生物化学专题蛋白质降解与氨基酸代谢表现
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生物化学第九章 蛋白质酶促降解和氨基酸代谢
细胞溶胶的氨甲酰磷酸合成酶II：用谷氨酸作 为氮的给体，分担着嘧啶生物合成的任务。
线粒体 O
2ATP+CO2+NH3+H2O 1 H2N-C- P
氨甲酰磷酸
2ADP+Pi
谷氨酸
-酮戊
谷氨酸 二酸
-酮戊
鸟氨酸
2
二酸
氨基酸
鸟氨酸
O
NH2尿-C素-NH2
尿素循环
5
瓜氨酸 瓜氨酸
3
氨基酸
-酮戊 二酸
氨基化 非必需氨基酸
合成
糖或脂类
生糖氨基酸：脱氨基后的酮酸在特定 条件下通过糖的异生作用转变为糖。
生酮氨基酸：脱氨基后的酮酸经代 谢产生乙酰ＣoＡ则不能再异生为糖，
只能转变为酮体或脂肪酸。
氧化
生糖兼生酮氨基酸：脱氨基后的酮 酸既可异生为糖又可以转变为酮体
CO2 + H2O + ATP
２０种氨基酸通过各自途径形成α-酮酸，但最后集中 形成５个中间产物（乙酰ＣoＡ、α-酮戊二酸、草酰
乙酸、琥珀酰ＣoＡ、延胡索酸）进入ＴＣＡ
(1) α-酮酸再合成氨基酸
α-氨基酸
α-酮戊二酸
转氨酶
NH3+NADH
L-谷氨酸脱氢酶
H20+NAD+
α-酮酸
L-谷氨酸
α-酮戊二酸利用氨生成谷氨酸是α-酮酸合成氨基酸主要途径，谷氨酸的 氨基能转到任何一种α-酮酸上面，从而形成各种氨基酸．
（２）生糖和生酮氨基酸种类
迄今发现的转氨酶都以磷酸吡哆醛（PLP） 为辅基，它与酶蛋白以牢固的共价键形式结 合。
氧化脱氨基作用
定义：-AA在酶的作用下，生成-酮酸 和氨，同时伴有脱氢氧化的过程。
线粒体 O
2ATP+CO2+NH3+H2O 1 H2N-C- P
氨甲酰磷酸
2ADP+Pi
谷氨酸
-酮戊
谷氨酸 二酸
-酮戊
鸟氨酸
2
二酸
氨基酸
鸟氨酸
O
NH2尿-C素-NH2
尿素循环
5
瓜氨酸 瓜氨酸
3
氨基酸
-酮戊 二酸
氨基化 非必需氨基酸
合成
糖或脂类
生糖氨基酸：脱氨基后的酮酸在特定 条件下通过糖的异生作用转变为糖。
生酮氨基酸：脱氨基后的酮酸经代 谢产生乙酰ＣoＡ则不能再异生为糖，
只能转变为酮体或脂肪酸。
氧化
生糖兼生酮氨基酸：脱氨基后的酮 酸既可异生为糖又可以转变为酮体
CO2 + H2O + ATP
２０种氨基酸通过各自途径形成α-酮酸，但最后集中 形成５个中间产物（乙酰ＣoＡ、α-酮戊二酸、草酰
乙酸、琥珀酰ＣoＡ、延胡索酸）进入ＴＣＡ
(1) α-酮酸再合成氨基酸
α-氨基酸
α-酮戊二酸
转氨酶
NH3+NADH
L-谷氨酸脱氢酶
H20+NAD+
α-酮酸
L-谷氨酸
α-酮戊二酸利用氨生成谷氨酸是α-酮酸合成氨基酸主要途径，谷氨酸的 氨基能转到任何一种α-酮酸上面，从而形成各种氨基酸．
（２）生糖和生酮氨基酸种类
迄今发现的转氨酶都以磷酸吡哆醛（PLP） 为辅基，它与酶蛋白以牢固的共价键形式结 合。
氧化脱氨基作用
定义：-AA在酶的作用下，生成-酮酸 和氨，同时伴有脱氢氧化的过程。
生物化学第12章、蛋白质的降解及氨基酸代谢
三、蛋白质降解的反应机制：
真核细胞对蛋白质的降解有二体系： 一是溶酶体系，即溶酶体降解蛋白质，是非选 种择性； 二是以细胞溶胶为基础的，依赖ATP机制，即 泛肽标记选择性蛋白质降解方式
