第十章蛋白质的酶促降解及氨基酸代谢

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1、第十章 蛋白质的酶促降解及氨基酸代谢 4学时,本章着重讨论蛋白质在机体内的降解，以及氨基酸的分解和合成的共同代谢途径。,返回,思考,第一节 蛋白质的酶促降解 第二节 氨基酸的分解 第三节 氨基酸分解产物的转化 第四节 氨的同化及氨基酸的生物合成,重点：蛋白质在机体内的降解；氨基酸的分解和合成途径。难点：氨基酸的分解和合成途径。,第一节 蛋白质的酶促降解,一、蛋白质酶的种类和专一性肽酶（Peptidase）蛋白酶(Proteinase),二、细胞内蛋白质降解溶酶体途径:无选择地降解蛋白质泛肽（ubiguitin）途径:给选择降解的蛋白质加以标记,肽酶的种类和专一性,编号 名 称 作 用 特 征,

2、3、4、11,3、4、13,-氨酰肽水解酶,(-aminoacyl peptide hydrolase),作用于多肽链的N-末端,-羧肽水解酶,(-carboxyl peptide hydrolase),作用于多肽链的C-末端,3、4、14,二羧肽水解酶,(depeptide hydrolase),水解二肽,蛋白酶的种类和专一性,编号 名 称 作用特征 实例,3、4、2、1,3、4、2、2,丝氨酸蛋白酶类,(serine pritelnase),活性中心含Ser,3、4、2、3,3、4、2、4,硫醇蛋白酶类,(Thiol pritelnase),活性中心含Cys,羧基（酸性）蛋白酶类,carb

3、oxyl(asid) pritelnase,活性中心含Asp,最适pH在5以下,金属蛋白酶类,(metallopritelnase),活性中心含有Zn2+ 、 Mg2+等金属,胰凝乳蛋白酶 胰蛋白酶 凝血酶,木瓜蛋白酶 无花果蛋白酶 菠萝酶,胃蛋白酶 凝乳酶,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,蛋白质降解的泛肽途径,E1-SH,E1-SH,E2-SH,E2-SH,ATP AMP+PPi,E3,多泛肽化蛋白,ATP,26S蛋白酶体,20S蛋白酶体,ATP,19S调节亚基,去折叠,水解,E1：泛肽激活酶 E2：泛肽载体蛋白 E3：泛肽-蛋白质连接酶,（ubiquitin）,第

4、二节 氨基酸的分解与转化,一、氨基酸代谢概况,三、氨基酸的脱羧基作用,二、氨基酸的脱氨基作用,氨基酸代谢概况,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,（次生物质代谢）,CO2,胺,二、氨基酸的脱氨基作用,4、非氧化脱氨基作用,1、氧化脱氨基作用,2、转氨基作用,3、联合脱氨基作用,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-酮酸的过程称为氧化脱氨基作用。主要有以下两种类型：,2、转氨基作用,转氨酶 （辅酶：磷酸

5、吡哆醛）,在转氨酶的催化下， -氨基酸的氨基转移到-酮酸的酮基碳原子上，结果原来的-氨基酸生成相应的-酮酸，而原来的-酮酸则形成了相应的-氨基酸，这种作用称为转氨基作用或氨基移换作用。,-氨基酸,磷酸吡哆醛,醛亚胺,酮亚胺,磷酸吡哆胺,磷酸吡哆醛的作用机理,-酮酸,互变异构,谷丙转氨酶和谷草转氨酶,谷丙转氨酶（GPT）,谷草转氨酶(GOT),谷氨酰胺的生成和利用,3、联合脱氨基作用,（1）概念,（2）类型,a、转氨酶与L-谷氨酸脱氢酶作用相偶联,b、转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联,转氨酶与L-谷氨酸脱氢酶作用相偶联,转氨酶,L-谷氨酸脱氢酶,H20+NAD+,NH3+NADH,-酮酸,-氨基

