第十章 蛋白质的降解和氨基酸代谢
本章要点
一、 蛋白质的酶促降解作用 ? 蛋白质的消化和吸收
食物蛋白质的消化从胃开始；胃蛋白酶
食物进入胃，胃窦和十二指肠G细胞分泌胃泌素
胃腺 主细胞 肠
盐酸pH1.5-2.5 胃蛋白酶 蠕动
食糜进入小肠，十二指肠和空肠分泌胰泌素；十二指肠释放肠促胰酶肽
胰腺和胆道 胰腺
碳酸氢盐和水pH7.0
肠粘膜细胞 肠激酶
肽酶：氨肽酶、二肽酶、羧肽酶 食物蛋白?胃，pepsin作用为小肽?
小肠，trypsin、chymotrypsin作用为更小短肽，肠黏膜的dipeptidase、aminopeptidase和胰脏分泌的carboxypeptidase彻底水解为各种AA?肠壁细胞?肝脏?血液?组织、细胞。肠粘膜上皮细胞可吸收氨基酸和小分子肽 吸收的两种方式：
2 主动转运：专一性载体和依赖Na+的转运系统，消耗ATP 2 γ-谷氨酰基循环：谷胱甘肽，每转运一个氨基酸消耗3分子 ? 蛋白水解酶类及其作用特点 2 丝氨酸蛋白酶： 2 半胱氨酸蛋白酶： 2 酸性蛋白酶： 2 金属蛋白酶： 几种常见的蛋白水解酶
酶 位点（或底物） 胰蛋白酶(Trypsin) Lys,Arg的羧基端
胰凝乳(糜)蛋白酶(Chymotrypsin) Phe,Trp,Tyr的羧基端 胃蛋白酶(Pepsin) Phe,Trp,Tyr的氨基端 氨肽酶(aminopeptidase) 肽的氨基端 羧肽酶(carboxypeptidase) 肽的羧基端 二肽酶(dipeptidase) 二肽
弹性蛋白酶(elastase) 各种脂肪族AA形成的肽 二、 氨基酸的一般代谢 氨基酸的分解一般有三步： 2 脱氨基
2 氨与天冬氨酸的氮原子结合，形成尿素、排放 2 氨基酸的碳骨架（α-酮酸）转化为一般的代谢中间物 ? 脱氨基作用 2 氧化脱氨基作用
谷氨酸脱氢酶在动植物和微生物中普遍存在
别构酶：ATP、GTP、NADH抑制；ADP、GDP激活 可逆反应
工业发酵生产味精
氨基酸氧化酶：黄素蛋白、催化脱氨，产生α-酮酸、NH4+、H2O2、不重要 2 转氨基作用
除甘氨酸、赖氨酸、苏氨酸和脯氨酸外
谷草转氨酶（GOT）：心脏中活力最大、其次为肝脏 谷丙转氨酶（GPT）：肝脏中活力最大 心肌梗死、心肌炎患者，血清中GOT异常升高 急性传染性肝炎，血清中GPT、GOT异常升高 辅基为磷酸吡哆醛 2 联合脱氨基作用
转氨作用偶联AMP循环脱氨作用：骨骼肌、心脏、肝脏和脑组织的主要脱氨方式 2 非氧化脱氨基作用 脱水脱氨：丝氨酸 脱硫化氢脱氨：半胱氨酸 直接脱氨： ? 脱羧基作用 氨基酸脱羧酶
胺类物质：生理活性物质
谷氨酸 → γ-氨基丁酸：抑制性神经递质 天冬氨酸 → β-丙氨酸：泛素的组分 组氨酸 → 组胺：血管舒张剂 酪氨酸 → 酪胺：血压升高 ? 氨的代谢 氨是强烈的神经毒物
高浓度氨消耗α-酮戊二酸，三羧酸循环无法进行，脑功能障碍 肝昏迷 2 人体内氨主要在肝脏中生成尿素：鸟氨酸循环 排尿酸动物：鸟类、某些爬虫类 排尿素动物：两栖类和哺乳类 鱼类：直接排泄