四、机体对外源蛋白质的消化
（一）体内的蛋白酶系
1、 按存在部位分： （1）胃：胃蛋白酶 （2）小肠：胰蛋白酶，胰凝乳蛋白酶、弹性蛋白 酶、 羧肽酶（A、B）、氨肽酶。
五、生酮氨基酸和生糖氨基酸
一、生酮氨基酸
1、生酮氨基酸：有些氨基酸在分解过程中转变为 乙酰乙酰CoA，而乙酰乙酰CoA在动物的肝脏中 可变为酮体（乙酰乙酸和β-羟丁酸）。 2、种类：Leu、Lys、Trp、Phe、Tyr。
二、生糖氨基酸
1、生糖氨基酸：凡能生成丙酮酸、α-酮戊二酸、 琥珀酸和草酰乙酸的氨基酸，它们都能导致生成 葡萄糖和糖原。 2、种类：15种
（2）外切酶：从氨基端或羧基端逐一的向内水 解肽链成氨基酸
氨肽酶：从N末端水解肽键； 羧肽酶A：水解除Pro、Arg、Lys外的C末端残基； 羧肽酶B：水解Arg、Lys为C末端的残基；
蛋白质经过上述消化管内各种酶的协同作用， 最后全部转变为游离的氨基酸。
第二节、氨基酸的分解代谢
一、氨基酸降解
二、氨的代谢去路
氨对生物机体是有毒物质，特别是高等动物的 脑对氨极为敏感。血液中1%的氨就可引起中枢 神经系统中毒。
1、 氨的转运
在血液中主要以谷氨酰胺（需谷氨酰胺合成酶） 形式转运到肝脏，形成尿素；
COOH CH2 CH2 CHNH2 COOH Glu
N H3
ATP
A D P+ P i
《生物化学》氨基酸代谢
肽酶
5-氧脯
半胱氨酸
氨酸酶
γ-谷氨酰
谷氨酸
ATP ADP+Pi
ADP+Pi
谷胱甘肽 合成酶
半胱氨酸 合成酶
ATP
ATP
γ-谷氨酰半胱氨酸
（五）未吸收的蛋白质---腐败
肠道细菌代谢。
假神经递质 H+
NH4+
臭味
胺、氨、苯酚、硫化氢、吲哚等； 脂肪酸及维生素。
二、体内蛋白质降解
（一）蛋白质降解的情况
（三）联合脱氨基作用
转氨基和氧化脱氨基偶联 转氨基和嘌呤核苷酸循环偶联
氧化脱氨基
NH2
NAD(P)H+H+ NH
CH COOH
C COOH
H2O
(CH2)2 COOH NAD(P)+ (CH2)2 COOH
L-谷氨酸 L-谷氨酸脱氢酶
O
C COOH + NH3
(CH2)2 COOH
α-酮戊二酸
反应方向：取决于底物、产物、辅酶的浓度 别构调控：GTP抑制； ADP激活。
2ATP
N-乙酰谷氨酸
2ADP+Pi
氨基甲酰磷酸
Pi
鸟氨酸
瓜氨酸
1. 代谢障碍
1. 鸟氨酸循环酶缺乏
2. 激活剂N-乙酰谷氨酸
线粒体
合成少
3. 鸟氨酸运不到线粒体
4. 肝衰竭
鸟氨酸
尿素
胞液
瓜氨酸
ATP
AMP + PPi
天冬氨酸
精氨酸
精氨酸代 琥珀酸 草酰乙酸
延胡索酸
α-酮戊 二酸
氨基酸
谷氨酸 α-酮酸
GABA缺乏：焦虑、不安、疲倦、忧虑等情绪。 亨廷顿舞蹈症：GABA能神经元变性，GABA水平降低。 帕金森病、癫痫病患者：GABA较低。
蛋白质降解及-氨基酸代谢
04
蛋白质降解及-氨基酸代谢的调 控
蛋白质降解的调控机制
泛素-蛋白酶体系统
泛素标记蛋白质，引导蛋白质进入蛋白酶体进行降解。
自噬
通过自噬小泡将蛋白质包裹并运送至溶酶体进行降解。
氧化应激
通过氧化应激反应诱导蛋白质降解，维持细胞内环境 稳定。
氨基酸代谢的调控机制
转氨酶
催化氨基酸之间的转换，参与氨基酸的合成与 分解。
Байду номын сангаас
1 2
相互依存
