83蛋白质和氨基酸代谢.doc

第三节 蛋白质和氨基酸代谢 在生物体的新陈代谢中，蛋白质的代谢占十分重要的地位。人和动物需要不断从食物中摄入蛋白质，才能使体内的蛋白质得到不断的更新。但食物中的蛋白质必须先水解为氨基酸才能被生物体利用；蛋白质与非蛋白质之间的相互转化，也需要经过氨基酸才能实现，因此氨基酸代谢是新陈代谢的一个很重要的方面。 一、蛋白质的酶促降解 1、蛋白质的酶促降解 蛋白质的酶促降解是指蛋白质在其相应水解酶的催化作用下，肽键断裂，经逐步水解，最后生成氨基酸的过程。 2、蛋白质的水解酶类 蛋白质的水解酶类能水解蛋白质分子中多肽链肽键的一类酶的总称，对水解肽键的位置和形成肽键的氨基酸残基有一定选择性。 （1） 按蛋白质水解酶的分布分类：胞内蛋白质水解酶；胞外蛋白质水解酶 （2） 来源：动物蛋白酶、植物蛋白酶和微生物蛋白酶 （3） 最适pH值：酸性，2~5；中性，7左右；碱性，9.5~10.5 （4） 切割位点：肽链内切酶，胰蛋白酶、糜蛋白酶、胃蛋白酶、弹性蛋白酶；肽链端解酶（肽链外切酶），羧肽酶、氨肽酶。 （5） 水解酶的活性中性和作用特点：丝氨酸水解酶；半胱氨酸蛋白酶；金属蛋白酶。 3、蛋白质的水解过程及产物 蛋白质→蛋白胨→多肽→氨基酸 氨基酸在体内的转化：人体从食物中摄取的氨基酸为外源氨基酸；组织蛋白质降解产生的氨基酸和体内合成的氨基酸为内源氨基酸。氨基酸代谢在蛋白质代谢中处于枢纽位置。 二、氨基酸的一般代谢 氨基酸分解代谢的途径有两条：脱氨基作用和脱羧基作用。脱氨基作用是氨基酸分解代谢的主要途径。 1、氨基酸的脱氨基作用(deamination) L-谷氨酸氧化脱氨基作用线粒体基质中存在L-谷氨酸脱氢酶，该酶催化L-谷氨酸氧化脱氨生成a-酮戊二酸，反应可逆。L-谷氨酸脱氢酶属不需氧脱氢酶，辅酶是NAD+或NADP+，特异性强，分布广泛，肝脏中含量最为丰富，其次是肾、脑，心、肺等，骨骼肌中最少。L-谷氨酸脱氢酶是别构酶；由六个相同的亚基组成，分子质量为330,000。ATP、GTP是其别构抑制剂，而ADP、GDP是别构激活剂。一般情况下，反应偏向于谷氨酸的合成，但当谷氨酸浓度高，氨浓度低时，则有利于a-酮戊二酸的生成，即催化L-谷氨酸氧化脱氨。 ⑵、转氨基作用 转氨基作用是在转氨酶的催化下，a-氨基酸的氨基转移到a-酮酸的酮基上，生成相应的氨基酸，原来的氨基酸则转变为a-酮酸。 转氨酶分布广泛，除赖、苏、脯、羟脯氨酸外（例如，由于相应于赖氨酸的a-酮酸不稳定，所以赖氨酸不能通过转氨作用生成），体内大多数氨基酸都可以经转氨基作用生成。转氨基作用的平衡常数接近1.0，为可逆反应，因此也是体内合成非必需氨基酸的重要途径。 AST和ALT都是细胞内酶，正常人血清中含量甚微，若因疾病造成组织细胞破损或细胞膜通透性增加，则它们在血清中的浓度大大增高，例如，心肌梗死患者血清AST常升高，传染性肝炎患者可表现为血清ALT升高，所以，临床上两者可分别作为判断这两个组织功能正常与否的辅助指标。但如表-4所示，因其它组织中也含有一定量的此酶活性，故在分析这两个指标时仍需结合临床具体情况注意其非特异性问题。 转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛(含维生素B6)，起着传递氨基的作用磷酸吡哆胺在转氨酶的作用下，以相同的方式，把来自氨基酸的氨基转递给a-酮戊二酸，生成谷氨酸，而磷酸吡哆胺又再恢复成磷酸吡哆醛。磷酸吡哆醛作为转氨酶的辅酶参与转氨反应，其机制类似于打乒乓球，即：底物的一部分转移给酶，然后经酶转给另一个底物。 故称为乒乓反应机制。转氨反应总的结果可用下式表示： 经上述的转氨基作用，a—酮戊二酸可以接收许多氨基酸中的氨基形成谷氨酸。 联合脱氨基作用 上述转氨基作用虽然是体内普遍存在的一种脱氨基方式，但它仅仅是将氨基转移到a-酮酸分子上生成另一分子氨基酸，从整体上看，氨基并未脱去。而氧化脱氨基作用仅限于L-谷氨酸，其它氨基酸并不能直接经这一途径脱去氨基。事实上，体内绝大多数氨基酸的脱氨基作用，是上述两种方式联合的结果，即氨基酸的脱氨基既经转氨基作用，又通过L-谷氨酸氧化脱氨基作用，是转氨基作用和谷氨酸氧化脱氨基作用偶联的过程，这种方式称为联合脱氨基作用。这是体内主要的脱氨基方式，反应可逆，也是体内合成非必需氨基酸的重要途径。 ⑷、 嘌吟核苷酸循环 骨骼肌中谷氨酸脱氢酶活性很低，氨基酸可通过嘌呤核苷酸循环而脱去氨基，这可能是骨骼肌中的氨基酸主要的脱氨基方式。 氨基酸通过转氨基作用生成的天冬氨酸，后者再和次黄嘌呤核苷酸(IMP)反应生成腺苷酸代琥珀酸，然后裂解出延胡索酸，同时生成腺嘌呤核苷酸(AMP)，AMP又在腺苷酸脱氨酶催化下脱去氨基，最终完成了氨基酸的脱氨基作用。IMP可以再参加循环。由此可见，嘌吟核苷酸循环实际上也可以看成是另一种形式的联合脱氨基作用。 非氧化脱氨基