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1、LOGO 生物化学生物化学 生物医药系生物医药系 蒋丹蒋丹 2015年年12月月28日日 北京联合大学生物化学工程学院北京联合大学生物化学工程学院 第十二章第十二章 蛋白质的降解及氨基酸代谢蛋白质的降解及氨基酸代谢 蛋白质蛋白质在机体内的在机体内的降解降解 氨基酸氨基酸的分解和合成的共同代谢途径的分解和合成的共同代谢途径 第一节 蛋白质的酶促降解 第二节 氨基酸的降解 第三节 氨基酸代谢产物的去路 第四节 氨的同化及氨基酸的生物合成 第一节第一节 蛋白质的酶促降解蛋白质的酶促降解 一、一、蛋白酶蛋白酶的种类和专一性的种类和专一性 二、蛋白质的二、蛋白质的降解降解 一、蛋白酶的种类和专一性一、蛋
2、白酶的种类和专一性 内肽酶内肽酶(蛋白质内切酶蛋白质内切酶)：水解蛋白质内部肽键水解蛋白质内部肽键 胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、 弹性蛋白酶弹性蛋白酶 端肽酶端肽酶(蛋白质外切酶蛋白质外切酶) ：从肽链两端开始水从肽链两端开始水 解肽键。解肽键。如氨基肽酶、羧基肽酶、二肽酶如氨基肽酶、羧基肽酶、二肽酶 消化道内几种蛋白酶的专一性消化道内几种蛋白酶的专一性 芳香族、大的非芳香族、大的非 极性侧链极性侧链aa 碱性碱性 脂肪族脂肪族 胰凝乳胰凝乳 蛋白酶蛋白酶 胃蛋白酶胃蛋白酶 弹性蛋白酶弹性蛋白酶 羧肽酶羧肽酶 胰蛋白酶胰蛋白酶 氨肽酶氨肽酶 羧肽酶羧肽酶
3、 芳香族、酸性芳香族、酸性aa 端肽酶的种类和专一性端肽酶的种类和专一性 编号编号 名名 称称 作作 用用 特特 征征 3、4、11 3、4、13 氨肽酶氨肽酶 ( ( - -aminoacyl aminoacyl peptide hydrolase)peptide hydrolase) 作用于多肽链的作用于多肽链的N N- -末端末端 羧肽酶羧肽酶 ( ( - -carboxyl peptide carboxyl peptide hydrolase)hydrolase) 作用于多肽链的作用于多肽链的C C- -末端末端 3、4、14 二肽酶二肽酶 (depeptide (depeptide
4、hydrolase)hydrolase) 水解二肽水解二肽 二、蛋白质的降解二、蛋白质的降解 蛋白质和多肽的肽键可被催化水解蛋白质和多肽的肽键可被催化水解 酸酸/碱能将蛋白碱能将蛋白完全水解完全水解 酶水解一般是酶水解一般是部分水解部分水解 得到各种AA的混合物 得到多肽片段和AA的混合物 蛋白质月示胨多肽肽AA 1*104 5*103 2*103 1000 200 100 -500 外肽酶 内肽酶 第二节第二节 氨基酸的降解氨基酸的降解 一、一、氨基酸代谢概况氨基酸代谢概况 三、三、氨基酸的脱羧基作用氨基酸的脱羧基作用 二、二、氨基酸的脱氨基作用氨基酸的脱氨基作用 一、氨基酸代谢概况一、氨基
5、酸代谢概况 食物蛋白质 氨基酸 特殊途径 -酮酸 糖及其代谢 中间产物 脂肪及其代谢 中间产物 TCA 鸟氨酸 循环 NH4+ NH4+ NH3 CO2 H2O 体蛋白 尿素 尿酸 激素 卟啉 尼克酰氨 衍生物 肌酸胺 嘧啶 嘌呤 生物固氮 硝酸还原 （次生物质代谢） CO2 胺 脱氨基 脱羧基 二、氨基酸的脱氨基作用二、氨基酸的脱氨基作用 4、非氧化脱氨基作用非氧化脱氨基作用 1、氧化脱氨基作用氧化脱氨基作用 2、转氨基作用转氨基作用 3、联合脱氨基作用联合脱氨基作用 1、氧化脱氨基作用（动、植、需氧微生物）、氧化脱氨基作用（动、植、需氧微生物） （1）概念）概念 氨基酸在酶的催化下脱去氨基
