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1、第五章 蛋白質(zhì)的分解代謝 第一節(jié) 蛋白質(zhì)化學(xué) （一）蛋白質(zhì) 1、什么是蛋白質(zhì)？ 蛋白質(zhì) (protein)是由許多氨基酸（ amino acid)通 過肽鍵相連形成的高分子含氮化合物。 2、主要元素： 碳 （ 50% 55%）、 氫 （ 6% 8%）、 氧 （ 19% 24%）、 氮 （ 13% 19%）； 次要元素：硫、磷、鐵、錳、鋅、碘。 一、 氨基酸 （二）組成蛋白質(zhì)的基本單位 氨基酸 (amino acids) 1、氨基酸（ AA） 的通式

2、2、特點(diǎn)： （ 1） 20種基本氨基酸中，除脯氨酸為亞氨基酸外，其余 19種均符合通式； （ 2）除甘氨酸的 R基為 H外，其余 19種 -碳原子為不對(duì)稱碳原子，有 L、 D型之分，但組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸均為 L型； （ 3）不同氨基酸的側(cè)鏈基團(tuán)不同。 C O O H R HCH 2 N L 氨基酸 3、氨基酸的分類 （根據(jù)側(cè)鏈基團(tuán)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)不同） （ 1）非極性疏水性 AA： R為疏水基團(tuán)，無極性。 Ala、 Val、 Leu、 Ile、 Met、 Phe、 Pro、 Trp 8種 （ 2）極性中性 AA： R不帶電荷，但顯極性。 Gl

3、y、 Ser、 Thr、 Tyr、 Cys、 Asn、 Gln7種 （ 3）酸性 AA： R可電離帶負(fù)電荷，有極性。 Glu、 Asp2種 （ 4）堿性 AA： R可電離帶正電荷，有極性。 Lys、 Arg、 His3種 4. 非標(biāo)準(zhǔn)氨基酸 4-羥脯氨酸、 5-羥賴氨酸、 -羧基谷氨酸和 6-氮甲基賴氨酸 5. 非蛋白質(zhì)氨基酸 -丙氨酸、 D-苯丙氨酸、同型半胱氨酸、鳥氨酸、 -氨基丁酸 （三）氨基酸的性質(zhì) 1、兩性電離性質(zhì) C O O C HR N H 3 兩 性 離子陰離子 陽離子 + C HR N H 3 C O O H + C O O

4、 C HR N H 2 H + H + O H O H pH pI p H p I p H p I 氨基酸分子中既有氨基又有羧基，氨基可以接受質(zhì)子 呈堿性，而羧基可以給出質(zhì)子呈酸性。所以氨基酸既有 酸性又有堿性，這一性質(zhì)稱為氨基酸的兩性性質(zhì)。 等電點(diǎn) 使某種氨基酸所帶正、負(fù)電荷數(shù)相等時(shí)溶液的 PH值。 2、 呈色反應(yīng) 氨基酸可以與其它物質(zhì)生成有特征顏色的化合物，利用這 些性質(zhì)可以定性或定量測(cè)定氨基酸，如茚三酮反應(yīng)。 3、與亞硝酸反應(yīng) 氨基酸能與亞硝酸反應(yīng)，生成羥基酸和水，并放出氮?dú)狻? 反應(yīng)定量完成，通過測(cè)定生成氮?dú)獾牧?，可?jì)算氨基酸的

5、 含量，此方法叫做范斯萊克（ Van Slyke）氨基氮測(cè)定法。 氨基酸在營養(yǎng)上可分為“必需氨基酸”和“非必需氨基 酸”兩類。 必需氨基酸：是指人體需要，但自己不能合成，或合成的速 度不能滿足機(jī)體需要必須由食物蛋白質(zhì)供給的氨基酸。 非必需氨基酸：是指體內(nèi)可以合成，或可由其它氨基酸轉(zhuǎn)變 而來，可以不必由食物供給的氨基酸。 人體的必需氨基酸有 9種，即：亮氨酸、異亮氨酸、纈 氨酸、賴氨酸、蘇氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、色氨酸和組氨 酸。有時(shí)也把半胱氨酸和酪氨酸稱為半必需氨基酸。 （四）氨基酸的營養(yǎng)價(jià)值 （ 1）紙色譜法 （五）氨基酸的分離 溶劑 前沿 原

6、點(diǎn) 半胱 組 精 絲 谷 丙 蛋 賴 苯丙 天 冬 異亮 溶 劑 移 動(dòng) 方 向 （ 2）薄層色譜法 圖 5-1 氨基酸紙層析圖譜 二、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu) （一）多肽的結(jié)構(gòu) 1、肽鍵與肽 肽鍵 (peptide bond)： 由一個(gè) AA的 -氨基與另一個(gè)氨酸的 -羧基脫水縮合生成的化學(xué)鍵。 O O H 2 N R H O CC H OH + R CC H OHN H 1 2 H 2 N R O CC H CC H OHN H 1 2R 肽 peptide： AA通過肽鍵相連形成的化合物 (二肽、三肽、寡肽和多肽 )。 寡肽 oligope