2 氨在血液中的运输形式主要是丙氨酸和谷氨酰胺 谷氨酰胺合成酶：大脑、肝脏、肌肉 合成蛋白质的原料；氨的运输和储藏形式 植物中，以天冬酰胺的形式 ? α-酮酸的代谢 2 合成非必需氨基酸 α-酮戊二酸还原氨基化作用
谷氨酰胺合成酶 2 转变为糖和酮体
生糖氨基酸：Gly、 Ala、Ser、 Cys、Val、His、Arg、Met、Pro、Glu、Gln、Asp、Asn 生酮氨基酸：Leu、Lys
生糖生酮氨基酸：Ile、Thr、Trp、Phe、Tyr 2 氧化产生能量（图10-3） 三、 氨基酸合成代谢概要 高等植物能合成20种氨基酸
人不能合成：Lys、Trp、Phe、Val、Met、Leu、Ile、Thr Arg、His：合成不足
蛋白质营养价值的高低取决于其必需氨基酸种类是否齐全、各种氨基酸组成和数量及比例是否与人体蛋白质接近。
动物蛋白营养价值高于植物蛋白 合成途径分为6条： 2 谷氨酸类型： 2 丝氨酸类型： 2 天冬氨酸类型： 2 丙酮酸类型： 2 芳香族类型： 2 组氨酸类型：
四、由氨基酸合成多种生命物质 1．Tyr合成肾上腺素等
2．Tyr合成吲哚乙酸：(IAA)是第一个作为生长素为人们所认识的物质,在高等植物中普遍存在。吲哚乙酸促进细胞扩展,有利于根形成这样的形态发生过程。它是在自然界中发现的唯一生长素,但是它容易被氧化,而且在光中也不稳定,因而,出现在这些细胞中的实际浓度非常低。如果植物组织或外植体本身能产生足够的吲哚乙酸(IAA),在培养基中再加入IAA,就可能无效,甚至会起抑制作用。在组织培养快速繁殖中,通常使自用合成的生长素,如萘乙酸(NAA)、吲哚丁酸(IBA)等。英国科学家最新发现，吲哚乙酸具有抗癌功能，有望用于研制抗癌新药 3．Arg合成磷酸肌酸
4．His合成组胺：组胺酸脱羧生成组胺，组胺在体内广泛分布，主要存在于肥大细胞中。组胺是一种强烈的血管舒张剂，能增加毛细血管的通透性。创伤性休克或炎症病变部位可有组胺释放。组胺还可以刺激胃蛋白酶及胃酸的分泌。
5．鸟氨酸合成腐胺、亚精胺、精胺
6．Glu合成GABA：谷氨酸脱羧基生成γ-氨基丁酸（GABA）,由谷氨酸脱羧酶催化，此酶在脑组织活性很高，所以脑中GABA的含量较多。GABA 是抑制性神经递质。 7．Cys合成牛磺酸：结合胆汁酸的组成成分 蛋白质消化相关疾病
1．急性胰腺炎（Acute pancteatitis）约70％的人胆胰管共同开口于Vater壶腹，由于多种原因，包括壶腹部结石、蛔虫或肿瘤压迫而阻塞，或胆道近段结石下移，造成Oddi括约肌炎性狭窄，或胆系结石及其炎症
引起括约肌痉挛水肿，或十二指肠乳头炎、开口纤维化，或乳头旁十二指肠憩室等，均使胆汁不能通畅流入十二指肠内，而返流至胰管内，胰管内压升高，致胰腺腺泡破裂，胆汁胰液及被激活的胰酶渗入胰实质中，具有高度活性的胰蛋白酶进行“自我消化”，发生胰腺炎。 2．食物蛋白过敏
菠萝过敏：三种有害物质带来的过敏反应。
甙类：这是一种有机物，对人的皮肤、口腔黏膜有一定的刺激性，吃了未经处理的生菠萝后，口腔会觉得发痒。
