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第七章蛋白质分解及氨基酸代谢 李春洋 温州医学院生物化学教研室 第一节蛋白质的消化、吸收与腐败 一、蛋白质的消化 蛋白质的消化是指在多种蛋白酶及肽酶的协同作用下，蛋白质在胃及肠道内水解为氨基酸或小肽后再被吸收的过程。 二、氨基酸的吸收与转运 蛋白质的消化产物主要是游离氨基酸及一些小肽（主要是二肽和三肽），可被小肠粘膜所吸收（在小肠粘膜中被肽酶水解为游离氨基酸）。 遗传学、转运实验和分子克隆研究证明：氨基酸主要通过小肠粘膜的刷状缘上的转运蛋白转运吸收。目前已证实的氨基酸转运蛋白至少有7种。 三、蛋白质的肠内腐败作用 肠道细菌的腐败作用是指未被消化的食物蛋白质及未被吸收的氨基酸和小肽在肠道细菌（主要是大肠杆菌）的作用下产生一系列产物的过程。 腐败作用是细菌本身的代谢过程，以无氧分解为主。 腐败产物中有些是有一定营养价值的，如维生素及脂肪酸等；而大多数腐败产物对人体有害，如胺类、氨、吲哚、硫化氢、酚类等。 （一）胺的生成 （二）酚类的生成 （三）吲哚及甲基吲哚的生成 （四）硫化氢的产生 （五）氨的生成 第二节蛋白质的降解 一、蛋白质合成与降解的平衡 二、蛋白质的生物半衰期 三、蛋白质降解的酶类和途径 （一）溶酶体途径 体内蛋白降解的溶酶体途径无需ATP的参与，故称为非ATP依赖性蛋白降解途径。 溶酶体是一种具有单层膜结构的细胞器，含有50多种水解酶，称为组织蛋白酶（最适pH偏酸性）。 通过这一途径降解的主要是一些膜结合蛋白、胞内长半衰期蛋白质及细胞外蛋白质。 （二）蛋白酶体途径 ATP-依赖的蛋白质降解机制既需要ATP，也需要泛素。 泛素是一种小分子蛋白质，普遍存在于所有真核细胞内，是许多细胞内蛋白质降解的标志。 参与此降解途径的蛋白水解酶的最适pH为7.8，称碱性蛋白酶类； 通过此途径降解的为异常蛋白质、损伤的蛋白质和细胞内短半衰期的蛋白质。 第三节氨基酸的一般代谢 在细胞内液、细胞外液及血液中，外源性氨基酸和内源性氨基酸这两种不同来源的氨基酸混合，共同构成机体的氨基酸代谢库。 氨基酸在体内的分布不均匀，其分解代谢过程主要在肝脏中进行，骨骼肌则是支链氨基酸分解的主要场所。 体内氨基酸的主要功能是合成蛋白质和多肽，也可以通过一定途径转变为其他的含氮物质。 氨基酸代谢库中氨基酸的来源与去路 一、氨基酸的脱氨基作用 （一）氧化脱氨基作用 1.氨基酸氧化酶 L-氨基酸氧化酶（辅酶为FMN）分布局限（仅限于肝和肾）、活性低、作用小。 D-氨基酸氧化酶（辅酶为FAD）在体内无作用底物，其生理意义不明，可能与降解来自肠菌的D-氨基酸有关。 2. L-谷氨酸脱氢酶 L-谷氨酸脱氢酶为不需氧脱氢酶，分布广（除肌肉外）、活性强、代谢上十分重要。 L-谷氨酸脱氢酶是唯一既能利用NAD+又能利用NADP+接受还原当量的酶。 （二）转氨基作用 转氨酶催化的反应是可逆的，平衡常数接近1.0，因此转氨基作用也是体内合成非必需氨基酸的重要途径。 1. 转氨酶 2. 转氨基作用的意义 转氨基作用可使剩余的氨基酸移去氨基得以降解，又可使不足的非必需氨基酸得以补充，有助于调节体内非必需氨基酸的种类和数量。 转氨基作用只是氨基的转移，并没有自由氨的生成。 由于转氨酶所催化的反应是可逆的，因而转氨基作用是氨基酸分解、合成及转变过程中的重要反应。 （三）联合脱氨基作用 1. 转氨基与 L-氧化脱氨基的偶联 2. 嘌呤核苷酸循环 （四）其他脱氨基方式 天冬氨酸在天冬氨酸酶的催化作用下直接脱氨基生成延胡索酸； 半胱氨酸在脱硫化氢酶的催化下脱硫化氢再脱氨基生成丙酮酸； 丝氨酸在脱水酶的催化下脱氨基生成丙酮酸； 苏氨酸在苏氨酸脱水酶的催化下脱氨基生成α-酮丁酸等。 二、氨的代谢 （一）氨的来源 组织器官中氨基酸的脱氨基作用 肾泌氨 肠道产氨 二、氨的转运 2. 丙氨酸-葡萄糖循环 （三）尿素的生成 在人体，尿素是氨代谢的最终产物，无毒性，水溶性强，可由肾脏排出。 组织产生的氨运至肝，与肠道吸收的氨一起合成尿素而解毒。正常人体80～90%的氨以尿素的形式排出。 尿素主要在肝中合成，其他器官如肾及脑等虽也能合成，但其含量极少。 1932年Hans Krebs等根据一系列实验，首先提出了尿素的鸟氨酸循环（尿素循环）。 由实验分析提出：鸟氨酸与 氨及CO2结合生成瓜氨酸，瓜 氨酸再结合一分子氨生成精 氨酸，精氨酸水解生成尿素 及鸟氨酸。 1. 鸟氨酸循环-尿素的合成过程 （1）氨甲酰磷酸的合成 （2）瓜氨酸的合成 （3）精氨酸的合成 （4）尿素的合成 尿素分子中的两个氮原子，其一来自氨，另一个来自天冬氨酸的氨基，而天冬氨酸又可以从草酰乙酸与其他氨基酸经转氨基作用生成。因此尿素分子中的两个氮都直接或间接来自多种氨基酸。 鸟氨酸循环过程 2. 鸟氨酸循环的一氧化