第 30章
蛋白质降解与氨基酸
的分解代谢
一、蛋白质的降解
构成生物细胞的主要成分蛋白质, 在生物体内总是
不断地进行着新陈代谢 。
（ 一 ） 细胞内部蛋白质的降解,
蛋白质的新陈代谢是很活跃的 。 一个体重 70
公斤的人, 吃一般膳食, 每天可有 400克的蛋白
质发生变化 。 其中四分之一被氧化降解或转变成
葡萄糖, 并由外源蛋白质补充, 四分之三在体内
进行再循环重新使用 。
1,细胞内蛋白质降解的意义,
★ 排除那些不正常的或失去功能的蛋白质；
★ 清除积累过多或不需要的酶或调节蛋白,
保证细胞代谢的有序性 。
2,细胞内蛋白质降解的机制,
（ 1）溶酶体无选择的降解蛋白质,
（ 2） 泛肽介导的有选择性的蛋白质降解,
★ Ubiquitin is an extremely well conserved
protein (identical in yeast & human!),
★ 76-residue & heat-stable
★ Protein ubiquitination is ATP-dependent
and catalyzed by three enzymes,E1,E2,
and E3,
2,外源蛋白质的消化与吸收
★ 蛋白质的降解和吸收主要在胃和肠道进行 。 参
与消化蛋白质的酶主要有胃蛋白酶, 胰蛋白酶,
胰凝乳蛋白酶, 以及一些肽酶 。 在胃和肠道蛋
白质被降解成氨基酸后, 由小肠粘膜细胞吸收,
进入血液, 被输送到肝脏, 氨基酸的分解代谢
主要在肝细胞中进行 。
★ 从食物中摄取的蛋白质除用于供给细胞生长,
更新和修复外, 也可以用于提供能量 。 每克蛋
白质在机体内氧化可提高能量 4千卡 。 正常情
况下, 蛋白质氧化降解所提供的能量仅占人体
需要量的 10－ 15％ 。
二、氨基酸的分解代谢
1.细胞中游离氨基酸的代谢去路主要包括,
⊙ 在外源蛋白质缺乏时，用于合成蛋白质。
⊙ 用于合成其他生物活性分子，如激素、黑色素和
辅酶等。
⊙ 转化成葡萄糖，维持血糖浓度，给大脑等组织提
供能量。
⊙ 彻底氧化分解供给能量。
2,氨基酸的分解代谢主要包括,
★ 氨基酸的脱氨基作用；
★ 氨的代谢；
★ 碳骨架的代谢。
(一 )氨基酸的脱氨基作用
? 氨基酸的脱氨主要有三种方式,
? 1.氧化脱氨；
? 2.转氨脱氨；
? 3.联合脱氨；
（二）氨的代谢
氨对有机体是有毒物质，尤其是高等动
物的大脑对氨非常敏感，血液中 1％的氨就
可引起中枢神经系统中毒，因此氨的转化
和排泄是生物机体维持正常生命活动所必
需的。根据动物对排泄氨的方式可分为 排
氨动物（如鱼类）, 排尿酸动物（如家禽、
鸟类和陆生爬虫类） 和 排尿素动物（如哺
乳动物） 。
1,机体内游离氨的转运
（ 1）在肌肉细胞中,丙酮酸 作为氨的受体形
成丙氨酸，经血液循环进入肝脏，再通过
联合脱氨作用，产生游离的氨，用于尿素
的合成。
（ 2）在有些组织中，游离的氨与谷氨酸结合，
形成谷氨酰胺,经血液循环进入肝脏。再
转化成游离的氨，用于尿素的合成。
2,尿素循环（ Urea Cycle ）
◆ 1932年,Hans Krebs and Kurt Henseleith发现，
哺乳动物体内尿素的合成是通过一个环式代谢
途径完成的，称为 尿素循环 。
◆ 尿素的合成在肝脏细胞中进行。
◆ 通过尿素循环合成的尿素，其分子中的两个氮
原子分别来自天冬氨酸和游离氨，碳原子来自
CO2。
◆ 尿素循环共 5步反应，消耗 4个高能磷酸键。
◆ 尿素循环的前两步反应在线粒体基质中进行，
其他反应在细胞质中进行。
（ 三） α-酮酸的代谢
20种氨基酸经脱氨产生的 20种 α -酮
酸通过不同的转化途径最终形成丙酮酸、
乙酰辅酶 A,草酰乙酸,α -酮戊二酸、
琥珀酸和延胡羧酸等进入 三羧酸循环,
进行彻底氧化或转化为其他物质。
Thanks
an isopeptide bond
Gly
Ubiquitinated target
proteins are degraded
in the proteosomes
but the ubiquitin
themselves unaffected!
