第七章 蛋白质的酶促降解及氨基酸代谢第七章 蛋白质的酶促降解 及氨基酸代谢 第一节第一节 蛋白质的酶促降解蛋白质的酶促降解 第二节第二节 氨基酸的分解与转化氨基酸的分解与转化 第三节第三节 氨基酸的生物合成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、水解蛋白质的酶的种类和专一性肽酶内肽酶外肽酶蛋白酶氨肽酶羧肽酶水解肽链内部肽键，对形成肽键的氨基酸残基有一定专一性分别从氨基端和羧基端逐个水解肽键1 1、蛋白酶的种类和专一性、蛋白酶的种类和专一性编号编号 名名 称称 作用特征作用特征 实例实例3.4.2.13.4.2.13.4.2.23.4.2.2丝氨酸蛋白酶类丝氨酸蛋白酶类(serine pritelnase)(serine pritelnase)活性中心含活性中心含SerSer，受二异丙基，受二异丙基氟磷酸抑制氟磷酸抑制3.4.2.33.4.2.33.4.2.43.4.2.4半胱氨酸蛋白酶类半胱氨酸蛋白酶类(Thiol pritelnase)(Thiol pritelnase)活性中心含活性中心含CysCys，受典乙酸、对受典乙酸、对羟基汞苯甲酸等羟基汞苯甲酸等抑制抑制天冬氨酸蛋白酶类天冬氨酸蛋白酶类carboxyl(asid) carboxyl(asid) pritelnasepritelnase活性中心含活性中心含2 2个个AspAsp, ,最适最适pHpH在在2 24 4金属蛋白酶类金属蛋白酶类(metallopritelnase)(metallopritelnase)活性中心含有活性中心含有ZnZn2+2+ 、 MgMg2+2+等等金属离子金属离子胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶胰蛋白酶胰蛋白酶凝血酶凝血酶枯草杆菌蛋白酶枯草杆菌蛋白酶木瓜蛋白酶木瓜蛋白酶无花果蛋白酶无花果蛋白酶菠萝酶菠萝酶胃蛋白酶胃蛋白酶凝乳酶凝乳酶嗜热菌蛋白酶嗜热菌蛋白酶氨肽酶氨肽酶羧肽酶羧肽酶 蛋白质降解对于细胞蛋白质降解对于细胞/ /有机体的生长发育有机体的生长发育 及适应内外环境变化具有多种功能：及适应内外环境变化具有多种功能： 基因突变、生物合成误差、自发变性和疾病等可基因突变、生物合成误差、自发变性和疾病等可导致反常蛋白产生；导致反常蛋白产生； 通过降解具有重要生理功能的酶蛋白，对其调控通过降解具有重要生理功能的酶蛋白，对其调控的过程进行精确、快速的调节；的过程进行精确、快速的调节； 维持体内维持体内AAAA代谢库的平衡；代谢库的平衡； 防御机制组成部分；防御机制组成部分； 蛋白质前体的裂解加工。
蛋白质前体的裂解加工2 2、蛋白酶降解的生物学意义、蛋白酶降解的生物学意义3 3、胞内蛋白质降解系统、胞内蛋白质降解系统细胞内两个最重要的蛋白质降解系统：细胞内两个最重要的蛋白质降解系统：溶酶体系统（酸性系统溶酶体系统（酸性系统):): 主要水解长寿命蛋白主要水解长寿命蛋白和外来蛋白，无选择性；和外来蛋白，无选择性；泛素系统（碱性系统）：泛素系统（碱性系统）：主要水解短寿命蛋白和主要水解短寿命蛋白和反常蛋白反常蛋白（细胞质与细胞核中）细胞质与细胞核中）通过降解众多重要的通过降解众多重要的蛋白，参与多条信号转导途径，有选择性蛋白，参与多条信号转导途径，有选择性2020S S蛋白酶体蛋白酶体ATPATP1 19S9S调节亚基调节亚基E1E1：泛素活化酶：泛素活化酶E2E2：泛素结合酶：泛素结合酶 E3E3：泛素连接酶：泛素连接酶泛素系统泛素系统泛素：泛素：76 aa 76 aa 组成的多肽组成的多肽2626S S蛋白酶体蛋白酶体第七章 蛋白质的酶促降解 及氨基酸代谢 第一节第一节 蛋白质的酶促降解蛋白质的酶促降解 第二节第二节 氨基酸的分解与转化氨基酸的分解与转化 第三节第三节 氨基酸的生物合成氨基酸的生物合成第二节第二节 氨基酸的分解与转化氨基酸的分解与转化二、脱羧基作用二、脱羧基作用三、氨基酸分解产物的转化三、氨基酸分解产物的转化一、脱氨基作用一、脱氨基作用一、氨基酸的脱氨基作用一、氨基酸的脱氨基作用1 