2
？
体内水循环较慢,NH3
浓度较高，需要消耗能量使其转化为较简单，低毒的尿素形式。
尿素的形成 ——尿素循环部位 —— 肝脏细胞氨基酸 （外来的或自身的）
α-酮戊二酸
（转氨作用）谷氨酸谷氨酸
α酮戊二酸
NH4+ CO
2 2ADP+Pi+H+
2ATP
Pi鸟氨酸瓜氨酸氨甲酰磷酸
Pi
瓜氨酸转氨基 — 氨精氨琥珀酸
ATP
AMP+PPi
延胡索酸 鸟氨酸精氨酸
H2O
尿素
C O
NH 2
NH 2
消耗 4ATP能量
C O O
C HH
3
N
C H
2
C H
2
C H
2
N
H
C
N H
2
N H
2
+
+
-
+ OH
H
精氨酸 C O
NH 2
NH 2
C O O
C HH
3
N
H N
C H
2
C H
2
C H
2
-
+
+
H
2
鸟氨酸尿素但还需要较多数量的饮水来冲洗血液中的尿素含量。
N
NN
N
O
O
O
-
-
-
鸟类、爬虫排尿酸 均来自转 氨不溶于水，
毒性很小，
合成需要更多的能量。
提问,为什么这类生物如此排氨？
水循环太慢,保留水分同时不中毒 得付出高能量代价 。
高等植物,以 谷氨酰胺或天冬酰胺形式 储存氨,不排氨。
生酮氨基酸
(只能转化为脂肪）
6,α-酮酸的转化
(1)合成氨基酸 （合成代谢占优势时）
(2)进入三羧酸循环彻底氧化分解 !
(3)转化为糖及脂肪异柠檬酸柠檬酸延胡索酸苹果酸草酰乙酸
CoASH
三羧酸循环三羧酸循环乙酰 CoA
α - 酮戊二酸琥珀酰 C o A
乙酰乙酰 CoA
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丙酮酸精氨酸组氨酸谷氨酰胺脯氨酸谷氨酸异亮氨酸甲硫氨酸缬氨酸苯丙氨酸酪氨酸天冬酰胺谷氨酰胺除亮氨酸、赖氨酸外的氨基酸可由？ 转化为糖。
糖异生碳骨架的氧化（肝脏中）
异柠檬酸柠檬酸延胡索酸苹果酸草酰乙酸
CoASH
三羧酸循环乙酰 CoA
α-酮戊二酸琥珀酰 CoA
乙酰乙酰 CoA
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丙酮酸精氨酸组氨酸谷氨酰胺脯氨酸谷氨酸异亮氨酸甲硫氨酸缬氨酸苯丙氨酸酪氨酸天冬酰胺谷氨酰胺三羧酸循环 —
焚烧炉必需 —— 分解不可逆,缺乏碳骨架供给。
第二节 氨基酸的合成由糖代谢中间产物转化而来。
蛋白质 氨基酸非必需氨基酸
(10种 )
糖必需氨基酸
(10种 )
酮体动物
CO2+H2
O
戊糖磷酸途径葡萄糖葡糖 -6-磷酸
3磷酸 -甘油酸丙酮酸三羧酸循环乙醛酸循环核糖 -5-磷酸酵解组氨酸色氨酸苯丙氨酸酪氨酸丝氨酸半胱氨酸甘氨酸 亮氨酸异亮氨酸缬氨酸丙氨酸草酰乙酸
α-酮戊二酸天冬氨酸天冬酰胺甲硫氨酸苏氨酸微生物和植物可以合成所有类型氨基酸。
谷氨酸谷氨酰胺赖氨酸精氨酸脯氨酸
蛋白质的 水解
氨基酸的 代谢
氨基酸的分解
氨基酸的合成第一节 蛋白质的水解水解胞外酶氨基酸 吸收入作为 氮 源和能源进行代谢 。
蛋白质不能储备。
外源蛋白质
细胞内能有选择的降解,过期蛋白,，而不影响细胞的正常功能？
内源过期蛋白质水解 氨基酸
？
泛肽识别 并在 溶酶体 中水解
泛肽过期蛋白质泛肽 复合体溶酶体氨基酸泛肽被标记后的 内源蛋白质
50~500nm
各种水解酶双层膜游离于细胞质中，过于微小难以观察小分子单元溶酶体白细胞杀菌时被该细菌同样溶解白细胞杀菌、细胞自溶也与之有关提问,不同蛋白酶之间功能上区别可能有什么？
NH3+—
NH3+—
COO-
—
COO-—
外切 酶 —氨肽酶随机 内切 酶特定氨基酸间限制性内切 酶
外切 酶 —羧肽酶最终产物 — 氨基酸第二节 氨基酸的代谢
2.1 氨基酸的分解
A.脱氨基氨基酸
R C
H
N H 2
C O O H