6、酸在酶的催化下脱去氨基氨基生成相应的生成相应的 -酮酸酮酸，反应需氧并产生氨，此为，反应需氧并产生氨，此为氧化脱氨基氧化脱氨基 作用作用。 此作用普遍存在于动物细胞中，主要在肝中进行。此作用普遍存在于动物细胞中，主要在肝中进行。 （2）反应）反应 反应过程包括反应过程包括脱氢脱氢和和水解水解两步两步。 R R- -CHCH- -COOH RCOOH R- -C C- -COOH RCOOH R- -C C- -COOH +NHCOOH +NH3 3 NH2 -2H +H+H2 2O O NH O （3）酶的类型）酶的类型 A、L-aa氧化酶：氧化酶： 有有两类，分别以两类，分别以FAD、FMN
7、（人和动物）为辅基（人和动物）为辅基。 能催化十几种氨基酸脱氨，能催化十几种氨基酸脱氨，L-aa氧化酶分布不广，活性弱，氧化酶分布不广，活性弱， 不起主要作用。不起主要作用。 B、D- aa氧化酶：氧化酶： 以以FAD为辅基为辅基，脊椎动物在肝肾细胞中，有些微生，脊椎动物在肝肾细胞中，有些微生 物也有物也有。不重要。不重要。 C、专一性氨基酸氧化酶：、专一性氨基酸氧化酶： Glu脱氢酶脱氢酶（广泛分布在生物细胞质和线粒体中，（广泛分布在生物细胞质和线粒体中， 以以NAD+或或NADP +为辅酶为辅酶，可直接脱氨，活性最强。，可直接脱氨，活性最强。 该酶属于变构酶，其活性受该酶属于变构酶，其活性
8、受ATPATP，GTPGTP的抑制，受的抑制，受ADPADP， GDPGDP的激活。的激活。） 1、氧化脱氨基作用（动、植、需氧微生物）、氧化脱氨基作用（动、植、需氧微生物） -氨基酸氨基酸 氨基酸氧化酶（氨基酸氧化酶（FAD、FMN） -酮酸酮酸 R-CH-COO- NH+3 | R-C-COO-+NH3 O | H2O+O2 H2O2 L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶 + H2O + NH3 NAD(P)+ NAD(P)H+H+ COOH CH2 CH2 C=O COOH COOH CH2 CH2 CH NH2 COOH 不需氧，经电子传递链，可逆，重要不需氧，经电子传递链，可逆，重要 1、氧
9、化脱氨基作用（动、植、需氧微生物）、氧化脱氨基作用（动、植、需氧微生物） 黄素蛋白黄素蛋白 1、氧化脱氨基作用（动、植、需氧微生物）、氧化脱氨基作用（动、植、需氧微生物） C R H COOH NH 2 - 氨 氨基 基酸 酸 氨 氨基 基酸 酸氧 氧化 化酶 酶 FP FP H 2 C R COOH NH 亚 亚氨 氨基 基酸 酸 NH 3 H 2 O C R COOH O - 酮 酮酸 酸 RCOOH 酸 酸 O 2 H 2 O 2 H 2 O + 1/ 2O 2 H 2 O + CO 2 H 2 O 2 酶 酶 无 无H 2 O 2 酶 酶 2、转氨基作用、转氨基作用 -氨基酸氨基酸1
10、R1-CH-COO- NH+3 | -酮酸酮酸1 R1-C-COO- O | R2-C-COO- O | -酮酸酮酸2 R2-CH-COO- NH+3 | -氨基酸氨基酸2 转氨酶转氨酶 （辅酶：磷酸吡哆醛）（辅酶：磷酸吡哆醛） 在转氨酶的催化下，在转氨酶的催化下， -氨基酸的氨基转移到氨基酸的氨基转移到-酮酸的酮酸的 酮基碳原子上，结果原来的酮基碳原子上，结果原来的-氨基酸生成相应的氨基酸生成相应的-酮酸，酮酸， 而原来的而原来的-酮酸则形成了相应的酮酸则形成了相应的-氨基酸，这种作用称为氨基酸，这种作用称为 转氨基作用转氨基作用或或氨基移换氨基移换作用。作用。 -氨基酸氨基酸 磷酸吡哆醛磷
11、酸吡哆醛 醛亚胺醛亚胺 酮亚胺酮亚胺 磷酸吡哆胺磷酸吡哆胺 磷酸吡哆醛的作用机理磷酸吡哆醛的作用机理 -酮酸酮酸 互变异构互变异构 转氨酶 除除Gly，Lys，Thr，Pro外，均可参加转外，均可参加转 氨基作用，大多数转氨酸需要氨基作用，大多数转氨酸需要-酮戍二酸酮戍二酸 作为氨基作为氨基受体。受体。 谷丙转氨酶和谷草转氨酶谷丙转氨酶和谷草转氨酶 谷丙转氨酶谷丙转氨酶 （GPT） 谷草转氨酶谷草转氨酶 (GOT) 谷丙转氨酶谷丙转氨酶(GPT)和谷草转氨酶和谷草转氨酶(GOT)分布最广、分布最广、 活性最大。临床以此活性最大。临床以此判断肝、判断肝、心心功能功能是否正常。是否正常。 转氨作用