E1,E2,E3
蛋
白
质
的
消
化
与
吸
收
胃分泌腺
腔壁细胞
胃 粘 膜
胰腺外分泌细胞
酶原颗粒
小肠绒毛
氨
基
酸
分
解
代
谢
的
策
略
氨基酸的氧化脱氨
氨基酸氧化酶
E-FP-2H+O2 E-FP+H2O2
氨基酸的转氨脱氨
联合脱氨作用
嘌呤核苷酸循环的联合脱氨作用
在骨骼肌、心肌、肝脏和大脑中的氨基酸
脱氨方式之一。
丙
酮
酸
的
转
运
作
用
谷氨酰胺的转运作用
The urea cycle takes place in the mitochondria
and cytosol of liver cells
α-
酮
酸
的
代
谢
蛋白质降解与氨基酸
的分解代谢
一、蛋白质的降解
构成生物细胞的主要成分蛋白质, 在生物体内总是
不断地进行着新陈代谢 。
（ 一 ） 细胞内部蛋白质的降解,
蛋白质的新陈代谢是很活跃的 。 一个体重 70
公斤的人, 吃一般膳食, 每天可有 400克的蛋白
质发生变化 。 其中四分之一被氧化降解或转变成
葡萄糖, 并由外源蛋白质补充, 四分之三在体内
进行再循环重新使用 。
1,细胞内蛋白质降解的意义,
★ 排除那些不正常的或失去功能的蛋白质；
★ 清除积累过多或不需要的酶或调节蛋白,
保证细胞代谢的有序性 。
2,细胞内蛋白质降解的机制,
（ 1）溶酶体无选择的降解蛋白质,
（ 2） 泛肽介导的有选择性的蛋白质降解,
★ Ubiquitin is an extremely well conserved
protein (identical in yeast & human!),
★ 76-residue & heat-stable
★ Protein ubiquitination is ATP-dependent
and catalyzed by three enzymes,E1,E2,
and E3,
2,外源蛋白质的消化与吸收
★ 蛋白质的降解和吸收主要在胃和肠道进行 。 参
与消化蛋白质的酶主要有胃蛋白酶, 胰蛋白酶,
胰凝乳蛋白酶, 以及一些肽酶 。 在胃和肠道蛋
白质被降解成氨基酸后, 由小肠粘膜细胞吸收,
进入血液, 被输送到肝脏, 氨基酸的分解代谢
主要在肝细胞中进行 。
★ 从食物中摄取的蛋白质除用于供给细胞生长,
更新和修复外, 也可以用于提供能量 。 每克蛋
白质在机体内氧化可提高能量 4千卡 。 正常情
况下, 蛋白质氧化降解所提供的能量仅占人体
需要量的 10－ 15％ 。
二、氨基酸的分解代谢
1.细胞中游离氨基酸的代谢去路主要包括,
⊙ 在外源蛋白质缺乏时，用于合成蛋白质。
⊙ 用于合成其他生物活性分子，如激素、黑色素和
辅酶等。
⊙ 转化成葡萄糖，维持血糖浓度，给大脑等组织提
供能量。
⊙ 彻底氧化分解供给能量。
2,氨基酸的分解代谢主要包括,
★ 氨基酸的脱氨基作用；
★ 氨的代谢；
★ 碳骨架的代谢。
(一 )氨基酸的脱氨基作用
? 氨基酸的脱氨主要有三种方式,
? 1.氧化脱氨；
? 2.转氨脱氨；
? 3.联合脱氨；
（二）氨的代谢
氨对有机体是有毒物质，尤其是高等动
物的大脑对氨非常敏感，血液中 1％的氨就
可引起中枢神经系统中毒，因此氨的转化
和排泄是生物机体维持正常生命活动所必
需的。根据动物对排泄氨的方式可分为 排
氨动物（如鱼类）, 排尿酸动物（如家禽、
鸟类和陆生爬虫类） 和 排尿素动物（如哺
乳动物） 。
1,机体内游离氨的转运
（ 1）在肌肉细胞中,丙酮酸 作为氨的受体形
成丙氨酸，经血液循环进入肝脏，再通过
联合脱氨作用，产生游离的氨，用于尿素
的合成。
（ 2）在有些组织中，游离的氨与谷氨酸结合，
形成谷氨酰胺,经血液循环进入肝脏。再
转化成游离的氨，用于尿素的合成。
2,尿素循环（ Urea Cycle ）
◆ 1932年,Hans Krebs and Kurt Henseleith发现，
哺乳动物体内尿素的合成是通过一个环式代谢
途径完成的，称为 尿素循环 。
◆ 尿素的合成在肝脏细胞中进行。
◆ 通过尿素循环合成的尿素，其分子中的两个氮
原子分别来自天冬氨酸和游离氨，碳原子来自
CO2。
◆ 尿素循环共 5步反应，消耗 4个高能磷酸键。
◆ 尿素循环的前两步反应在线粒体基质中进行，
其他反应在细胞质中进行。
（ 三） α-酮酸的代谢
20种氨基酸经脱氨产生的 20种 α -酮
酸通过不同的转化途径最终形成丙酮酸、
乙酰辅酶 A,草酰乙酸,α -酮戊二酸、
琥珀酸和延胡羧酸等进入 三羧酸循环,
进行彻底氧化或转化为其他物质。
Thanks
an isopeptide bond
Gly
Ubiquitinated target
proteins are degraded
in the proteosomes
but the ubiquitin
themselves unaffected!
E1,E2,E3
蛋
白
质
的
消
化
与
吸
收
胃分泌腺
腔壁细胞
胃 粘 膜
胰腺外分泌细胞
酶原颗粒
小肠绒毛
氨
基
酸
分
解
代
谢
的
策
略
氨基酸的氧化脱氨
氨基酸氧化酶
E-FP-2H+O2 E-FP+H2O2
氨基酸的转氨脱氨
联合脱氨作用
嘌呤核苷酸循环的联合脱氨作用
在骨骼肌、心肌、肝脏和大脑中的氨基酸
脱氨方式之一。
丙
酮
酸
的
转
运
作
用
谷氨酰胺的转运作用
The urea cycle takes place in the mitochondria
and cytosol of liver cells
α-
酮
酸
的
代
谢