7、ptide ： 一般 10肽以下 多肽 polypeptide： 一般 10肽以上 多肽鏈： 由許多氨基酸借肽鍵相互連接而成的一種結(jié)構(gòu)。 氨基酸殘基： 多肽鏈中的氨基酸，由于參與肽鍵的形成，已非原來完整 的分子，稱為 。 多肽鏈有兩端： N末端、 C末端 天然存在的活性肽 類別：激素、抗菌素、輔助因子 實(shí)例：谷胱甘肽 (glutathione) 短桿菌肽 促甲狀腺素釋放因子 （ TRH） -天冬氨酰 -苯丙氨酸甲酯（甜味劑） 谷胱甘肽 谷胱甘肽在體內(nèi)參與氧化還原過程 ， 作為某些氧化還 原酶的輔因子 ， 或保護(hù)巰基酶 ， 或

8、防止過氧化物積累 。 （二）蛋白質(zhì)分子的一級(jí)結(jié)構(gòu) 1、 一級(jí)結(jié)構(gòu) (primary structure)： 指蛋白質(zhì)多肽鏈中氨基 酸的組成及排列順序。 2、一級(jí)結(jié)構(gòu)維系鍵： 肽鍵 和 二硫鍵 。 3、重要性：是蛋白質(zhì)空間構(gòu)象和特異生物學(xué)功能的基礎(chǔ)。 蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)的改變影響蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)和生 理功能，例如鐮刀狀細(xì)胞貧血病是血紅蛋白分子突變引起 的。正常人血紅蛋白由四條多肽鏈組成，兩條 鏈和兩條 鏈，共有 574個(gè)氨基酸。鐮刀狀細(xì)胞貧血病的血紅蛋白與正 常的血紅蛋白兩條 鏈完全相同，只是兩條 鏈上 N-端末端 開始的第 6位的氨基酸不同：正常血紅蛋白為谷氨酸，而鐮 刀狀細(xì)胞

9、貧血病為纈氨酸所代替。 （三）蛋白質(zhì)分子的空間構(gòu)象 蛋白質(zhì)的構(gòu)象 指蛋白質(zhì)分子中原子和基團(tuán)在三維空間上的 排列、分布及肽鏈的走向。 蛋白質(zhì)分子的構(gòu)象可分為二、三、四級(jí)結(jié)構(gòu)。 維持蛋白質(zhì)構(gòu)象的化學(xué)鍵： 次級(jí)鍵 （副鍵），由蛋白質(zhì)分子的主鏈和側(cè)鏈上的極性、非極 性和離子基團(tuán)等相互作用而形成的。 如：氫鍵、疏水鍵、離子鍵、范德華力、二硫鍵、配位鍵。 1、蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)是指在一級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，多肽鏈形成 的空間構(gòu)象。二級(jí)結(jié)構(gòu)的主要形式有 -螺旋、 -折疊、 -轉(zhuǎn) 角和無規(guī)則卷曲等。 蛋白質(zhì)的 -螺旋結(jié)構(gòu)多為右手螺旋。每 3.6

10、個(gè)氨基酸螺旋 轉(zhuǎn)一周，螺距為 0.54nm，每個(gè)氨基酸殘基的高度為 0.15nm。 在 -螺旋中相鄰螺旋間形成鏈內(nèi)氫鍵，維持 -螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn) 定。 -折疊 2、蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)多肽鏈在二級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步折疊盤旋形成的 更復(fù)雜的空間構(gòu)象，稱為蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu) 反映的是蛋白質(zhì)分子中所有原子的整體排列和空間關(guān)系。使蛋 白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的因素有：氫鍵、疏水相互作用、鹽鍵、二 硫鍵和配位鍵等。 3、蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu) 由兩條或兩條以上具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈結(jié)合而成的特定 結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)構(gòu)象稱為四級(jí)結(jié)構(gòu)。其中四級(jí)結(jié)構(gòu)中每個(gè)具有三 級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈稱為亞基。四級(jí)

11、結(jié)構(gòu)由幾個(gè)亞基組成，每個(gè)亞 基單獨(dú)存在時(shí)無生物活性，只有結(jié)合成完整的四級(jí)結(jié)構(gòu)才有生 物活性 。 三、 蛋白質(zhì)的性質(zhì) （一）兩性性質(zhì) 蛋白質(zhì)兩末端的氨基和羧基及側(cè)鏈中某些基團(tuán)在一定條 件下均可解離 . 蛋白質(zhì)的等電點(diǎn) ( pI):使某一蛋白質(zhì)分子所帶正負(fù)電荷數(shù) 相等 ,凈電荷為零時(shí)溶液的 PH值。 蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)沉淀、離子交換和電泳等基本原理均以 蛋白質(zhì)的兩性解離與等電點(diǎn)的特性為基礎(chǔ)。 P r C O O C O O HO H N H 3 + + P rP r C O O N H 2 H O2 H + O H H + 兩 性 離子陰離子 陽離子 p Ip I