蛋白质降解产生的氨基酸是氨基酸代谢的主要来 源，而氨基酸代谢的状况又影响着蛋白质的降解 速率。
相互调控
蛋白质降解和氨基酸代谢过程中产生的中间产物 可相互转化，并相互调控对方的代谢过程。
3
共同维持机体稳态
蛋白质降解和氨基酸代谢共同参与机体各种生理 功能的调节，对于维持机体稳态具有重要意义。
促进细胞生长和发育
蛋白质降解对于细胞生长和发育过程中特定蛋白质的消除和再利用 具有重要意义。
02
氨基酸代谢
氨基酸的合成与分解
合成
氨基酸可以通过不同的生物合成途径 获得，如转氨基作用、脱羧基作用等 。这些途径通常需要特定的酶和营养 物质作为合成原料。
分解
氨基酸通过脱氨基作用被分解，产生相 应的碳骨架和α-酮酸。这些酮酸可以进 一步代谢或用于其他生物合成过程。
统性红斑狼疮等。
氨基酸代谢异常与疾病的关系
肝病
氨基酸代谢异常可能导致肝损伤，如肝性脑病等。
神经系统疾病
氨基酸代谢异常可能导致神经元功能异常，如肌 无力、精神分裂症、抑郁症等。
遗传性疾病
氨基酸代谢异常可能与某些遗传性疾病有关，如 苯丙酮尿症、枫糖尿症等。
生物化学8 氨基酸代谢与合成
蛋白质降解和氨基酸的分解代谢蛋白质的降解细胞总是不断地从氨基酸合成蛋白质，又把蛋白质降解为氨基酸。
从表面上看，这样的变化过程看似是一种浪费，实际上它有二重功能，其一是排除那些不正常的蛋白质，它们一旦积聚，将对细胞有害；其二是通过排除积累过多的酶和调节蛋白使细胞代谢的井然有序得以进行。
蛋白质降解的特性蛋白质有选择地降解非正常蛋白质，例如血红蛋白与缬氨酸类似物结合，得到的产物在网织红细胞中的半存活期约10min，而正常血红蛋白可延续红细胞的存活期最终可达120天。
正常的胞内蛋白被排除的速度是由它们的个性决定的，绝大多数快速降解的酶都居于重要的“代谢控制”位置，而较稳定的酶在所有生理条件下有较稳定的催化活性。
降解速度还因它的营养及激素状态而有所不同。
在营养条件被剥夺的情况下，细胞提高它的蛋白质降解速度，以维持它的必需营养源使不可或缺的代谢过程得以进行。
蛋白质降解的反应机制真核细胞对于蛋白质降解有两种体系，一个是溶酶体的降解体质和一种ATP-依赖性的以细胞溶胶为基础的机制。
溶酶体溶酶体是具有单层被膜的细胞器，其中个含有50多种水解酶，包括不同种的蛋白酶，称之为组织蛋白酶。
溶酶体保持其内部PH在5左右，而它含有的酶的最适PH就是酸性。
如此可以抵制偶然的溶酶体渗漏从而保护了细胞，因此在细胞溶胶PH下，溶酶体的大部分酶都是无活性的。
溶酶体对细胞各组分的再利用是通过它融合细胞质的膜被点块即自（体吞）噬泡，并随即分解其内容物实现的。
溶酶体的阻断剂有抗虐药物——氯代奎宁（是一种弱碱，在不带电形式随意穿透溶酶体，在溶酶体内积累形成特电荷型，因此增高了溶酶体内部的pH，并阻碍了溶酶体的功能。
溶酶体降解蛋白质是无选择性的，而rong'mei't'抑制剂对于非正常蛋白或短寿命酶无快速的降解效应，但是它们可以防止饥饿状态下蛋白质的加速度崩溃。
许多正常的和病理活动都伴随溶酶体活性的升高。
ATP-依赖真核细胞蛋白质的降解主要是溶酶体的作用，但是缺少溶酶体的网织红细胞却可选择性的降解非正常蛋白质，这里有ATP-依赖的蛋白质水解体系存在ＡＴＰ依赖蛋白质需要有泛肽存在。
生物化学第30章蛋白质降解和氨基酸的分解代谢
蛋白酶体