6、酸,-酮戊二酸,L-谷氨酸,转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联,4、非氧化脱氨基作用（自学）,（1）直接脱氨基作用 （2）还原脱氨基作用 （3）水解脱氨基作用 （4）脱水脱氨基作用 （5）氧化还原脱氨基作用,三、氨基酸的脱羧基作用,1、概念,3、脱羧产物的进一步转化（次生物质代谢）,第三节 氨基酸分解产物的转化,一、氨的代谢转变,二、氨基酸碳骨架的转化途径,三、氨基酸与一碳基团,四、氨基酸与生物活性物质,一、氨的代谢转变,1、重新生成氨基酸,2、谷氨酰胺和天冬酰氨的生成,3、尿素的生成尿素循环,4、合成其他含N物质,谷氨酸的重新生成,在大脑中发生上述反应，大量消耗了-酮戊二 酸和NADPH，引起

7、中毒症状。在肌肉中，可利用这一反应生成的谷氨酸的转氨基作用，生成丙氨酸，将氨转运到肝脏中去。,2、尿 素 的 生 成,（1）概念,（2）总反应和过程,尿素循环,氨基酸,谷氨酸,谷氨酸,氨甲酰磷酸,鸟氨酸,瓜氨酸,瓜氨酸,精氨琥珀酸,鸟氨酸,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,2ADP+Pi,2ATP+CO2+NH3+H2O,1,细胞溶液,线粒体,尿素,-酮戊二酸,-酮戊二酸,2,3,4,5,二、氨基酸碳骨架的转化途径,1、再氨基化生成氨基酸,2、转变成糖或脂肪,生糖氨基酸 生酮氨基酸,3、氧化供能生成CO2和H2O,氨基酸碳骨架进入三羧酸循环的途径,草酰乙酸,磷酸

8、烯醇式酸,-酮戊二酸,天冬氨酸天冬酰氨,丙酮酸,延胡索酸,琥珀酰CoA,乙酰CoA,乙酰乙酰CoA,苯丙氨酸 酪氨酸 亮氨酸 赖氨酸 色氨酸,丙氨酸 苏氨酸 甘氨酸 丝氨酸 半胱氨酸,谷氨酸 谷氨酰胺 精氨酸 组氨酸 脯氨酸,异亮氨酸 亮氨酸 缬氨酸,苯丙氨酸 酪氨酸 天冬氨酸,异亮氨酸 甲硫氨酸 缬氨酸,葡萄糖,柠檬酸,一碳基团,在代谢过程中，某些化合物（如氨基酸）可以分解产生具有一个碳原子的基团（不包括CO2），称为一碳基团，一碳基团的转移除了和许多氨基酸的代谢直接有关外，还参与嘌呤和胸腺嘧啶及磷脂的生物合成。, 一碳基团的转移由相应的一碳基团转移酶催化， 其辅酶为FH4 一碳基团和氨基酸

9、代谢,-CH=NH 亚氨甲基 H-CO- 甲酰基 -CH2OH 甲醇基 -CH= 次甲基 -CH2- 亚甲基 -CH3 甲基,叶酸和 四氢叶酸（FH4或THFA）,叶酸,N5，N10-CH2-FH4,一碳基团的来源与转变,S-腺苷蛋氨酸,N5-CH3-FH4,N5 ，N10 - CH2-FH4,N5， N10 = CH-FH4,N10 -CHO-FH4,N5 ， N10 -CH2-FH4还原酶,N5 ， N10 -CH2-FH4脱氢酶,环水化酶,丝氨酸,组氨酸苷氨酸,参与 甲基化反应,为胸腺嘧啶合成提供甲基,参与嘌呤合成,FH4,FH4,FH4,HCOOH,H2O,NAD+,NDAH+H+,N