12、p Ip H p H p H N H 3 + （二）高分子性質(zhì)，即膠體性質(zhì) 蛋白質(zhì)為分子量 1萬至 100萬的高分子物質(zhì) ,其在溶液中形成 的質(zhì)點(diǎn)直徑在 1-100nm膠體質(zhì)點(diǎn)范圍內(nèi)。 蛋白質(zhì)膠體穩(wěn)定的因素 :蛋白質(zhì)顆粒表面具水化層 蛋白質(zhì)顆粒表面帶同性電荷 去除這兩個(gè)穩(wěn)定因素 ,蛋白質(zhì)極易沉淀。 蛋白質(zhì)具有分子擴(kuò)散現(xiàn)象；布朗運(yùn)動(dòng)；可用超速離心法分 離蛋白質(zhì)；有較大的粘度，隨蛋白質(zhì)分子的水合作用和分子的 不對(duì)稱性增大而增大；不能透過半透膜，可用透析法純化蛋白。 （三）蛋白質(zhì)的變性 (denaturation) 1.概念

13、： 在某些理化因素的作用下，蛋白質(zhì)特定的空間構(gòu)象 發(fā)生改變或破壞，從而導(dǎo)致其生物學(xué)活性的喪失和一些理化 性質(zhì)的改變的現(xiàn)象，稱為蛋白質(zhì)的變性。 2.變性因素： 理：加熱、高壓、紫外線、超聲波、劇烈震蕩等 化：強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、重金屬離子、尿素、乙醇、丙酮等 3.變性的本質(zhì)： 蛋白質(zhì)分子空間構(gòu)象的改變或破壞（二硫鍵 和非共價(jià)鍵破壞），不涉及一級(jí)結(jié)構(gòu)改變或肽鍵的斷裂。 4.變性作用的特征：生物活性喪失；某些理化性質(zhì)改變（溶 解度降低，粘度增加，結(jié)晶能力消失，易被蛋白酶水解。） 5.變性作用的應(yīng)用舉例： 變性因素應(yīng)用于消毒及滅菌，制備、保存蛋白質(zhì)制劑需防止變性。 6.復(fù)

14、性：去除變性因素后，有些變性程度較輕的蛋白質(zhì)仍可 恢復(fù)或部分恢復(fù)其原有的構(gòu)象和功能。 許多蛋白質(zhì)的變性為不可逆變性。 變性的蛋白質(zhì)易于沉淀，而沉淀的蛋白質(zhì)不一定發(fā)生變性。 （四）蛋白質(zhì)顏色反應(yīng)（可做定性或定量測(cè)定） 1.茚三酮反應(yīng) 2.雙縮脲反應(yīng) 氨基酸無此反應(yīng) 3.酚試劑反應(yīng) 小結(jié) 蛋白質(zhì)的組成元素 . 氨基酸的通式 . 組成蛋白質(zhì)的氨基酸的種類 . 肽、多肽鏈、氨基酸殘基 . 蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)及空間構(gòu)象 . 蛋白質(zhì)的理化性質(zhì) ,如兩性游離、等電點(diǎn)及某些呈色反應(yīng)等 . 蛋白質(zhì)變性的理化因素和本質(zhì)及其在實(shí)踐中的作用 . 第五章 蛋白質(zhì)的分解代謝 第

15、二節(jié) 蛋白質(zhì)的降解和 消化吸收 細(xì)胞中的蛋白質(zhì)不斷降解和重新合成是所有生命形式中 的一個(gè)重要的生理過程。人體每日周轉(zhuǎn)蛋白質(zhì)的 1%2%， 其中主要是肌肉蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)降解生成的氨基酸有 75%80%被利用重新合成蛋白質(zhì)，其余轉(zhuǎn)變成其它物質(zhì)或 分解供能。人體從外界攝入的氮量與蛋白質(zhì)分解排除的氮量 相等稱為氮平衡，健康的成人一般處于氮平衡狀態(tài)。為了保 持健康，成人在正常情況下每日需要蛋白質(zhì) 30至 60克才能 保持氮平衡狀態(tài)。 一、 蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價(jià)值 組成蛋白質(zhì)的氨基酸有 20種，其中有一些氨基 酸人和動(dòng)物體內(nèi)不能合成，必須由食物供給稱為必 須氨基酸

16、。 對(duì)于人體必須氨基酸有 9種，即：纈氨酸、亮氨 酸、異亮氨酸、苯丙氨酸、蘇氨酸、色氨酸、賴氨 酸、蛋氨酸、組氨酸。此外精氨酸在兒童體內(nèi)合成 不足，稱為半必須氨基酸。 蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價(jià)值與其所含氨基酸的比例有關(guān)， 必須氨基酸組成比例越接近人體蛋白質(zhì)的組成，食 物的營養(yǎng)價(jià)值越高。由于不同食物蛋白質(zhì)氨基酸的 比例不同，所以將多種蛋白質(zhì)食物一起食用，可以 保證各種氨基酸的適當(dāng)比例，保持營養(yǎng)均衡。 例如谷類蛋白質(zhì)含賴氨酸較少而含色氨酸較多， 豆類蛋白質(zhì)與之相反，兩者混合食用可提高營養(yǎng)價(jià) 值。 （一）蛋白質(zhì)的降解作用 各種蛋白質(zhì)降解速率有很大的不同，它隨生理