蛋白酶体是一个大的寡聚体结构，有一个中空
的腔。古细菌Thermoplasma acidophilum的蛋白酶
体为20S、700kD的桶状结构，由两种不同的亚基α 和β组成，它们缔合成α7β7β7α7四个堆积的环。这个 桶有15nm高，直径11nm，中间有一个可分为3个区 域的空腔，蛋白质降解就发生在这个腔中。两端的
泛肽
泛肽（ubiquitin）又名遍在蛋白质、泛素，它是
一个由76个氨基酸残基组成的小蛋白质。它通过其C
端Gly的羧基与被降解的蛋白质的氨基共价结合，通 常结合在Lys的ε氨基上，这是一个需要消耗ATP的反 应。这样给被降解的蛋白质作了一个标记，随后将 标记了的靶蛋白质引入蛋白酶体中降解。
一般有多个串联的泛肽连接到一个靶蛋白上，
泛肽与靶蛋白的连接
泛肽的活化
泛肽活化酶
泛肽与靶蛋白的连接
泛肽的转移及与靶蛋白连接
泛肽载体蛋白
泛肽-蛋白质连接酶
泛肽蛋白质连接酶
E3在识别和选择被降解蛋白质的过程中起着 重要的作用。E3 主要是通过备选蛋白质N端氨基 酸的性质来选择靶蛋白质的，以Met、Ser、Ala、
Thr、Val、Gly或Cys为N末端的蛋白质对泛肽介
被降解的蛋白质在进入蛋白酶体降解之前，需 要被泛肽标记。
泛肽依赖性蛋白降解途径
泛肽依赖性蛋白降解途径(Ubiquitin-dependent
proteolytic pathway)是目前已知的最重要的，有高 度选择性的蛋白质降解途径。它通过调节功能蛋白 质的周转(turn over)或降解不正常蛋白，实现对多 种代谢过程的调节。
硝化作用
反硝化作用
固氮作用
一、蛋白质的降解
生物化学第九章蛋白质的酶促降解和氨基酸的代谢
1 H N-C- P 2
氨甲酰磷酸
2ADP+Pi
谷氨酸
-酮戊 二酸
谷氨酸
鸟氨酸
2
瓜氨酸 氨基酸
-酮戊 二酸
氨基酸 鸟氨酸 O NH2-C-NH2 尿素
瓜氨酸
谷氨酸 天冬氨酸
5
精氨酸
尿素循环
精氨琥珀酸
3
4
草酰乙酸
延胡索酸
细胞溶液
植物体含有脲酶，尤其是在豆科植物种子中 脲酶活性较大，能专一地催化尿素水解并放出氨， 反应式如下：
2、转氨基作用
R1-CH-COO|
NH+3
α -氨基酸1
R2-C-COO|| O
α-酮酸2
R1-C-COO|| O
α-酮酸1
R2-CH-COO| NH+3
转氨酶
（辅酶：磷酸吡哆醛）
α-氨基酸2
要点：
①反应可逆。
②体内除Lys、Gly、Thr、Pro和羟脯氨 酸外，大多数氨基酸都可进行转氨基作 用。 ③转氨酶均以磷酸吡哆醛为辅酶。磷酸吡 哆醛是VB6的衍生物。反应中起传递氨 基的作用。
活性中心含有 Zn2+ 、 Mg2+等 金属
3、4、2、4
金属蛋白酶类 (metallopritelnase)
枯草杆菌蛋白酶 嗜热菌蛋白酶
3.消化道内几种蛋白酶的专一性
氨肽酶
（Phe.Tyr.Trp） （Arg.Lys）
羧肽酶 羧肽酶
（Phe. Trp）
（脂肪族）
胃蛋白酶
胰凝乳 蛋白酶
弹性蛋白酶
胰蛋白酶
异亮氨酸 甲硫氨酸 缬氨酸
琥珀酰CoA
-酮戊二酸
氨基酸碳骨架进入三羧酸循环的途径
生物化学蛋白质降解和氨基酸的分解代谢
Restriction point A cell that passes this point is committed to pass into S phase.