1、氧化脱氨基作用、氧化脱氨基作用2 2、转氨基作用、转氨基作用3 3、联合脱氨基作用、联合脱氨基作用4 4、非氧化脱氨基作用（自学）、非氧化脱氨基作用（自学）5 5、脱酰氨作用（自学）、脱酰氨作用（自学）第二节第二节 氨基酸的分解与转化氨基酸的分解与转化1 1、氧化脱氨基作用、氧化脱氨基作用 谷氨酸脱氢酶谷氨酸谷氨酸+ + H2O - -酮戊二酮戊二酸酸+ + NH3NAD(P)NAD(P)+ +NAD(P)HNAD(P)H一、氨基酸的脱氨基作用一、氨基酸的脱氨基作用第二节 氨基酸的分解与转化氨基酸在酶的催化下脱去氨基生成相应酮酸的过程。
氨基酸在酶的催化下脱去氨基生成相应酮酸的过程 -氨基酸氨基酸氧化酶-酮酸 R-CH-COO- NH3+| R-C-COO- + NH3 OH2O+O2H2O2（FAD、FMN）肝脏、肾脏和某些细菌、真菌中一、氨基酸的脱氨基作用一、氨基酸的脱氨基作用第二节 氨基酸的分解与转化2 2、转氨基作用：、转氨基作用： - -氨基酸与氨基酸与 - -酮酸之间的氨基转移反应酮酸之间的氨基转移反应 -氨基酸-酮酸-酮酸-氨基酸转氨酶转氨酶辅基：磷酸吡哆醛辅基：磷酸吡哆醛 R1-CH-COO- NH+3 R2-C-COO- O R2-CH-COO- NH+3 R1-C-COO- O谷丙转氨酶（谷丙转氨酶（GPTGPT）和谷草转氨酶（）和谷草转氨酶（GOTGOT）谷丙转氨酶谷丙转氨酶（GPTGPT）谷草转氨酶谷草转氨酶(GOT)(GOT)1 1、除脯、羟脯、甘、 苏、赖氨酸外，其余的 -氨基酸都可参加转氨基作用；2、转氨酶的辅基只有一种：磷酸吡哆醛(PLP), 作为氨基的传递体转氨酶转氨酶谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶HH2 20+NAD0+NAD+ +NHNH3 3+NADH+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3 3、转氨酶与谷氨酸脱氢酶联合脱氨基作用、转氨酶与谷氨酸脱氢酶联合脱氨基作用一、氨基酸的脱氨基作用一、氨基酸的脱氨基作用1 1、转氨基作用、转氨基作用2 2、氧化脱氨基作用、氧化脱氨基作用3 3、联合脱氨基作用、联合脱氨基作用4 4、非氧化脱氨基作用（自学）、非氧化脱氨基作用（自学）5 5、脱酰氨作用（自学）、脱酰氨作用（自学）第二节第二节 氨基酸的分解与转化氨基酸的分解与转化第二节第二节 氨基酸的分解与转化氨基酸的分解与转化二、脱羧基作用二、脱羧基作用三、氨基酸分解产物的转化三、氨基酸分解产物的转化一、脱氨基作用一、脱氨基作用lTrp5-羟色胺l Cys牛磺酸 l Orn 腐胺l Lys尸胺二、氨基酸的脱羧基作用二、氨基酸的脱羧基作用第二节第二节 氨基酸的分解与转化氨基酸的分解与转化1 1、直接脱羧基作用、直接脱羧基作用氨基酸在脱羧酶（辅酶：磷酸吡哆醛） 作用下，发生脱羧反应生成胺类化合物。
胺类很多具有活跃的生理功能，有刺激细胞分裂、生长和防止衰老的作用2 2、羟化脱羧基作用、羟化脱羧基作用二、氨基酸的脱羧基作用二、氨基酸的脱羧基作用第二节第二节 氨基酸的分解与转化氨基酸的分解与转化CO2酪氨酸多巴多巴胺酪氨酸酶多巴脱羧酶第二节第二节 氨基酸的分解与转化氨基酸的分解与转化二、脱羧基作用二、脱羧基作用三、氨基酸分解产物的转化三、氨基酸分解产物的转化一、脱氨基作用一、脱氨基作用三、氨基酸降解产物的去路三、氨基酸降解产物的去路第二节第二节 氨基酸的分解与转化氨基酸的分解与转化1、氨的代谢转变（1）重新生成氨基酸 NH3与-酮酸发生氨基化反应重新生成氨基酸2 2）谷氨酰胺和天冬酰胺的生成）谷氨酰胺和天冬酰胺的生成三、氨基酸降解产物的去路三、氨基酸降解产物的去路第二节 氨基酸的分解与转化（3 3）生成铵盐）生成铵盐与柠檬酸、苹果酸、草酰乙酸等生成铵盐，保持细胞内正常的pH（主要在植物中）4 