《《生物化学(第2版)》教学课件11蛋白质的降解及氨基酸代谢》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《生物化学(第2版)》教学课件11蛋白质的降解及氨基酸代谢（61页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、本章重点学习内容本章重点学习内容本章重点学习内容本章重点学习内容氨基酸代谢库氨基酸代谢库蛋白质的酶促水解及有关酶类蛋白质的酶促水解及有关酶类脱氨作用的几种方式脱氨作用的几种方式 氨的去路氨的去路脱氨后碳骨架的去向脱氨后碳骨架的去向氨基酸合成中的碳源、氮源氨基酸合成中的碳源、氮源个别氨基酸的代谢与健康个别氨基酸的代谢与健康谷氨酸合成的生化机理谷氨酸合成的生化机理糖、脂肪、蛋白质代谢的相互联系糖、脂肪、蛋白质代谢的相互联系第一节第一节 概述概述一、机体中氨基酸的来源与去向一、机体中氨基酸的来源与去向合合成成二、蛋白质的水解及水解酶类二、蛋白质的水解及水解酶类（一）（一）外源性蛋白质的水解（消化）及
2、有关酶类外源性蛋白质的水解（消化）及有关酶类1.1.动物消化道蛋白水解酶动物消化道蛋白水解酶胃蛋白酶胃蛋白酶胰蛋白酶胰蛋白酶胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶弹性蛋白酶弹性蛋白酶羧肽酶羧肽酶A、B氨肽酶氨肽酶2.2.植物体中蛋白酶类：种子萌发时蛋白水解旺盛。植物体中蛋白酶类：种子萌发时蛋白水解旺盛。3.3.微生物蛋白酶类：不同微生物分泌蛋白酶种类及性质不同。微生物蛋白酶类：不同微生物分泌蛋白酶种类及性质不同。碱性蛋白酶碱性蛋白酶 中性蛋白酶中性蛋白酶 酸性蛋白酶酸性蛋白酶蛋白质酶促降解：多肽蛋白质酶促降解：多肽 寡肽寡肽 二肽二肽 氨基酸氨基酸（二）细胞内蛋白质的降解及有关酶类（二）细胞内蛋白质的降解及
3、有关酶类（二）细胞内蛋白质的降解及有关酶类（二）细胞内蛋白质的降解及有关酶类1. 1. 溶酶体的蛋白质降解溶酶体的蛋白质降解体系体系- -不依赖不依赖ATPATP溶酶体中溶酶体中的蛋白水解酶，主要降解的蛋白水解酶，主要降解半衰期半衰期长长的的蛋蛋白质、膜蛋白及胞外蛋白，没有选择性。是白质、膜蛋白及胞外蛋白，没有选择性。是细胞内细胞内蛋白质降解的主要蛋白质降解的主要途径。途径。细胞自噬细胞自噬是真核生物中进化保守的对细胞内物质进行是真核生物中进化保守的对细胞内物质进行周转的重要过程。该过程中一些损坏的周转的重要过程。该过程中一些损坏的蛋白或细胞器蛋白或细胞器被双被双层膜结构的自噬小泡包裹后，送入
4、层膜结构的自噬小泡包裹后，送入溶酶体溶酶体( (动物）或液泡动物）或液泡（酵母和植物（酵母和植物）中进行降解并得以循环利用。）中进行降解并得以循环利用。种子萌发时储存蛋白的降解；种子萌发时储存蛋白的降解；在动物细胞衰老反应过程中，往往发生分子伴侣介导的自在动物细胞衰老反应过程中，往往发生分子伴侣介导的自噬过程，保存必须的组成细胞结构的蛋白和其他材料。噬过程，保存必须的组成细胞结构的蛋白和其他材料。营养缺乏条件下培养的细胞；营养缺乏条件下培养的细胞；小资料：小资料：小资料：小资料：20162016年年1010月月3 3日：瑞典卡罗琳医学日：瑞典卡罗琳医学院院3 3日宣布，将诺贝尔生理学或医日宣布
5、，将诺贝尔生理学或医学奖授予日本科学家大隅良典，学奖授予日本科学家大隅良典，以表彰他在以表彰他在细胞自噬细胞自噬机制研究中机制研究中取得的成就。取得的成就。大隅良典生于大隅良典生于19451945年，是东京年，是东京工业大学教授、分子细胞生物学工业大学教授、分子细胞生物学家，他在细胞自噬作用的研究中家，他在细胞自噬作用的研究中取得了重要成果，为阐明细胞适取得了重要成果，为阐明细胞适应环境的机制、细胞自噬作用原应环境的机制、细胞自噬作用原理及其生理意义作出重要贡献。理及其生理意义作出重要贡献。2. ATP-2. ATP-2. ATP-2. ATP-依赖性的蛋白质降解体系依赖性的蛋白质降解体系依赖