DBRP及其识别序列
Cyclin 细胞周期蛋白
CDK
Cyclin-dependent protein kinase
Destruction box of cyclin
S Phase DNA synthesis doubles the amount of DNA in the cell. RNA and protein also synthesized.
M Phase Mitosis (nuclear division) and cytokinesis (cell division) yield two daughter cells.
第30章 蛋白质降解和氨基酸的 分解代谢
(Protein degradation and amino acids catabolism)
一、蛋白质的降解 二、氨基酸的分解代谢 三、尿素的形成 四、氨基酸碳骨架的氧化途径 五、生糖氨基酸和生酮氨基酸 六、由氨基酸衍生的其他重要物质 七、氨基酸代谢缺陷症
通过葡萄糖－丙氨酸循环，将肌肉中的氨运 输到了肝脏。在肝脏中，氨可转变成尿素，从尿 液中排出。
∣
葡 萄 糖
丙 氨 酸 循 环
（二）谷氨酸氧化脱氨作用
转氨作用产生了大量的谷氨酸，谷氨酸可以在 谷氨酸脱氢酶的作用下发生氧化脱氨（谷氨酸→ α酮戊二酸），该酶以NAD+作为氧化剂。而在催化 逆反应时（α-酮戊二酸→谷氨酸）以NADPH为还 原剂。谷氨酸脱氢酶由6个亚基组成，存在于细胞 溶胶中，它受GTP和ATP的别构抑制，受ADP的别 构激活。
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—泛肽识别并在溶酶体中水解
（1）不依赖ATP的溶酶体途径
不依赖ATP，利用溶酶体中的组织蛋白酶 （cathepsin）降解外源性蛋白、膜蛋白和长寿 命的细胞内蛋白，主要功能是消化作用，是细 胞内的消化器官。
一是与食物泡融合，将细胞吞噬进的食物或 致病菌等大颗粒物质消化成生物大分子，残渣 通过外排作用排出细胞；
泛素化的蛋白质在蛋白酶体降解
泛素化的蛋白质与 调节颗粒识别位点
结合 ↓
蛋白质去折叠 ↓
转移至核心颗粒 ↓
水解特异肽键
蛋白质降解的泛肽途径
• 蛋白酶（内切酶）
肽链内部
• 肽酶（外切酶）
羧基末端 羧肽酶 氨基末端 氨肽酶
蛋白酶
肽酶
蛋白质 → 小片段 → 氨基酸
胰蛋白酶原
肠激酶 （enterokinase）
生物化学专题
蛋白质降解与氨基 酸代谢表现
• 细胞不停地将氨基酸合成蛋白质，并又
将蛋白质降解为氨基酸。
• 蛋白质降解产生的氨基酸能通过氧化产
生能量供机体需要
• 大多数生物氨基酸分解代谢方式非常相
似，而氨基酸合成代谢途径则有所不同
蛋白质的生理功能
（1）是构成组织细胞的重要成分。 （2）参与组织细胞的更新和修补。 （3）参与物质代谢及生理功能的调控。 （4）氧化供能。 （5）转运、凝血、免疫、记忆、识别等
3、4、13 3、4、14
名称
-氨酰肽水解酶 （-aminoacyl peptide
hydrolase）
-羧肽水解酶 （-carboxyl peptide
hydrolase）
二羧肽水解酶 （depeptide hydrolase）
作用特征 作用于多肽链的
N-末端
作用于多肽链的 C-末端
水解二肽
• α-氨基酸的功能除了是合成蛋白质的
时
• 蛋白质的降解是有选择性的
（1）不依赖ATP的溶酶体途径
（2）依赖ATP的泛素途径
每天都有一定量的细胞内蛋白被降解：
—被异常修饰的非正常蛋白、突变蛋白 —需及时灭活的具调节活性的蛋白（如关键酶）
当氨基酸丰富时，蛋白降解加速
—食物蛋白供应充足或过量 —饥饿或糖尿病时无法获得充足的糖做燃料