17、需要而發(fā) 生改變。細(xì)胞中蛋白質(zhì)的降解速率也隨營養(yǎng)狀況和激素水平 而異。在營養(yǎng)缺乏的情況下，細(xì)胞提高蛋白質(zhì)的降解速率， 以維持必須的代謝過程的進(jìn)行。細(xì)胞不斷的從氨基酸合成蛋 白質(zhì)，同時(shí)又將一些蛋白質(zhì)分解成氨基酸。 二、 蛋白質(zhì)的降解 蛋白質(zhì)的這種周轉(zhuǎn)過程主要有三個(gè)功能： 第一，以蛋白質(zhì)形式貯存養(yǎng)分，并在代謝需要時(shí)將其分解， 這一過程主要發(fā)生在肌肉組織； 第二，去除對(duì)人體有害的異蛋白質(zhì)； 第三，通過去除多余的酶及調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)調(diào)節(jié)細(xì)胞的代謝。 因此，調(diào)控一種蛋白質(zhì)的降解速度與調(diào)控其合成速度對(duì) 細(xì)胞同樣重要。 鼠肝中某些酶的半衰期 酶 半衰期 （短半

18、衰期） 酶 半衰期 （長半衰期） 鳥氨酸脫羧酶 0.2(小時(shí) ) 醛縮酶 118(小時(shí) ) RNA聚合酶 1.3(小時(shí) ) 3-磷酸甘油醛 脫氫酶 130(小時(shí) ) 酪氨酸氨基轉(zhuǎn)移 酶 2.0(小時(shí) ) 細(xì)胞色素 b 130(小時(shí) ) 絲氨酸脫水酶 4.0(小時(shí) ) 乳酸脫氫酶 130(小時(shí) ) 磷酸烯醇式丙酮 酸羧化酶 5.0(小時(shí) ) 細(xì)胞色素 c 150(小時(shí) ) （二）溶酶體降解 細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)可在溶酶體內(nèi)降解。溶酶體中含 50多種水 解酶類，包括多種蛋白質(zhì)水解酶。溶酶體中酶的最適 pH為 5， 在細(xì)胞溶膠的 pH下溶酶體中的酶是無活性的，這可避免溶 酶體中的酶偶然泄漏對(duì)

19、細(xì)胞造成的破壞。溶酶體通過胞吞作 用攝取細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)。這些物質(zhì)被包裹在液泡中，并與溶酶 體融合而被降解。在營養(yǎng)充分的細(xì)胞中，溶酶體對(duì)蛋白質(zhì)的 降解是無選擇性的。 許多正常和病理過程都伴有溶酶體活性的增加，由于不 被使用、神經(jīng)切除或者外傷引起的肌肉損耗都是溶酶體活性 增高引起的。例如：在分娩后出現(xiàn)的子宮回縮，這個(gè)肌肉器 官的重量在 9天內(nèi)從 2kg減少到 50g。風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎就涉及溶 酶體的細(xì)胞外釋放，從而降解周圍組織。 （三）泛素 真核細(xì)胞蛋白質(zhì)可以不通過溶酶體降解，而通 過與泛素連接被降解。泛素是一個(gè)由 76個(gè)氨基酸組 成的蛋白質(zhì)，因存在廣泛且含量豐富而得名。泛素 經(jīng)

20、三步反應(yīng)與被降解的蛋白質(zhì)共價(jià)鍵相連接，使蛋 白質(zhì)攜帶了降解標(biāo)記。泛素連接的蛋白質(zhì)通過一個(gè) 依賴 ATP的過程被水解。 天然蛋白質(zhì)被選擇為降解蛋白質(zhì)與其 N端末端 有關(guān)。 N末端為天冬氨酸、精氨酸、亮氨酸、賴氨 酸和苯丙氨酸殘基的蛋白質(zhì)，半衰期只有 23分鐘； N末端為丙氨酸、甘氨酸、蛋氨酸、絲氨酸和纈氨 酸的蛋白質(zhì)，半衰期超過 10小時(shí)。這一規(guī)律稱為 N 末端規(guī)則。 三、蛋白質(zhì)的消化吸收 （一）胃的消化作用 食物中的蛋白質(zhì)必須經(jīng)過消化水解成氨基酸才能被人體 吸收。蛋白質(zhì)的消化從胃中開始，食物進(jìn)入胃后，胃黏膜分 泌胃泌素，在胃泌素的刺激下，胃壁細(xì)胞分泌鹽

