食品生物化學第9章蛋白質降解和氨基酸分解代謝第一節蛋白質的降解人體內蛋白質處于不斷降解與合成的動態平衡中。成人每天約有1%—2%的體內蛋白質被降解。（1）不依賴ATP的溶酶體途徑，在溶酶體內進行，沒有選擇性，主要降解外源蛋白、膜蛋白及長壽命的細胞內蛋白。（蛋白酶的最適pH偏低，5左右）（2）依賴ATP的泛素途徑，在胞質中進行，主要降解異常蛋白和短壽命蛋白（調節蛋白），此途徑在不含溶酶體的紅細胞中尤為重要（選擇性降解）。需ATP和泛素參與。真核細胞中蛋白質的降解途徑泛素是一種8.5KD的小分子蛋白質，普遍存在于真核細胞內。一級結構高度保守，酵母與人只相差3個aa殘基，它能與被降解的蛋白質共價結合，使后者活化，然后被蛋白酶降解。蛋白質是否被泛素結合而選擇性降解與該蛋白N端的AA有關，泛素化的蛋白質在ATP參與下被蛋白酶水解。2004年6日瑞典皇家科學院宣布，2004年諾貝爾化學獎授予以色列科學家阿龍·切哈諾沃、阿夫拉姆·赫什科和美國科學家歐文·羅斯，以表彰他們發現了泛素調節的蛋白質降解。

（二）蛋白質水解酶（1）肽鏈內切酶：形成各種短肽（2）肽鏈外切酶羧肽酶氨肽酶二肽酶（三）蛋白質酶促降解

需內肽酶、羧肽酶、氨肽酶和二肽酶的共同作用蛋白質多肽AA合成新蛋白質消化道內幾種蛋白酶的專一性（Phe.Tyr.Trp）（Arg.Lys）（脂肪族）胰凝乳蛋白酶胃蛋白酶彈性蛋白酶羧肽酶胰蛋白酶氨肽酶羧肽酶（Phe.Trp）二、氨基酸代謝庫食物蛋白經消化吸收的氨基酸（外源性氨基酸）與體內組織蛋白降解產生的氨基酸（內源性氨基酸）混在一起，分布于體內各處參與代謝，稱為氨基酸代謝庫(metabolicpool)。氨基酸代謝庫食物蛋白質消化吸收

組織蛋白質分解

體內合成氨基酸

(非必需氨基酸)氨基酸代謝概況

α-酮酸

脫氨基作用

酮體氧化供能糖胺類脫羧基作用氨

尿素代謝轉變其它含氮化合物

(嘌呤、嘧啶等)合成

第二節氨基酸的分解與轉化一、脫氨基作用

氨基酸失去氨基的作用叫脫氨基作用氨基酸主要通過五種方式脫氨基氧化脫氨基非氧化脫氨基脫酰胺作用轉氨基作用聯合脫氨基

（一）氧化脫氨基作用定義：-AA在酶的作用下，氧化生成-酮酸，同時消耗氧并產生氨的過程。氧化脫氨基的反應過程包括脫氫和水解兩步，脫氫反應需酶催化，而水解反應則不需酶的催化。R-CH-COOHNH2

2H

R-C-COOH+NH3

OH2OR-C-COOHNH

酶AA氧化酶的種類

L-AA氧化酶：催化L-AA氧化脫氨，體內分布不廣泛，最適pH10左右，以FAD或FMN為輔基。

D-AA氧化酶：體內分布廣泛，以FAD為輔基。但體內D-AA不多。

L-谷氨酸脫氫酶：專一性強，分布廣泛（動、植、微生物），活力強，以NAD+或NADP+為輔酶。+NAD(P)H+NH3CH2-COOHCHNH2-CH2COOH--+NAD(P)++H2O谷氨酸脫氫酶CH2-COOHC=O-CH2COOH--體內（正）體外（反）還原脫氨基、脫水脫氨基、水解脫氨基、脫硫氫基脫氨基等。（在微生物中個別AA進行,但不普遍）L-絲氨酸CH2COO-C-NH3+=-CH3COO-C=NH2+--COOHCH2OHNH2-C-H--COOHCH3C=O--絲氨酸脫水酶+NH3丙酮酸-H2O+H2Oα-氨基丙烯酸亞氨基丙酸（二）非氧化脫氨例：脫水脫氨基（只適于含一個羥基的AA)CH2-CONH2CH2-CHNH3+COO---+H2OCH2-COO-CH2-CHNH3+COO---+NH3谷氨酰胺酶CH2-CONH2CHNH3+COO---+H2O天冬酰胺酶CH2-COO-CHNH3+COO---+NH3