细胞如何有选择地降解“过期蛋白”，而不 影响细胞的正常功能
CO OH
CNH
R
H2 O
CO OH
+ CO NH3
R
FADH2+O2 → FAD+H2O2
L-谷氨酸脱氢酶：广泛存在，活性又高，但 只催化谷氨酸脱氢，是别构酶，受能荷调节
氨基酸氧化供能的速率受ATP/ADP、GTP/GDP 的 反馈调节
COOH (CH 2 ) 2
L-谷氨酸脱氢酶
CHNH 2 NAD+
• 氧化脱氨基作用 • 转氨基作用 • 联合脱氨基作用 • 非氧化脱氨基作用 • 脱酰胺基作用
（1）氧化脱氨基作用
氨基酸在酶的催化下脱去氨基生成相应的α酮酸的过程称为氧化脱氨基作用。 L-氨基酸氧化酶：最适pH为10，生理pH条 件下活性不高，不是主要酶系
CO OH HCNH2
R
2H ++2e-
蛋白酶的种类和专一性
编号 3、4、2、1
名称
丝氨酸蛋白酶类 （serine pritelnase）
作用特征
活性中心 含Ser
实例
胰凝乳蛋白酶 胰蛋白酶 凝血酶
3、4、2、2 3、4、2、3 3、4、2、4
硫醇蛋白酶类 （Thiol pritelnase）
活性中心 含Cys
木瓜蛋白酶 无花果蛋白酶
菠萝酶
• 蛋白质大分子难以通透生物膜吸收，有
时有些抗原、毒素可少量通过粘膜细胞 吞饮进入体内而引起过敏、毒性反应。
• 食物蛋白必需经过消化，水解成氨基酸
才被机体利用。
• 消化自胃中生理需要而
变化
人血浆蛋白质：10天， 肝中大部分蛋白质：1~8天， 结缔组织中一些蛋白质：180天 关键性调节酶蛋白：HMG-CoA还原酶0.5~2小
（2）端解酶
氨肽酶：专一性地从肽链的氨基端水解肽键 羧肽酶：专一性地从肽链的羧基端水解肽键
常见蛋白酶的作用特点:
胃蛋白酶: 芳香族氨基酸的氨基和其它氨基酸羧基组成
的肽键 胰蛋白酶:
碱性氨基酸的羧基端和其它氨基酸氨基组成 的肽键 胰凝乳蛋白酶:
芳香族氨基酸的羧基端和其它氨基酸的氨基 端组成的肽键
小肠是蛋白质消化的主要部位，胰酶是消化 蛋白质的主要酶，最适pH为7.0左右，包括内肽 酶和外肽酶。
羧基（酸性）蛋白酶类 [carboxyl（asid）
pritelnase]
活性中心 含Asp,最 适pH在5
以下
胃蛋白酶 凝乳酶
金属蛋白酶类 （metallopritelnase）
活性中心 含有Zn2+ 、 Mg2+等金
属
枯草杆菌蛋白酶 嗜热菌蛋白酶
消化道内几种蛋白酶的专一性
肽酶的种类和专一性
编号 3、4、11
二是在细胞分化过程中，某些衰老细胞器和 生物大分子等陷入溶酶体内并被消化掉，这是 机体自身重新组织的需要。
不是无选择地降解蛋白质，而是降解的蛋白 质类型宽泛，因溶酶体中含50多种降解酶。
（2）依赖ATP的泛素途径
依赖ATP，降解异常蛋白和短寿命蛋白，泛 素给选择降解的蛋白质加以标记
泛素是只有76氨基酸残基组成的单体蛋白， 在真核细胞中含量丰富，功能是标记要降解 的蛋白
胰蛋白酶 （trypsin）
糜蛋白
糜蛋白酶
弹性蛋
酶原 （chymotrypsin） 白酶原
弹性 蛋白酶 （elastase）
羧基肽酶原 （A或B）
羧基肽酶（A或B） （carboxypeptidase）
（1）蛋白酶又叫肽链内切酶，水解肽 链内部肽键的酶
植物：木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶、无花果蛋白酶等。 动物：胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶等
原料外，还是能量代谢的物质，及许 多生物体内重要含氮化合物的前体。
• 氨基酸的共同代谢途径包括两方面
脱氨基作用、脱羧基作用
氨基酸的分解一般有三步：