4）尿素的生成）尿素的生成鸟氨酸循环（尿素循环）鸟氨酸循环（尿素循环）在哺乳动物体内，氨的主要去路是在肝脏中合成尿素并随尿排除体外，部分植物也能合成尿素鸟氨酸循环鸟氨酸循环谷氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸鸟氨酸鸟氨酸瓜氨酸瓜氨酸瓜氨酸瓜氨酸精氨琥珀酸精氨琥珀酸鸟氨酸鸟氨酸精氨酸精氨酸延胡索酸延胡索酸草酰乙酸草酰乙酸氨基酸氨基酸谷氨酸谷氨酸 - -酮戊二酸酮戊二酸天冬氨酸天冬氨酸ATPATPAMP+PPiAMP+PPiHH2 2OO2ATP+CO2ATP+CO2 2+NH+NH3 3+H+H2 2OO2ADP+Pi2ADP+Pi线线粒粒体体NHNH2-C-NH-C-NH2OO尿素尿素2 21 13 34 45 5PiPi 氨甲酰磷酸合成酶 鸟氨酸转氨甲酰基酶 精胺琥珀酸合成酶 精胺琥珀酸裂解酶 精胺酸酶H2N-(CH2)3-CH-COOHNH氨基酸氨基酸 - - 酮戊二酸酮戊二酸 - - 酮戊二酸酮戊二酸总反应式：NH3+CO2+3ATP+Asp+2H2O尿素+2ADP+2Pi+AMP+PPi+延胡索酸（1 1）合成新氨基酸）合成新氨基酸三、氨基酸降解产物的去路三、氨基酸降解产物的去路2 2、 - -酮酸的代谢转变酮酸的代谢转变-酮戊二酸琥珀酰 CoA延胡索酸草酰乙酸丙酮酸乙酰CoA乙酰乙酸TCA循环PEP葡萄糖脂肪酸酮体（3 3）氧化成）氧化成COCO2 2和和H H2 2O O（2 2）转变成糖或脂肪）转变成糖或脂肪生糖氨基酸生酮氨基酸生糖氨基酸：能生成丙酮酸或者柠檬酸循环中间物的氨基酸。
生酮氨基酸：能生成乙酰CoA或者乙酰乙酸的氨基酸只有Leu是纯粹生酮的生糖兼生酮第七章 蛋白质的酶促降解 及氨基酸代谢 第一节第一节 蛋白质的酶促降解蛋白质的酶促降解 第二节第二节 氨基酸的分解与转化氨基酸的分解与转化 第三节第三节 氨基酸的生物合成氨基酸的生物合成第三节第三节 氨基酸的生物合成氨基酸的生物合成一、氨的来源一、氨的来源二、氨的同化二、氨的同化三、氨基酸的生物合成三、氨基酸的生物合成四、四、一碳基团代谢一碳基团代谢五、硫代谢五、硫代谢一、一、NHNH3 3的来源的来源第三节第三节 氨基酸的生物合成氨基酸的生物合成植物：生物固氮 、NO3-还原、含N有机物分解；动物：主要来源是AA的脱氨基作用，此外嘌呤、 嘧啶的分解也生成氨第三节第三节 氨基酸的生物合成氨基酸的生物合成3H3H2 26e6e- -2NH2NH3 3N N2 2+ +500500,30MPa,30MPa Fe Fe生物固氮：蓝藻细菌，根瘤菌生物固氮：蓝藻细菌，根瘤菌3H3H2 26e6e- -2NH2NH3 3N N2 2+ +固氮酶固氮酶工业固氮工业固氮生物固氮生物固氮: :微生物、藻类和与高等植微生物、藻类和与高等植物共生的微生物通过自身的物共生的微生物通过自身的固氮酶固氮酶复合物复合物把分子氮变成氨的过程。
把分子氮变成氨的过程第三节第三节 氨基酸的生物合成氨基酸的生物合成固固氮氮酶酶复复合合物物还原酶(铁蛋白): 提供具有高还原势的电子;固氮酶(钼铁蛋白): 利用还原酶提供的高能电子将N2还原为NH3生物固氮总反应生物固氮总反应生物固氮所需条件：生物固氮所需条件： 充足的充足的ATPATP供应；供应； 很强的还原剂；很强的还原剂； 严格的厌氧环境严格的厌氧环境第三节第三节 氨基酸的生物合成氨基酸的生物合成硝酸还原：NHNH3 3NONO3 3- -2e-2e-6e-6e-硝酸还原酶硝酸还原酶亚硝酸还原酶亚硝酸还原酶NONO2 2- -一、一、NHNH3 3的来源的来源硝酸还原酶(诱导酶)铁氧还蛋白- 硝酸还原酶NAD(P)H- 硝酸还原酶一、氨的来源一、氨的来源二、氨的同化二、氨的同化三、氨基酸的生物合成三、氨基酸的生物合成四、四、一碳基团代谢一碳基团代谢五、硫代谢五、硫代谢第三节第三节 氨基酸的生物合成氨基酸的生物合成二、氨的同化二、氨的同化第三节第三节 氨基酸的生物合成氨基酸的生物合成1、谷氨酸合成途径2、氨甲酰磷酸的合成生物固氮和硝酸盐还原。