12、的意义转氨作用的意义 是是aa分解代谢与非必需分解代谢与非必需aa合成代谢的重合成代谢的重 要步骤；要步骤； 沟通了糖代谢与蛋白质代谢。沟通了糖代谢与蛋白质代谢。 转氨酶转氨酶 种类多，分布广，活性高种类多，分布广，活性高 但是氨基酸并没有真正脱掉氨基但是氨基酸并没有真正脱掉氨基 因此转氨基作用不是体内主要的脱氨基方式因此转氨基作用不是体内主要的脱氨基方式 氨化脱氨基，使用氨化脱氨基，使用氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶 只有谷氨酸脱氢酶分布广，活性高，但肌肉缺乏只有谷氨酸脱氢酶分布广，活性高，但肌肉缺乏 其他氨基酸氧化酶：种类不多，分布不广，活性不高其他氨基酸氧化酶：种类不多，分布不广，活性不高 那
13、么氨化脱氨基也不是体内的主要的脱氨基方式那么氨化脱氨基也不是体内的主要的脱氨基方式 那么什么是最佳的脱氨基方式呢那么什么是最佳的脱氨基方式呢? 联合脱氨基联合脱氨基=转氨基转氨基+氧化脱氨基氧化脱氨基 1.转氨基与谷氨酸脱氢酶的联合脱氨基：肝，肾，脑转氨基与谷氨酸脱氢酶的联合脱氨基：肝，肾，脑 2.嘌呤核苷酸循环：肌肉，肝，脑嘌呤核苷酸循环：肌肉，肝，脑 3、联合脱氨基作用、联合脱氨基作用 （1 1）概念）概念 （2 2）类型）类型 a a、转氨酶与转氨酶与L L- -谷氨酸脱氢酶作用相偶联谷氨酸脱氢酶作用相偶联 b b、转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联 转氨基
14、转氨基作用和作用和氧化氧化 脱氨基作用或嘌呤核脱氨基作用或嘌呤核 苷酸循环联合进行的苷酸循环联合进行的 脱氨基脱氨基作用方式作用方式。 转氨酶与转氨酶与L-谷氨酸脱氢酶作用相偶联谷氨酸脱氢酶作用相偶联 转氨酶转氨酶 L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶 H2O+NAD+ NH3+NADH -酮酸酮酸 -氨基酸氨基酸 -酮戊二酸酮戊二酸 L L- -谷氨酸谷氨酸 转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联 -氨基酸氨基酸 -酮酸酮酸 -酮戊二酸酮戊二酸 谷氨酸谷氨酸 草酰乙酸草酰乙酸 天冬氨酸天冬氨酸 腺苷酰琥珀酸腺苷酰琥珀酸 苹果酸苹果酸 延胡索酸延胡索酸 腺苷酸腺苷酸 次黄苷酸
15、次黄苷酸 4、非氧化脱氨基作用（自学）、非氧化脱氨基作用（自学）P425 大多在大多在微生物微生物中进行，包括中进行，包括： 还原还原脱氨基作用脱氨基作用：严格无氧条件，氢化酶催化：严格无氧条件，氢化酶催化 水解脱氨基作用水解脱氨基作用：水解酶：水解酶 脱水脱氨基作用脱水脱氨基作用：L-丝氨酸，丝氨酸，L-苏氨酸。磷酸苏氨酸。磷酸 吡哆醛为辅基吡哆醛为辅基 脱硫氢基脱氨基作用脱硫氢基脱氨基作用：L-半胱氨酸，脱硫氢基半胱氨酸，脱硫氢基 酶催化酶催化 氧化还原脱氨基作用氧化还原脱氨基作用：形成有机酸、酮酸、氨：形成有机酸、酮酸、氨 三、氨基酸的脱羧基三、氨基酸的脱羧基作用作用 1、概念 氨基酸在脱羧酶氨基酸在脱羧酶的作用的作用下下 脱掉羧基生成脱掉羧基生成相应相应的一级胺的一级胺 类类化合物的化合物的作用。脱羧酶的作用。脱羧酶的 辅酶辅酶为为磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛。 脱羧酶，专一性强脱羧酶，专一性强，且且只对只对L-氨基酸氨基酸起作用。起作用。 除除His脱羧酶脱羧酶不需辅酶外，余均以不需辅酶外，余均以磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛为为 辅酶。辅酶。 胺胺 C R H COOH NH2+ C H R OC R H COOH NC H R + H2O C R H H NC H R CO2 H2O C R H