① 脱氨基，脱下的氨基或转化为氨，或 转化为天冬氨酸或谷氨酸等。 ② 氨通过尿素循环与天冬氨酸的氮原子 结合，成为尿素并被排放。 ③ 氨基酸脱氨后形成α-酮酸，经转化为一 般的代谢中间体进入三羧酸循环，彻底氧 化。
NADH+H+
COOH
L-谷氨酸
COOH
COOH
(CH 2 ) 2 C=NH COOH
＋H2O －H2O
(CH 2 ) 2 C=O
+ NH3
COOH
-酮戊二酸
（2）转氨基作用
在转氨酶的催化下， α-氨基酸的氨基转移到 α-酮酸的酮基碳原子上，结果原来的α-氨基酸 生成相应的α-酮酸，而原来的α-酮酸则形成了 相应的α-氨基酸，这种作用称为转氨基作用 大多数α-氨基酸都能参加转氨基作用，但是 赖氨酸，脯氨酸和羟脯氨酸不发生转氨基作 用 局限性：只转移氨基而并没有脱氨
（1）不依赖ATP的溶酶体途径
不依赖ATP，利用溶酶体中的组织蛋白酶 （cathepsin）降解外源性蛋白、膜蛋白和长寿 命的细胞内蛋白，主要功能是消化作用，是细 胞内的消化器官。
一是与食物泡融合，将细胞吞噬进的食物或 致病菌等大颗粒物质消化成生物大分子，残渣 通过外排作用排出细胞；
泛素化的蛋白质在蛋白酶体降解
泛素化的蛋白质与 调节颗粒识别位点
结合 ↓
蛋白质去折叠 ↓
转移至核心颗粒 ↓
水解特异肽键
蛋白质降解的泛肽途径
• 蛋白酶（内切酶）
肽链内部
• 肽酶（外切酶）
羧基末端 羧肽酶 氨基末端 氨肽酶
蛋白酶
肽酶
蛋白质 → 小片段 → 氨基酸
胰蛋白酶原
肠激酶 （enterokinase）
生物化学专题
蛋白质降解与氨基 酸代谢表现
• 细胞不停地将氨基酸合成蛋白质，并又
将蛋白质降解为氨基酸。
• 蛋白质降解产生的氨基酸能通过氧化产
生能量供机体需要
• 大多数生物氨基酸分解代谢方式非常相
似，而氨基酸合成代谢途径则有所不同
蛋白质的生理功能
（1）是构成组织细胞的重要成分。 （2）参与组织细胞的更新和修补。 （3）参与物质代谢及生理功能的调控。 （4）氧化供能。 （5）转运、凝血、免疫、记忆、识别等
3、4、13 3、4、14
名称
-氨酰肽水解酶 （-aminoacyl peptide
hydrolase）
-羧肽水解酶 （-carboxyl peptide
hydrolase）
二羧肽水解酶 （depeptide hydrolase）
作用特征 作用于多肽链的
N-末端
作用于多肽链的 C-末端
水解二肽
• α-氨基酸的功能除了是合成蛋白质的
时
• 蛋白质的降解是有选择性的
（1）不依赖ATP的溶酶体途径
（2）依赖ATP的泛素途径
每天都有一定量的细胞内蛋白被降解：
—被异常修饰的非正常蛋白、突变蛋白 —需及时灭活的具调节活性的蛋白（如关键酶）
当氨基酸丰富时，蛋白降解加速
—食物蛋白供应充足或过量 —饥饿或糖尿病时无法获得充足的糖做燃料
细胞如何有选择地降解“过期蛋白”，而不 影响细胞的正常功能
CO OH
CNH
R
H2 O
CO OH
+ CO NH3
R
FADH2+O2 → FAD+H2O2
L-谷氨酸脱氢酶：广泛存在，活性又高，但 只催化谷氨酸脱氢，是别构酶，受能荷调节
氨基酸氧化供能的速率受ATP/ADP、GTP/GDP 的 反馈调节
COOH (CH 2 ) 2
L-谷氨酸脱氢酶
CHNH 2 NAD+
• 氧化脱氨基作用 • 转氨基作用 • 联合脱氨基作用 • 非氧化脱氨基作用 • 脱酰胺基作用
（1）氧化脱氨基作用
氨基酸在酶的催化下脱去氨基生成相应的α酮酸的过程称为氧化脱氨基作用。 L-氨基酸氧化酶：最适pH为10，生理pH条 件下活性不高，不是主要酶系
CO OH HCNH2
R
2H ++2e-
蛋白酶的种类和专一性