21、酸，胃腺主 細(xì)胞分泌胃蛋白酶原。鹽酸使胃的 pH約為 1，在胃酸的作用 下，蛋白質(zhì)變性，多肽鏈伸展，使其更易水解。胃蛋白酶原 在自身催化作用下，從肽鏈氨基端去掉 42個(gè)氨基酸殘基變成 有活性的胃蛋白酶。在胃蛋白酶的催化下蛋白質(zhì)被水解成各 種多肽的混合物。 （二）小腸中的消化 蛋白質(zhì)在胃中消化后，同胃液一起進(jìn)入小腸，多肽的繼 續(xù)消化在小腸中進(jìn)行。胰腺分泌的碳酸氫根離子中和胃液中 的鹽酸，使 pH升高到 7以上。胰腺分泌胰蛋白酶原、胰凝乳 蛋白酶原、彈性蛋白酶原和羧肽酶原進(jìn)入腸道。胰蛋白酶原 被小腸細(xì)胞分泌的腸肽酶轉(zhuǎn)化成具有活性的形式。然后游離 的胰蛋白酶將其余的胰蛋白酶原轉(zhuǎn)化成胰蛋

22、白酶。同時(shí)，胰 蛋白酶也可以活化胰凝乳蛋白酶原、羧肽酶原和彈性蛋白酶 原。 胰腺以非活性酶原形式分泌各種消化酶，保護(hù) 自身細(xì)胞免受蛋白酶的破壞。胰腺還合成一種稱為 胰蛋白酶抑制劑的蛋白質(zhì)，它能有效阻止具有活性 的蛋白酶在胰腺細(xì)胞中的成熟以抵抗自身消化作用。 急性胰腺炎是一種由于胰腺分泌物進(jìn)入小腸的 正常通道受阻而引發(fā)的疾病。原因是胰腺分泌的蛋 白酶原在胰腺細(xì)胞中提前轉(zhuǎn)化成具有催化活性的蛋 白酶，使胰腺自身蛋白質(zhì)水解，從而引起極度的疼 痛和對(duì)胰腺器官的損害。 經(jīng)胃蛋白酶水解進(jìn)入小腸中的多肽，在胰蛋白酶、胰 凝乳蛋白酶、彈性蛋白酶、羧肽酶和氨肽酶

23、的共同作用下， 水解成游離氨基酸。在人體中，大部分來自動(dòng)物性食物的球 蛋白在腸道幾乎完全水解成氨基酸，但有些纖維蛋白如角蛋 白只被部分消化。有些植物性食物中的蛋白質(zhì)由于有不可消 化的纖維素外殼，不被消化。蛋白質(zhì)消化產(chǎn)生的游離氨基酸 被運(yùn)送到小腸表面的上皮細(xì)胞中，進(jìn)入小腸絨毛的毛細(xì)血管 輸送到肝臟。 第五章 蛋白質(zhì)的分解代謝 第三節(jié) 氨基酸的分解代謝 動(dòng)物體內(nèi)氨基酸以相同的方式進(jìn)行分解代謝，大多數(shù) 氨基酸在肝臟中進(jìn)行代謝。該過程產(chǎn)生的氨有一部分在一系 列不同生物合成過程中得到重新利用，多余的氨轉(zhuǎn)化成其它 物質(zhì)排除體外。肝外組織的過量氨以氨基酸的形式被運(yùn)送到 肝臟進(jìn)行代

24、謝。氨基酸首先脫去氨基形成酮酸和氨。 氨基酸脫去氨基主要有轉(zhuǎn)氨基作用、氧化脫氨基作用、 聯(lián)合脫氨基作用和非氧化脫氨基作用 。 （一）轉(zhuǎn)氨基作用 在轉(zhuǎn)氨酶的催化下， L--氨基酸的氨基可以轉(zhuǎn)移到 -酮 酸的碳原子上，形成新的 L--氨基酸和 -酮酸，這一過程稱 為轉(zhuǎn)氨基作用。 催化轉(zhuǎn)氨基反應(yīng)的酶稱為轉(zhuǎn)氨酶。細(xì)胞中含有大量不同 的轉(zhuǎn)氨酶，在動(dòng)物的心、腦、腎及肝臟中含量都很高。 一、 氨基酸的脫氨基作用 體內(nèi)重要的轉(zhuǎn)氨酶有谷丙轉(zhuǎn)氨酶（ GPT）和谷草轉(zhuǎn)氨酶 （ GOT），它們分別催化下列反應(yīng)。 C O O H C H 2 C C H N

25、H 2 C H 2 C O O H + C H 3 C O O H O G P T C O O H C H 2 C H 2 C O O H C O C H 3 C O O H + C H N H 2 C H 2 C O O H C O O H C H 2 C C H N H 2 C H 2 C O O H + C O O H O C O O H C H 2 C H 2 C O O H C O + C O O H C H 2 C H N H 2 C O O H GOT 在正常情況下，催化轉(zhuǎn)氨反應(yīng)的轉(zhuǎn)氨酶存在于細(xì)胞內(nèi)， 在血漿中的活性很低。當(dāng)組織受到炎癥損害時(shí)，細(xì)胞受損或 細(xì)胞膜的通透性