6、性的蛋白质降解体系依赖性的蛋白质降解体系大肠杆菌中大肠杆菌中，这些蛋白存在时，会激活依赖，这些蛋白存在时，会激活依赖ATPATP的蛋白酶，的蛋白酶，ATPATP水解水解促使肽键断裂，形成无活性肽，继而再在不依赖促使肽键断裂，形成无活性肽，继而再在不依赖ATPATP的蛋白酶作用下降解。的蛋白酶作用下降解。真核生物中真核生物中，这条途径牵涉到一种称作，这条途径牵涉到一种称作泛素泛素的小分子碱性的小分子碱性蛋白质（蛋白质（76个氨基酸），它在真核生物中含量丰富，氨个氨基酸），它在真核生物中含量丰富，氨基酸序列保守。基酸序列保守。泛素泛素与被选定降解的蛋白以共价键连接加与被选定降解的蛋白以共价键连接加
7、以标记。连接过程需要以标记。连接过程需要ATP。继而蛋白酶识别。继而蛋白酶识别泛素泛素，降解，降解蛋白质。蛋白质。在细菌和真核细胞中几乎所有在细菌和真核细胞中几乎所有半衰期短半衰期短的蛋白质都的蛋白质都经这个途径降解。经这个途径降解。包括：（包括：（1 1）掺入错误氨基酸的）掺入错误氨基酸的缺陷蛋白质；缺陷蛋白质；（2 2）在发挥正常功能过程中有）在发挥正常功能过程中有损伤积累的蛋白质损伤积累的蛋白质；（3 3）在代谢途径的关键调节点上）在代谢途径的关键调节点上起关键作用的酶起关键作用的酶。真核细胞中依赖真核细胞中依赖真核细胞中依赖真核细胞中依赖ATPATPATPATP的蛋白质降解的蛋白质降解
8、的蛋白质降解的蛋白质降解(1) (1) 在在ATP ATP 水解水解的推动下，的推动下，泛素泛素的末端羧基与的末端羧基与E E1 1的巯基以硫的巯基以硫酯键相连。酯键相连。(2) (2) 泛素随即转接到泛素随即转接到E E2 2的巯的巯基上（基上（E E2 2为泛素结合蛋白，也称为泛素结合蛋白，也称泛素携带蛋白），以硫酯键相连，泛素携带蛋白），以硫酯键相连，形成形成“泛素泛素- -携带蛋白携带蛋白”。(3)(3)在在E E3 3的催化下，将活化了的的催化下，将活化了的泛素从泛素从E E2 2转移到被选定降解蛋白转移到被选定降解蛋白质的赖氨酸的质的赖氨酸的-氨基上，形成氨基上，形成了一个了一个异
9、肽键。异肽键。在真核生物中，可周而复始在真核生物中，可周而复始重复三步反应。重复三步反应。泛素化的蛋白质由蛋白酶体降解泛素化的蛋白质由蛋白酶体降解为短肽为短肽。E1：泛素活化酶：泛素活化酶E2：泛素结合酶：泛素结合酶E3：泛素：泛素-蛋白质结合酶蛋白质结合酶第二节第二节 氨基酸的分解代谢氨基酸的分解代谢脱氨基作用脱氨基作用脱羧基作用脱羧基作用既脱氨基又脱羧基既脱氨基又脱羧基 氨基酸的脱氨基作用氨基酸的脱氨基作用氨基酸的脱氨基作用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.非氧化脱氨基非氧化脱氨基作用作用（一）氧化
10、脱氨基作用（一）氧化脱氨基作用（一）氧化脱氨基作用（一）氧化脱氨基作用 1 1、含义、含义：氨基酸在：氨基酸在酶酶的催化下消耗的催化下消耗氧氧、脱去、脱去氨基氨基，生成相应的生成相应的-酮酸酮酸的过程称为氧化脱氨基作用。主要的过程称为氧化脱氨基作用。主要有以下两种类型：有以下两种类型： -氨基酸氨基酸 氨基酸氨基酸氧化酶氧化酶（FAD、FMN）-酮酸酮酸 R-CH-COO- NH+3 | R-C-COO-+NH3 O|H2O+O2H2O2 L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶+ + H2O+ + NH3NADNAD+ +NADH+HNADH+H+ +COOHCOOHCHCH2 2CHCH2 2C=OC
11、=OCOOHCOOHCOOHCOOHCHCH2 2CHCH2 2CH NHCH NH2 2COOHCOOH2 2 2 2、有关酶的特性、有关酶的特性、有关酶的特性、有关酶的特性酶的种类酶的种类底物底物辅酶（或辅酶（或辅基）辅基）最适最适pHpH体内分布及体内分布及 活性活性L-L-谷氨酸谷氨酸 脱氢酶脱氢酶L-L-谷氨酸谷氨酸NADNAD+ +或或NADPNADP+ +7.07.0分布广泛分布广泛活力强活力强D-D-氨基酸氨基酸 氧化酶氧化酶D-D-氨基酸氨基酸FADFAD5.0-8.05.0-8.0分布广泛分布广泛但但D-D-氨基酸少氨基酸少L-L-氨基酸氨基酸 氧化酶氧化酶L-L-氨基酸氨