10、AD+,NDAH+H+,H+,参与嘌呤合成,四、氨基酸与生物活性物质,酪氨酸代谢与黑色素的形成 色氨酸代谢与5-羟色胺与吲哚乙酸 谷氨酸与-氨基丁酸 组氨酸与组胺 半胱氨酸和牛磺酸,第 四节 氨的同化及氨基酸的生物合成,一、氨基酸的生物合成 二、生物固氮 三、氨基酸重要衍生物的生物合成(自学),自然界的氮素循环,硝酸盐,亚硝酸,NH3,生物固氮,工业固氮,固氮生物,动植物,硝酸盐还原,大气固氮,大气氮素,岩浆源的固定氮,火成岩,反硝化作用,氧化亚氮,蛋白质,入地下水,动植物废物死的有机体,生物固N的化学本质,e-,e-,e-,e-,固 N 酶, ATP酶活性：能催化ATP分解，从中获取能量推动

11、电子向还原底物上转移。,（2）作用机理：,（3）特点：是一种多功能酶, 氧化还原酶：不仅能催化N2还原，还可 催化N2O化合物等还原。,（1）结构组成,二聚体、含Fe和S形成Fe4S4簇,四聚体（22）含Mo、Fe和S,硝酸还原作用,（2）硝酸还原酶,(3) 亚硝酸还原酶,（1）硝酸还原作用的化学本质,硝酸还原酶,a、铁氧还蛋白硝酸还原酶,b、NAD(P)H-硝酸还原酶,H2O,NO-3,+,2Fd还原态,+,2H+,NO-2,+,2Fd氧化态,+,+,NAD(P)H,+,H+,NO-2,+,NAD(P)+,+,H2O,亚硝酸还原酶,2H2O,a、铁氧还蛋白亚硝酸还原酶,NO-2,+,6Fd还

12、原态,+,8H+,NH+4,+,6Fd氧化态,+,2H2O,b、NAD(P)H亚硝酸还原酶,NO-2,+,3NAD(P)H,+,NH+4,+,3NAD(P)+,+,5H+,氨的同化,1、谷氨酸的形成途径,2、氨甲酰磷酸的生成,三、氨基酸的生物合成,1、必需氨基酸 2、20种氨基酸的生物合成概况 3、氨基酸生物合成的调节,必需氨基酸的概念,Thr、Val、Leu、Ile、Met、Lys、Phe、Trp (His、 Arg),凡是机体不能自己合成，必需来自外界的氨基酸，称为必需氨基酸。,人的必需氨基酸：,二十种氨基酸的生物合成概况,谷氨酸族,天冬氨酸族,丙氨酸族,丝氨酸族,His 和芳香族,氨基酸

13、生物合成的分族情况,（1）丙氨酸族丙酮酸 Ala、Val、Leu （2）丝氨酸族甘油酸-3-磷酸 Ser、Gly、Cys （3）谷氨酸族-酮戊二酸 Glu、Gln、Pro、Arg （4）天冬氨酸族草酰乙酸 Asp、Asn、Lys、Thr、Ile、Met （5）组氨酸和芳香氨基酸族磷酸核糖 His磷酸赤藓糖+PEP Phe、Tyr、Trp,3、氨基酸生物合成的调节,(1) 通过终端产物对氨基酸生物合成的抑制 (2) 通过酶生成量的改变调节氨基酸的生物合成,氨基酸合成的反馈调控,反硝化作用,氧化亚氮,氨甲酰磷酸,分支酸,脱氧庚酮糖酸-7-磷酸,天冬氨酸,天冬氨酰磷酸,赤藓糖-4-磷酸,脱氢奎尼酸,莽草酸,谷氨酸,磷酸烯醇式丙酮酸,+,预苯酸,Try,Phe,Trp,Ile,Trp,His,CTP,AMP,Gln,Lys,Met,Thr,酮丁酸,Gly,Ala,谷氨酰胺合酶,天冬氨酰半醛,高丝氨酸,氨基苯甲酸,