编号 3、4、2、1
名称
丝氨酸蛋白酶类 （serine pritelnase）
作用特征
活性中心 含Ser
实例
胰凝乳蛋白酶 胰蛋白酶 凝血酶
3、4、2、2 3、4、2、3 3、4、2、4
硫醇蛋白酶类 （Thiol pritelnase）
活性中心 含Cys
木瓜蛋白酶 无花果蛋白酶
菠萝酶
• 蛋白质大分子难以通透生物膜吸收，有
时有些抗原、毒素可少量通过粘膜细胞 吞饮进入体内而引起过敏、毒性反应。
• 食物蛋白必需经过消化，水解成氨基酸
才被机体利用。
• 消化自胃中生理需要而
变化
人血浆蛋白质：10天， 肝中大部分蛋白质：1~8天， 结缔组织中一些蛋白质：180天 关键性调节酶蛋白：HMG-CoA还原酶0.5~2小
（2）端解酶
氨肽酶：专一性地从肽链的氨基端水解肽键 羧肽酶：专一性地从肽链的羧基端水解肽键
常见蛋白酶的作用特点:
胃蛋白酶: 芳香族氨基酸的氨基和其它氨基酸羧基组成
的肽键 胰蛋白酶:
碱性氨基酸的羧基端和其它氨基酸氨基组成 的肽键 胰凝乳蛋白酶:
芳香族氨基酸的羧基端和其它氨基酸的氨基 端组成的肽键
小肠是蛋白质消化的主要部位，胰酶是消化 蛋白质的主要酶，最适pH为7.0左右，包括内肽 酶和外肽酶。
羧基（酸性）蛋白酶类 [carboxyl（asid）
pritelnase]
活性中心 含Asp,最 适pH在5
以下
胃蛋白酶 凝乳酶
金属蛋白酶类 （metallopritelnase）
活性中心 含有Zn2+ 、 Mg2+等金
属
枯草杆菌蛋白酶 嗜热菌蛋白酶
消化道内几种蛋白酶的专一性
肽酶的种类和专一性
编号 3、4、11
二是在细胞分化过程中，某些衰老细胞器和 生物大分子等陷入溶酶体内并被消化掉，这是 机体自身重新组织的需要。
不是无选择地降解蛋白质，而是降解的蛋白 质类型宽泛，因溶酶体中含50多种降解酶。
（2）依赖ATP的泛素途径
依赖ATP，降解异常蛋白和短寿命蛋白，泛 素给选择降解的蛋白质加以标记
泛素是只有76氨基酸残基组成的单体蛋白， 在真核细胞中含量丰富，功能是标记要降解 的蛋白
胰蛋白酶 （trypsin）
糜蛋白
糜蛋白酶
弹性蛋
酶原 （chymotrypsin） 白酶原
弹性 蛋白酶 （elastase）
羧基肽酶原 （A或B）
羧基肽酶（A或B） （carboxypeptidase）
（1）蛋白酶又叫肽链内切酶，水解肽 链内部肽键的酶
植物：木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶、无花果蛋白酶等。 动物：胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶等
原料外，还是能量代谢的物质，及许 多生物体内重要含氮化合物的前体。
• 氨基酸的共同代谢途径包括两方面
脱氨基作用、脱羧基作用
氨基酸的分解一般有三步：
① 脱氨基，脱下的氨基或转化为氨，或 转化为天冬氨酸或谷氨酸等。 ② 氨通过尿素循环与天冬氨酸的氮原子 结合，成为尿素并被排放。 ③ 氨基酸脱氨后形成α-酮酸，经转化为一 般的代谢中间体进入三羧酸循环，彻底氧 化。
NADH+H+
COOH
L-谷氨酸
COOH
COOH
(CH 2 ) 2 C=NH COOH
＋H2O －H2O
(CH 2 ) 2 C=O
+ NH3
COOH
-酮戊二酸
（2）转氨基作用
在转氨酶的催化下， α-氨基酸的氨基转移到 α-酮酸的酮基碳原子上，结果原来的α-氨基酸 生成相应的α-酮酸，而原来的α-酮酸则形成了 相应的α-氨基酸，这种作用称为转氨基作用 大多数α-氨基酸都能参加转氨基作用，但是 赖氨酸，脯氨酸和羟脯氨酸不发生转氨基作 用 局限性：只转移氨基而并没有脱氨