26、改變時(shí)，存在于細(xì)胞內(nèi)的轉(zhuǎn)氨酶即釋放入血 液，使血清轉(zhuǎn)氨酶活性升高。 如肝炎或其它肝病時(shí)血清內(nèi)谷丙轉(zhuǎn)氨酶（ GPT）活性增 加，心肌梗塞等心肌疾患時(shí)血清內(nèi)谷草轉(zhuǎn)氨酶（ GOT）活性 增加。臨床上用轉(zhuǎn)氨酶的活性作為診斷肝臟和心臟疾病的重 要指標(biāo)。 （二）氧化脫氨基作用 氨基酸在 L--氨基酸脫氫酶的催化下，脫去氨基生 成 -酮酸稱為氧化脫氨基作用。 最重要的酶是 L-谷氨酸脫氫酶，它可以 NAD+或 NADP+為氫的接受體，使谷氨酸氧化成 -酮戊二酸。 C O O H C H 2 C H N H 2 C H 2 C O O H + C O O H

27、C H 2 C H 2 C O O H C O H 2 O NAD NADH H+ + + 谷氨酸脫氫酶 N H 3+ （三）聯(lián)合脫氨基作用 在氨基酸脫氨作用中，轉(zhuǎn)氨基作用只能發(fā)生氨基 的轉(zhuǎn)移，而沒有真正氨基的脫落。在生物體中氨基酸 主要是通過聯(lián)合脫氨基作用脫去氨基。 聯(lián)合脫氨基作用有兩種方式，一種是轉(zhuǎn)氨基作用 與谷氨酸氧化脫氨反應(yīng)相偶聯(lián)，即通過轉(zhuǎn)氨基作用形 成谷氨酸，谷氨酸在谷氨酸脫氫酶的作用下脫去氨 基， 這一過程主要發(fā)生在肝臟。 +氨基酸 酮酸 酮戊二酸 谷氨酸 轉(zhuǎn)氨酶 谷氨酸脫氫酶 - + - N A D ( P ) H N A D ( P ) +

28、N H 3 H O2+ + H 另一種聯(lián)合脫氨基方式是轉(zhuǎn)氨基作用與次黃嘌呤核 苷酸（ IMP）循環(huán)相偶聯(lián)。這種方式通過轉(zhuǎn)氨基作用形 成天冬氨酸，在腺苷酸代琥珀酸合成酶的催化下，天冬 氨酸與次黃嘌呤核苷酸結(jié)合生成腺苷酸代琥珀酸，腺苷 酸代琥珀酸在裂合酶的催化下生成腺苷酸，腺苷酸水解 脫去氨基生成氨和次黃嘌呤核苷酸（圖 5-4）。生成的 次黃嘌呤核苷酸可以進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)反應(yīng)。這一過程主 要發(fā)生在腦中。 氨基酸 酮酸 酮戊二酸 谷氨酸 天冬氨酸 草酰乙酸 蘋果酸 延胡索酸 腺苷酸 腺苷酸代琥珀酸 次黃嘌呤核苷酸 - - - H O2 N H 3 氨基酸通過聯(lián)合脫氨基作用脫去氨

29、基生成 NH3，在哺 乳動(dòng)物中，氨在肝臟中轉(zhuǎn)變?yōu)槟蛩剡M(jìn)入血液，經(jīng)過腎臟排 除體外。 氨基酸 谷氨酸 尿素 循環(huán) 尿素 轉(zhuǎn)氨基 作用 氧化脫氨 基作用 酮 戊 二酸 酮 酸 L C O 2 N H 3 聯(lián)合 脫氨基作用 二、氨的代謝 尿素主要在肝臟中形成，形成后通過血液運(yùn)送到腎臟排 除體外。形成尿素是到達(dá)肝臟的氨的主要去向。人體中排除 氮的 80%到 90%是通過形成尿素排除的。氨在肝臟中轉(zhuǎn)變成 尿素是通過“尿素循環(huán)”形成的。這條循環(huán)途徑由克雷布斯 （ Hans Krebs）和它的學(xué)生在 1932年發(fā)現(xiàn)。 鳥 氨酸 精 氨酸 尿素 循環(huán) 精 氨琥珀酸 天 冬氨 酸

30、 瓜氨酸 氨基甲 酰磷 酸 延 胡索酸 細(xì)胞溶 膠 鳥 氨酸 瓜 氨酸 尿素 AT P AMP Pi PPi+ H O2 線粒 體 N H 3 A D PAT P +H 2 C O 3 2 + 2 谷氨酸 氨基酸 酮 戊 二酸 谷氨酸 尿素循環(huán)的反應(yīng)過程 尿素循環(huán)共有 5步反應(yīng)，前兩個(gè)反應(yīng)發(fā)生在肝臟的 線粒體中，后 3個(gè)反應(yīng)在肝臟的細(xì)胞溶膠中進(jìn)行。 尿素合成的第一步反應(yīng)是由氨、碳酸和 ATP合成氨 基甲酰磷酸，此反應(yīng)由存在于線粒體中的氨基甲酰合成 酶 催化。氨基甲酰合成酶有兩種，另一種氨基甲酰合 成酶 存在于細(xì)胞溶膠中，在嘧啶的生物合成中起催化 作用。