上述兩種酶廣泛存在于微生物、動物、植物中，有相當高的專一性。（三）氨基酸的脫酰胺作用指α-AA和酮酸之間氨基的轉移作用，α-AA的α-氨基借助轉氨酶的催化作用轉移到酮酸的酮基上，結果原來的AA生成相應的酮酸，而原來的酮酸則形成相應的氨基酸。R’-CH-COOHR”-C-COOH

NH2

OR’-C-COOHR”-CH-COOH

O

NH2轉氨酶（四）轉氨基作用轉氨基作用(transamination)可以在各種氨基酸與-酮酸之間普遍進行。各種轉氨酶(transaminase)均以磷酸吡哆醛(胺)為輔酶。（五）聯合脫氨基（動物組織主要采取的方式）轉氨酶氨基酸-酮酸L-谷氨酸脫氫酶NH3

+NADH+H+H2O+NAD+

-酮戊二酸谷氨酸

由于轉氨基作用不能最后脫掉氨基，氧化脫氨中只有谷氨酸脫氫酶活力高，轉氨基作用與氧化脫氨基作用聯合在一起才能迅速脫氨，這種作用就稱為聯合脫氨作用。

單靠轉氨基作用不能最終脫掉氨基，單靠氧化脫氨基作用也不能滿足機體脫氨基的需要，因為只有Glu脫氫酶活力最高，其余L-氨基酸氧化酶的活力都低。機體借助聯合脫氨基作用可以迅速脫去氨基。a、轉氨酶與L-谷氨酸脫氫酶作用相偶聯b、轉氨基作用與嘌呤核苷酸循環相偶聯類型大多數轉氨酶，優先利用α-酮戊二酸作為氨基的受體，生成Glu。因為生成的谷氨酸可在谷氨酸脫氫酶的催化下氧化脫氨，使α-酮戊二酸再生。轉氨酶與L-谷氨酸脫氫酶作用相偶聯轉氨基作用與嘌呤核苷酸循環相偶聯

(骨骼肌\心臟\肝臟\腦組織中)α-氨基酸α-酮酸α-酮戊二酸谷氨酸草酰乙酸天冬氨酸腺苷酰琥珀酸蘋果酸延胡索酸腺苷酸次黃苷酸因為這些組織中的谷氨酸脫氫酶活性較低。氧化脫氨非氧化脫氨氨基酸的脫酰胺作用轉氨基作用聯合脫氨基（兩種類型）脫氨基作用小結

二、脫羧基作用脫羧基作用(decarboxylation)氨基酸脫羧酶氨基酸胺類RCH2NH2+CO2磷酸吡哆醛

由氨基酸脫羧酶(decarboxyase)催化，輔酶為磷酸吡哆醛，產物為CO2和胺。所產生的胺可由胺氧化酶氧化為醛、酸，酸可由尿液排出，也可再氧化為CO2和水。在脫羧酶催化下，氨基酸脫羧產生CO2和有機胺（一級胺）的過程稱為脫羧基作用。

脫羧酶氨基酸脫羧酶催化氨基酸脫羧的專一性很高，一般是一種氨基酸脫羧酶只對一種L-型氨基酸起作用。氨基酸脫羧酶中，除組氨酸脫羧酶不需要輔酶外，各種脫羧酶都以磷酸吡哆醛為輔酶。谷AAγ-氨基丁酸+CO2天冬AAβ-丙AA+CO2賴AA尸胺+CO2鳥AA腐胺+CO2

胺類有一定作用，但有些胺類化合物有害（尤其對人），應維持在一定水平，體內胺氧化酶可將多余的胺氧化成醛，進一步氧化成脂肪酸。

氨的去路：排氨生物：NH3轉變成酰胺（Gln），運到排泄部位后再分解。（原生動物、線蟲和魚類）以尿酸排出：將NH3轉變為溶解度較小的尿酸排出。通過消耗大量能量而保存體內水分。（陸生爬蟲及鳥類）以尿素排出：經尿素循環（肝臟）將NH3轉變為尿素而排出。（哺乳動物）重新利用合成AA：合成酰胺（高等植物中）嘧啶環的合成（細菌）生成銨鹽三、氨基酸分解產物的代謝體內氨的主要代謝去路是用于合成無毒的尿素(urea)。合成尿素的主要器官是肝，但在腎及腦中也可少量合成。尿素合成是經稱為鳥氨酸循環(ornithinecycle)的反應過程來完成的。催化這些反應的酶存在于胞液和線粒體中。尿素的生成

（1）氨基甲酰磷酸的合成此反應在線粒體中進行，由氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ（carbamoylphosphatesynthetase-Ⅰ,CPS-Ⅰ）催化，該酶需N-乙酰谷氨酸（AGA）作為變構激活劑，反應不可逆。1、尿素循環（鳥氨酸循環）NH3