菠萝蛋白酶：这是一种蛋白质水解酶，有很强的分解纤维蛋白的作用。有的人对这种蛋白酶有过敏反应，吃后15分钟到1小时发病，会出现阵发绞痛、恶心、呕吐、皮肤潮红发痒、荨麻疹、头痛等症状，严重的还会发生呼吸困难及休克。
5—羟色胺：这是一种含氨的有机物，可以使血管强烈收缩和使血压升高，所以菠萝吃多了的直接反应就是头痛。
自然界还有许多排氨方式，蜘蛛以鸟嘌呤作为氨基氮的排泄方式；许多鱼类以氧化三甲胺排氮；高等植物则以Gln和Asn的形式把氨基氮储存于体内。
十二、芳香族氨基酸代谢与遗传疾病
1、 苯丙酮尿症（Phenylketonuria,PKU） ：此病是人类在出生数个月以后，出现以智力障碍、脑电波异常、头发细黄、皮肤色浅，尿有“发霉”臭味等主要病征的常染色体单基因隐性遗传病。
苯丙氨酸在正常人中可以在苯丙氨酸羟化酶的作用下转变为酪氨酸，酪氨酸再转化成黑色素。但在某些人中由于不能形成苯丙氨酸羟化酶，苯丙氨酸只能在苯丙氨酸转氨酶的作用下变为苯丙酮酸，由尿中排出。同时，血液中苯丙氨酸太多，抑制酪氨酸转变成黑色素。有此代谢障碍的人比正常人形成的色素少，但并不是一个完全的白化病人，因为这种人可以利用膳食中现成的酪氨酸转化为黑色素。
过多的苯丙氨酸在体内堆积，会损害中枢神经系统，引起严重的精神和智力发育迟缓症。据估计，精神病院中有千分之六的精神病患者是由此原因引起的。尿中有苯丙酮酸，可用化学方法测定出来。如果及早发现（出生时检查尿液），在患者的食物中减少苯丙氨酸的含量，可防止患者智力低下的出现。 2．白化病（Albinism） ：白化病与白癜风均属于色素障碍性皮肤病。二者都是以皮肤出现白斑为主要临床表现，无明显痒痛感觉。但白化病与白癜风是截然不同的两种疾病
皮肤色素的深浅，取决于黑色素的多少，黑色素有保护皮肤的作用。缺少黑色素，阳光里的紫外线会伤害细胞。酪氨酸酶与黑色素的产生有关，黑色素的前体是酪氨酸，酪氨酸在酪氨酸酶的作用下成为双羟苯丙氨酸，再逐步形成黑色素。若这种酶减少，就引起色素的产生发生障碍，进而出现白化病。此病的症状为不能合成或几乎不能合成黑色素。皮肤白，带粉红色，头发淡黄色，虹膜淡灰或淡红，怕光，视力也很差。白化病是一种遗传缺陷，是常染色体隐性遗传。如果我们把决定酪氨酸酶的基因称为A，则正常人的基因型是AA或Aa，而白化病人的是aa，白化病人没有A基因，就没有酪氨酸酶。
3．黑尿症（Alkaptonuria）：人体内酪氨酸的另一条重要代谢途径是转化成乙酰乙酸，后者再进一步分解成二氧化碳和水，使得尿液中无尿黑酸存在。但是，当由于基因缺陷造成尿黑酸氧化酶缺乏时，尿黑酸因不能被氧化分解而从尿中排出。尿黑酸本身并无颜色，但在空气中放置一段时间会变为黑色，于是尿液也随之变黑。在碱性条件下能促使尿黑酸更进一步变黑，所以这类患儿的尿布用肥皂洗，就越洗越黑。不过，黑尿症是一种常染色体隐性遗传的良性病症，一般对患者危害不大，但有时也可使其软骨和关节等部位产生色素沉积，严重时会造成关节炎。
第十章 蛋白质的降解和氨基酸代谢