31、氨基甲酰合成酶 是尿素循環(huán)的關(guān)鍵調(diào)節(jié)酶，它 通過別構(gòu)效應(yīng)調(diào)節(jié)酶的活性，進(jìn)而調(diào)節(jié)尿素循環(huán)的反應(yīng) 速率。 N H 3 H C O 3 A T P A D P PiH 2 N C O + O P O 3 ++- 2 氨基甲酰合成酶 22 - + 尿素合成的第二個(gè)反應(yīng)是氨基甲酰磷酸將氨基 甲酰提供給鳥氨酸形成瓜氨酸，這個(gè)反應(yīng)發(fā)生在線 粒體中，由鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶催化。 N H 2 Pi H 2 N CO O P O 3 + +2 - C H C O O HH 2 N ( C H 2 ) 3 H 2 N CO N H 2C H C O O H ( C H 2 ) 3N H 瓜

32、氨酸形成后從肝臟的線粒體轉(zhuǎn)移到細(xì)胞溶膠中，在精 氨琥珀酸合成酶的催化下，與天冬氨酸結(jié)合形成精氨琥珀酸。 此反應(yīng)需要消耗 ATP。精氨琥珀酸在精氨琥珀酸裂解酶（也 稱精氨琥珀酸酶）的催化下生成精氨酸和延胡索酸，此反應(yīng) 是可逆反應(yīng)。 +C H +C H 2 N HN H 2 C O O H H O O C CO N H 2C H C O O H( C H 2 ) 3N HN H 2 C HC H 2 C O O H H O O C C N H 2C H C O O H( C H 2 ) 3N HN H 2 +A T P A M P P P i +H 2 NN HC HC H 2 C O O HH

33、 O O C C N H 2C H C O O H( C H 2 ) 3N HN H 2 + C N H 2C H C O O H( C H 2 ) 3N HN H 2 + C HC O O HH O O C C H 精氨酸在精氨酸酶的催化下水解生成尿素 和鳥氨酸，這是尿素合成的最后一個(gè)反應(yīng)。反 應(yīng)產(chǎn)生的鳥氨酸進(jìn)入肝細(xì)胞線粒體，進(jìn)行下一 次尿素循環(huán)反應(yīng)。 +N H 2H 2 N C N H 2 C H C O O H( C H 2 ) 3+H 2 N C N H 2 C H C O O H( C H 2 ) 3N H N H 2+ H O2 O H 2 N 三、氨基酸的脫羧基作用

34、 氨基酸的脫羧反應(yīng)普遍存在于動(dòng)物、植物及微 生物體內(nèi)，催化氨基酸脫羧反應(yīng)的酶稱為脫羧酶， 這類酶的輔酶為磷酸吡哆醛，但組氨酸脫羧酶不需 要輔酶。在動(dòng)物的肝、腎、腦中有氨基酸脫羧酶存 在，氨基酸脫羧酶的專一性很高，一般一種氨基酸 有一種脫羧酶。 在動(dòng)物體內(nèi)由氨基酸脫羧轉(zhuǎn)變而成的具有重要 生理功能的物質(zhì)主要有 -氨基丁酸、組胺、 5-羥色 胺、精胺、亞精胺（精脒）及兒茶酚胺類物質(zhì)。 N H N C H 2 C H 2 N H 2 N H C H 2OH C H N H 2 組胺 羥色胺5 C H 3 N H C H 2( ) 3 4( ) N H 2 N H 2 ( C H

35、 2 ) 4 N H N H 2( C H 2 ) 3 N H ( C H 2 ) 3 N H 2 亞精胺 精胺 C H 2 OH OH C H C O O H N H 2 C H 2 OH OH C H N H 2 C H OH OH C H N H 2O H C H OH OH C H N HO H C H 3 多巴 多巴胺 去甲腎上腺素 腎上腺素 -氨基丁酸（ GABA）是由谷氨酸脫羧產(chǎn)生的一種抑制 性神經(jīng)遞質(zhì)，它的合成不足可導(dǎo)致羊角風(fēng)發(fā)作。組胺由組氨 酸脫羧產(chǎn)生，它具有擴(kuò)張血管、降低血壓、促進(jìn)平滑肌收縮 及胃液分泌等作用。過敏反應(yīng)或燒傷時(shí)組胺大量釋放。在神 經(jīng)組織中它是感覺神

36、經(jīng)的一種遞質(zhì)，與周圍神經(jīng)的感覺與傳 遞有關(guān)。 5-羥色胺是由色氨酸轉(zhuǎn)變而成的神經(jīng)遞質(zhì)，它在神經(jīng)系 統(tǒng)的含量與神經(jīng)的興奮和抑制狀態(tài)有關(guān)，它是一種強(qiáng)血管收 縮劑。 多巴胺、去甲腎上腺素、腎上腺素稱為兒茶酚胺類物質(zhì)， 它們由酪氨酸脫羧產(chǎn)生，兒茶酚胺含量與血壓有關(guān)。帕金森 氏癥與體內(nèi)多巴胺合成不足相關(guān)，而腦內(nèi)多巴胺合成過多也 可能出現(xiàn)生理異常如精神分裂癥。 精胺和亞精胺來源于甲硫氨酸和鳥氨酸，多胺化合物能 促進(jìn)核酸和蛋白質(zhì)的生物合成，是細(xì)胞生長及分裂所必須的。 鳥氨酸脫羧酶是合成多胺的關(guān)鍵酶。腫瘤細(xì)胞及胚胎組織中 鳥氨酸脫羧酶活性高，多胺生成增加，使細(xì)胞生長和