+CO2

H2O+2ATP2ADP+Pi氨基甲酰磷酸合成酶ⅠAGA，Mg2+NH2O~PO32-CO氨基甲酰磷酸在線粒體內進行，由鳥氨酸氨基甲酰轉移酶（ornithinecarbamoyltrans-ferase,OCT）催化，將氨甲酰基轉移到鳥氨酸的-氨基上，生成瓜氨酸。NH2O~PO32-CO(CH2)3NH2H2N-CHCOOHCO(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2+H3PO4+氨基甲酰磷酸鳥氨酸瓜氨酸鳥氨酸氨基甲酰轉移酶（2）瓜氨酸的合成轉運至胞液的瓜氨酸在精氨琥珀酸合成酶(argininosuccinatesynthetase)催化下，消耗能量合成精氨酸代琥珀酸。（3）精氨酸代琥珀酸的合成CO(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2精氨琥珀酸合成酶ATPAMP+PPi+H2OCH2-CHCOOHCOOHH2NCH2-CHCOOHCOOHCN(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2+瓜氨酸天冬氨酸精氨酸代琥珀酸限速酶在胞液中由精氨琥珀酸裂解酶(arginino-succinatelyase）——精氨酸催化，將精氨琥珀酸裂解生成精氨酸和延胡索酸。

（4）精氨琥珀酸的裂解精氨琥珀酸裂解酶CH2-CHCOOHCOOHCN(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2精氨酸代琥珀酸CHCHCOOHCOOH+CNH(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2精氨酸延胡索酸在胞液中由精氨酸酶催化，精氨酸水解生成尿素(urea)和鳥氨酸(ornithine)。鳥氨酸可再轉運入線粒體繼續進行循環反應。（5）精氨酸的水解(CH2)3NH2H2N-CHCOOHCNH(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2精氨酸-NH2H2N-OC+鳥氨酸尿素精氨酸酶H2O

1、合成主要在肝細胞的線粒體和胞液中進行；

2、合成一分子尿素需消耗4分子ATP；

3、精氨酸代琥珀酸合成酶是尿素合成的限速酶；

4、尿素分子中的兩個氮原子，一個來源于NH3，一個來源于天冬氨酸。

尿素合成的特點總反應和過程NH3+CO2+3ATP+天冬氨酸+2H2O

NH2-CO-NH2+

2ADP+2Pi+

AMP+PPi+延胡索酸是動物細胞排NH3+CO2的方式氨基酸谷氨酸谷氨酸氨甲酰磷酸鳥氨酸瓜氨酸瓜氨酸精氨琥珀酸鳥氨酸精氨酸延胡索酸草酰乙酸氨基酸谷氨酸-酮戊二酸天冬氨酸ATPAMP+PPiH2O2ATP+CO2++H2O2ADP+Pi基質線粒體胞液NH2-C-NH2O尿素PiNH3-酮戊二酸尿素形成后由血液運到腎臟隨尿排除。

-酮戊二酸尿素循環(1)形成一分子尿素消耗4個高能磷酸鍵(2)兩個氨基分別來自游離氨和Asp,一個CO2來自TCA循環.（三）AA碳骨架的去路（AA脫氨基的意義）AA分解產生5種產物進入TCA循環，進行徹底的氧化分解。五種產物為：乙酰CoA、草酰乙酸、-酮戊二酸、琥珀酰CoA、延胡索酸再合成氨基酸轉變成糖和脂肪轉為酮體生糖氨基酸：凡能生成丙酮酸、琥珀酸、草酰乙酸和-酮戊二酸的氨基酸，按糖代謝途徑進行代謝。生酮氨基酸：凡能生成乙酰CoA和乙酰乙酰CoA（可轉化為乙酰乙酸、-丁酸）的氨基酸，按脂肪代謝途徑進行代謝。既屬生酮氨基酸，又屬生糖氨基酸的有：苯丙氨酸、酪氨酸、異亮氨酸、蘇氨酸、色氨酸。氨基酸碳骨架進入TCA

a、含義在代謝過程中，某些化合物可以分解生成一個碳原子的基團，這種一個碳原子的基團就稱為一碳單位。例如，絲氨酸變為甘氨酸時，其分子中減少了一個碳單位，這一個碳單位由四氫葉酸（FH4）分子攜帶著，后者又可參加某些化合物的合成，如嘌呤的生物合成。凡是屬于這種有關一個碳原子的轉移和代謝的過程，統稱為一碳單位代謝。四、AA與其它含氮化合物的關系b、一碳單位的來源:

亞氨甲基（-CH=NH），甲酰基（HC=O-），羥甲基（-CH2OH