？分解
NH3、尿素、尿酸
CO2,H2O,ATP合成其他合成
？四大物质、激素等
R C
H
N H 2
C O O H脱氨酶
NH3？
R C
H
N H 2
C O O H
O
O
α酮酸
L-谷氨酸脱氢酶 （专一催化谷氨酸脱氢分解及逆过程）
1.氧化脱氨
脱氨酶 ——脱氢氧化酶酶 —— L-氨基酸氧化酶,D-氨基酸氧化酶
CH
R
N H 3
C O O
+
- -
C NH
R
COO酶
2H+H+
亚氨基酸 不稳定
H2O+H+
水解加氧脱氢
NH4+ -
C O
R
COO
α-酮酸本应是 L-氧化酶（大多数氨基酸都是 L型），但该酶分布不普遍，
活力低（ pH=7)，作用小。
！？
提问,那种酶作用最重要？
2
有毒！
L-谷氨酸脱氢酶
NAD++H2O
COO
(CH
2
)
2
OC
COO
NADH+H++NH4+
α -谷氨酸 α -酮戊二酸
C O O
(C H
2
)
2
CH N H
3
C O O
+
谷氨酸 氧化脱氨若外环境 NH3大量进入细胞，或细胞内 NH3大量积累
α酮戊二酸大量转化
NADPH大量消耗
三羧酸循环中断，能量供应受阻，某些敏感器官
（如神经、大脑）功能障碍。
表现,语言障碍、视力模糊、昏迷、死亡。
三羧酸循环丙酮酸
α酮戊二酸氨中毒原理
L-谷氨酸脱氢酶
NAD++H2O
COO
(CH2)2
OC
COO
NADH+H++NH4+
α -谷氨酸 α -酮戊二酸
COO
(CH 2)2
CH NH 3
COO
+
2.转氨基作用
特点,a,可逆，受平衡影响
b,氨基大多转给了 α-酮戊二酸 （产物 谷氨酸 ）
转氨酶
CH
R1
NH 3
COO
+
-
α-氨基酸
CH
R2
O
COO-
α-酮酸
CH
R2
NH 3
COO
+
-
CH
R1
O
COO-
α-氨基酸α-酮酸逆过程交换三羧酸循环丙酮酸
α酮戊二酸提问,为什么多转给 α-酮戊二酸？
答案,来源有保证,谷氨酸可由氧化脱氨迅速降解产生
α-酮戊二酸 。
谷氨酸 氧化脱氨
L-谷氨酸脱氢酶
NAD++H2O
COO
(CH
2
)
2
OC
COO
NADH+H++NH4+
α -谷氨酸 α -酮戊二酸
C O O
(C H
2
)
2
CH N H
3
C O O
+
氧化脱氨 转氨基谷 — 某转氨酶
O（ 酮酸 ） NH4+(A)
转氨基制 谷氨酸
提示：肝细胞中转氨酶活力比其他组织高出许多，是血液的 100倍
抽血化验若转氨酶比正常水平偏高则有可能 肝组织受损破裂,肝细胞的转氨酶进入血液 。（结合乙肝抗原等指标进一步确定是什么原因引起的）
查肝功为什么要抽血化验转氨酶指数呢？
转氨基 本质上 没有真正脱氨。
产物反应物
3,联合脱氨 ———— 转氨 与 氧化脱氨 的联合谷氨酸
L-谷氨酸脱氢酶
α-酮戊二酸转氨酶
NH4+
α-氨基酸
NAD++H2Oα-酮酸
NH3 2H
由于两种酶活性强，分布广，动物体内大部分氨基酸 联合脱氨。
骨骼肌、心肌、肝脏和脑组织主要以 嘌呤核苷酸脱氨基为主。
NADH+H+
产物
-
N
N
N
N
R
NH C
H
C H
2
C O O
C O O
5 P`
-
腺苷酸琥珀酸
COO
CO
CH
2
COO
-
-
草酰乙酸嘌呤核苷酸联合脱氨基谷氨酸
α-酮戊二酸转氨酶
α-氨基酸
α-
酮酸
NH3 NH
3
O
COOH
CHNH3
CH2
COO-
+天冬氨酸
N
N
N
N
R
O H
5 P`
次黄苷酸
H2O
NH3
H2O
NAD+
NADH+H+
N
N
N
N
R
N H
2
5 P`腺苷酸
COOCH
CH COO
延胡索酸
C O OC HOH
C O OC H 2苹果酸 HH
谷 -草 转氨酶
H2O
反应物
4.谷氨酰胺和天冬酰胺的脱氨