37、分裂加 速。目前臨床上測(cè)定癌癥病人血、尿中多胺含量作為觀察病 情的指標(biāo)之一。 四、氨基酸碳骨架的代謝 在人體中，氨基酸分解代謝產(chǎn)生的能量只占人體所需能 量的 10%至 15%。動(dòng)物體內(nèi)用于合成蛋白質(zhì)的 20種氨基酸脫 去氨基后，碳骨架在酶的催化下氧化分解。脊椎動(dòng)物體內(nèi)氨 基酸的分解主要在肝臟中進(jìn)行，腎臟也比較活躍，肌肉中氨 基酸分解很少。雖然氨基酸的氧化分解途徑不同，但它們最 后只形成 5種產(chǎn)物進(jìn)入三羧酸循環(huán)。通過三羧酸循環(huán)氨基酸 的碳骨架可以進(jìn)入糖異生過程、酮體生成過程或被徹底氧化 成 CO2和 H2O。 20氨種氨基酸的分解產(chǎn)物如下圖： 檸檬 酸 循 環(huán) 草酰乙 酸 異

38、檸檬 酸 酮 戊 二酸 琥珀 酰輔 酶 A 延胡 索酸 乙酰 C o A 檸檬 酸 丙酮 酸 乙 酰乙 酸 纈 蛋 亮 氨酸 氨酸 氨酸 精 組 脯 谷 谷氨 酰胺 氨酸 氨酸 氨酸 氨酸 天 冬酰胺 天 冬 氨酸 天 冬 苯丙 酪 氨酸 氨酸 氨酸 甘 丙 絲 蘇 色 氨酸 氨酸 氨酸 氨酸 氨酸氨酸 半胱 氨酸異亮 氨酸 賴 亮 氨酸 氨酸蘇 亮 苯丙 賴 酪 氨酸 氨酸 氨酸 氨酸 色氨酸 葡 萄糖 C O 2 C O 2 C O 2 氨基酸分解生成檸檬酸循的中間產(chǎn)物進(jìn)入檸檬 酸循環(huán)，其中被降解為丙酮酸、 -酮戊二酸、琥珀 酰 CoA、延胡索酸或草酰乙酸的氨基

39、酸，可以作為 合成葡萄糖的前體，稱為生糖氨基酸；被降解為乙 酰 CoA或乙酰乙酸的氨基酸可以轉(zhuǎn)化為脂肪酸或酮 體，稱為生酮氨基酸。有些氨基酸既是生糖氨基酸 又是生酮氨基酸。 五、氨基酸代謝缺陷癥 氨基酸代謝途徑中的某種酶缺乏時(shí)所引起的疾 病稱為氨基酸代謝缺陷癥。氨基酸代謝缺陷癥與 DNA突變有關(guān)，是先天性遺傳疾病，這種代謝缺陷 屬于分子病。 先天性氨基酸代謝缺陷癥 病名 涉及的氨基酸代謝 途徑 臨床癥狀 代謝缺陷 精氨酸血和高 血氨癥 精氨酸和尿素循環(huán) 智力遲鈍，血中出現(xiàn)精氨酸及氨 缺乏精氨酸酶 鳥氨酸血和高 血氨癥 尿素循環(huán) 新生兒死亡、昏睡、驚劂和智力 遲鈍

40、缺乏氨甲酰磷酸合成 酶，鳥氨酸脫羧酶 高甘氨酸血癥 甘氨酸 嚴(yán)重的智力遲鈍 甘氨酸代謝系統(tǒng)疾患 異戊酸血癥 亮氨酸 新生兒嘔吐、酸中毒、昏睡及昏 迷，生存者智力遲鈍 缺乏異戊酰 -CoA脫氫 酶 高賴氨酸血癥 賴氨酸 智力遲鈍，同時(shí)某些非中 樞神經(jīng)系統(tǒng)不正常 缺乏賴氨酸 酮戊二 酸還原酶 苯丙酮尿癥和高苯丙 氨酸尿癥 苯丙氨酸 新生兒嘔吐，智力遲鈍以 及其它神經(jīng)疾患 缺乏苯丙氨酸 L-單加 氧酶 高胱氨酸尿癥 甲硫氨酸 智力遲鈍，眼疾患，血栓 栓塞，骨質(zhì)疏松、骨結(jié)構(gòu) 不正常 胱硫醚 --合酶缺乏 白化病 最普通的類型是眼、皮膚 白化，使頭發(fā)變?yōu)榘咨?皮膚呈粉色。非懼光，眼 睛缺少色素 缺失黑色素細(xì)胞的酪 氨酸酶