12、基酸FADFAD或或FMNFMN10.010.0分布不广泛分布不广泛活性低活性低L-L-谷氨酸脱氢酶在氨基酸谷氨酸脱氢酶在氨基酸的代谢上占有重要的代谢上占有重要地位。地位。 L-L-L-L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶（2）在细胞溶浆里，辅酶）在细胞溶浆里，辅酶NADPH，催化反应方向为，催化反应方向为 -酮戊二酸酮戊二酸 谷氨酸，合成方向。谷氨酸，合成方向。（1）在线粒体基质，辅酶）在线粒体基质，辅酶NAD+ ；催化反应方向为；催化反应方向为 谷氨酸谷氨酸 -酮戊二酸酮戊二酸 TCA，供能。，供能。 L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶+ + H2O+ + NH3NAD(P)NA
13、D(P)+ +NAD(P)H+HNAD(P)H+H+ +COOHCOOHCHCH2 2CHCH2 2C=OC=OCOOHCOOHCOOHCOOHCHCH2 2CHCH2 2CH NHCH NH2 2COOHCOOH（二）转氨基作用（二）转氨基作用（二）转氨基作用（二）转氨基作用 -氨基酸氨基酸1 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）有关转氨酶说明如下：有关转氨酶说明如下：有关转氨酶说明如下：有关转氨酶说明如下：4 4、
14、两个重要的转氨酶：、两个重要的转氨酶：GPT GOTGPT GOT1 1、大多数转氨酶都需要以、大多数转氨酶都需要以- -酮戊二酸为酮戊二酸为-NH-NH2 2受体受体 或以谷氨酸为或以谷氨酸为-NH-NH2 2供体供体2 2、转氨酶种类很多，但辅酶只一种、转氨酶种类很多，但辅酶只一种: :磷酸吡哆醛。磷酸吡哆醛。它以牢固的共价键形式与酶蛋白结合它以牢固的共价键形式与酶蛋白结合3 3、催化的反应可逆，平衡常数接近、催化的反应可逆，平衡常数接近1.01.0谷丙转氨酶（谷丙转氨酶（谷丙转氨酶（谷丙转氨酶（L-L-L-L-丙氨酸转氨酶）和谷草转氨酶（丙氨酸转氨酶）和谷草转氨酶（丙氨酸转氨酶）和谷草转
15、氨酶（丙氨酸转氨酶）和谷草转氨酶（L-L-L-L-天冬氨酸转氨酶）天冬氨酸转氨酶）天冬氨酸转氨酶）天冬氨酸转氨酶）谷丙转氨酶谷丙转氨酶（GPT）谷草转氨酶谷草转氨酶(GOT)（三）联合脱氨基作用（三）联合脱氨基作用（三）联合脱氨基作用（三）联合脱氨基作用1.1.转氨酶转氨酶与与L-L-谷氨酸脱氢酶作用相偶联谷氨酸脱氢酶作用相偶联2.2.转转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联1.1.1.1.转氨酶转氨酶转氨酶转氨酶与与与与L-L-L-L-谷氨酸脱氢酶作用相偶联谷氨酸脱氢酶作用相偶联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-L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶H
16、H2 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-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酸代琥珀酸腺苷酸代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次黄苷酸2.2.2.2.转转转转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联简介非氧化脱氨（在微生物中个别简介非氧化脱氨（在微生物中个别简介非氧化脱氨（在微生物中个别简介非氧化脱氨（在微生物中个别AAAAAAAA进行进行进行进行, , , ,但不普遍）但不普遍）但不普遍）但不普遍）例例1 1：如丝、苏：先脱水，后加水脱：如丝、苏：先脱水，后加水脱-NH-NH2 2L-丝氨酸丝氨酸 CH2 COO- C-NH2=- CH3 COO- C=NH- COOH CH2OHH2N-C-H- COOH CH3 C=O-丝氨酸脱水酶丝氨酸脱水酶+NH3丙酮酸丙酮酸-H2O+H2O-氨基丙烯酸氨基丙烯酸亚氨基丙酸亚氨基丙酸重排重排自动水解自