？ 脱氨
H2O
NH3
C O O
(C H
2
)
2
CH N H
3
C O O
+
(C H
2
)
2
CH N H
3
C O O
C O N H
2
+
谷氨酰胺 谷氨酸天冬酰胺与之类似。
NH3何处去呢？
水解酶
(主要是肌肉 )
5.NH3的转运与排泄各组织细胞脱氨 NH
3
谷氨酸
α-酮戊二酸谷氨酸丙酮酸丙氨酸谷氨酰胺血液 肝脏脱氨，转化为 排泄形式提问,为什么以 谷氨酰胺、丙氨酸 转运氨呢？
答案,经济性高效（一举两得） 。
肌肉剧烈运动丙酮酸
NH3
丙氨酸糖异生 糖原脱氨蛋白质分解产能水生生物直接扩散脱氨 （ NH3）
哺乳、两栖动物排尿素各种生物根据安全、价廉的原则排氨。
直接排氨，毒性大，不消耗能量。转化为排氨形式越复杂，越安全，
但越耗能。
？ 体内水循环迅速,NH3浓度低，扩散流失快，
毒性小。
C O
NH 2
NH 2
？
体内水循环较慢,NH3
浓度较高，需要消耗能量使其转化为较简单，低毒的尿素形式。
尿素的形成 ——尿素循环部位 —— 肝脏细胞氨基酸 （外来的或自身的）
α-酮戊二酸
（转氨作用）谷氨酸谷氨酸
α酮戊二酸
NH4+ CO
2 2ADP+Pi+H+
2ATP
Pi鸟氨酸瓜氨酸氨甲酰磷酸
Pi
瓜氨酸转氨基 — 氨精氨琥珀酸
ATP
AMP+PPi
延胡索酸 鸟氨酸精氨酸
H2O
尿素
C O
NH 2
NH 2
消耗 4ATP能量
C O O
C HH
3
N
C H
2
C H
2
C H
2
N
H
C
N H
2
N H
2
+
+
-
+ OH
H
精氨酸 C O
NH 2
NH 2
C O O
C HH
3
N
H N
C H
2
C H
2
C H
2
-
+
+
H
2
鸟氨酸尿素但还需要较多数量的饮水来冲洗血液中的尿素含量。
N
NN
N
O
O
O
-
-
-
鸟类、爬虫排尿酸 均来自转 氨不溶于水，
毒性很小，
合成需要更多的能量。
提问,为什么这类生物如此排氨？
水循环太慢,保留水分同时不中毒 得付出高能量代价 。
高等植物,以 谷氨酰胺或天冬酰胺形式 储存氨,不排氨。
生酮氨基酸
(只能转化为脂肪）
6,α-酮酸的转化
(1)合成氨基酸 （合成代谢占优势时）
(2)进入三羧酸循环彻底氧化分解 !
(3)转化为糖及脂肪异柠檬酸柠檬酸延胡索酸苹果酸草酰乙酸
CoASH
三羧酸循环三羧酸循环乙酰 CoA
α - 酮戊二酸琥珀酰 C o A
乙酰乙酰 CoA
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丙酮酸精氨酸组氨酸谷氨酰胺脯氨酸谷氨酸异亮氨酸甲硫氨酸缬氨酸苯丙氨酸酪氨酸天冬酰胺谷氨酰胺除亮氨酸、赖氨酸外的氨基酸可由？ 转化为糖。
糖异生碳骨架的氧化（肝脏中）
异柠檬酸柠檬酸延胡索酸苹果酸草酰乙酸
CoASH
三羧酸循环乙酰 CoA
α-酮戊二酸琥珀酰 CoA
乙酰乙酰 CoA
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丙酮酸精氨酸组氨酸谷氨酰胺脯氨酸谷氨酸异亮氨酸甲硫氨酸缬氨酸苯丙氨酸酪氨酸天冬酰胺谷氨酰胺三羧酸循环 —
焚烧炉必需 —— 分解不可逆,缺乏碳骨架供给。
第二节 氨基酸的合成由糖代谢中间产物转化而来。
蛋白质 氨基酸非必需氨基酸
(10种 )
糖必需氨基酸
(10种 )
酮体动物
CO2+H2
O
戊糖磷酸途径葡萄糖葡糖 -6-磷酸
3磷酸 -甘油酸丙酮酸三羧酸循环乙醛酸循环核糖 -5-磷酸酵解组氨酸色氨酸苯丙氨酸酪氨酸丝氨酸半胱氨酸甘氨酸 亮氨酸异亮氨酸缬氨酸丙氨酸草酰乙酸
α-酮戊二酸天冬氨酸天冬酰胺甲硫氨酸苏氨酸微生物和植物可以合成所有类型氨基酸。
谷氨酸谷氨酰胺赖氨酸精氨酸脯氨酸
