第八章氨基酸代謝課件

1、第八章 氨基酸代謝,Amino Acid Metabolism,第一節(jié)、概 述,水解,胞外酶,氨基酸,吸收入,作為氮源和能源進(jìn)行代謝,外切酶氨肽酶,內(nèi)切酶,外切酶羧肽酶,最終產(chǎn)物氨基酸,一、蛋白質(zhì)的酶促降解,1、蛋白水解酶：肽鏈內(nèi)切酶和肽鏈外切酶,胰蛋白酶：R1=Lys、Arg側(cè)鏈(專一性較強(qiáng)，水解速度快) 胰凝乳蛋白酶：R1=Phe, Trp, Tyr; Leu，Met和His水解稍慢 胃蛋白酶：R1和R2=Phe, Trp, Tyr; Leu以及其它疏水性氨基酸(水解速度較快) 嗜熱菌蛋白酶：R2=Phe, Trp, Tyr; Leu，Ile, Met以及其它疏水性強(qiáng)的氨基酸(水解速度較快

2、,二、細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的降解,1、溶酶體系統(tǒng)：水解長壽命蛋白和外來蛋白 2、泛肽系統(tǒng)：水解短壽命蛋白和反常蛋白,2004諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng),Aaron Ciechanover,Avram Hershko,Irwin Rose,for the discovery of ubiquitin-mediated protein degradation,,多泛肽化標(biāo)記 molecular kiss of death,多泛肽化標(biāo)記； 26S蛋白酶體水解泛肽化蛋白，但泛肽不被水解，可重復(fù)利用,第二節(jié)、氨基酸的分解,1、氧化脫氨基作用 2、轉(zhuǎn)氨基作用 3、聯(lián)合脫氨作用 4、非氧化

3、脫氨基作用,一.脫氨基作用(Deamination,氨基酸,定義：-氨基酸在酶的作用下氧化脫氨生成-酮酸，并放出游離NH3的過程,1、氧化脫氨基作用,酮酸,亞氨基酸不穩(wěn)定,三種酶可催化該反應(yīng) L-氨基酸氧化酶：輔酶FMN、FAD D-氨基酸氧化酶：輔酶FAD L-谷氨酸脫氫酶（專一催化谷氨酸脫氫分解及逆過程）：NAD,L-氨基酸氧化酶（大多數(shù)氨基酸都是L型），但該酶分布不普遍，活力低（最適pH=10)，作用小。 D-氨基酸氧化酶分布廣，活性高，但D-氨基酸在體內(nèi)不多。所以L-谷氨酸脫氫酶最重要,有毒,L-谷氨酸脫氫酶,NAD+H2O,NADH+H+NH4,酮戊二酸,谷氨酸,谷氨酸氧化脫氨,轉(zhuǎn)氨

4、酶,2、轉(zhuǎn)氨基作用(Transamination,定義：氨基酸的-NH2轉(zhuǎn)移到-酮酸上，生成相應(yīng)的另一種-酮酸和-氨基酸,逆反應(yīng),特點(diǎn)：a. 可逆，受平衡影響 b. 氨基大多轉(zhuǎn)給了-酮戊二酸,谷氨酸氧化脫氨,酮戊二酸,谷氨酸,谷氨酸轉(zhuǎn)氨機(jī)制,谷某轉(zhuǎn)氨酶,轉(zhuǎn)氨基本質(zhì)上沒有真正脫氨,轉(zhuǎn)氨作用是連接糖代謝與氨基酸代謝的橋梁。 除Gly Lys、Thr外，其余Aa均可參與轉(zhuǎn)氨作用。 特別注意三種氨基酸的轉(zhuǎn)化,轉(zhuǎn)氨酶的輔酶： 磷酸吡哆醛氨基酸與酮酸之間-NH2的傳遞者,丙氨酸,丙酮酸,天冬氨酸,草酰乙酸,谷氨酸,-酮戊二酸,兩種重要的轉(zhuǎn)氨酶： GOT（谷草轉(zhuǎn)氨酶）心臟；GPT（谷丙轉(zhuǎn)氨酶）肝臟,提示：肝

5、細(xì)胞中轉(zhuǎn)氨酶活力比其他組織高出許多，是血液的100倍 抽血化驗(yàn)若轉(zhuǎn)氨酶比正常水平偏高則有可能肝組織受損破裂，肝細(xì)胞的轉(zhuǎn)氨酶進(jìn)入血液。（結(jié)合乙肝抗原等指標(biāo)進(jìn)一步確定是什么原因引起的,查肝功為什么要抽血化驗(yàn)轉(zhuǎn)氨酶指數(shù)呢,3、聯(lián)合脫氨作用(Transdeamination,定義：轉(zhuǎn)氨作用和L-谷氨酸脫氫酶的氧化脫氨作用聯(lián)合,1) 谷氨酸介導(dǎo)的聯(lián)合脫氨作用,2)嘌呤核苷酸介導(dǎo)的聯(lián)合脫氨基作用,4、非氧化脫氨基作用,還原脫氨,氫化酶,脫水脫氨,脫水酶,自發(fā)水解,直接脫氨：苯丙氨酸解氨酶,脫酰氨基作用,二、脫羧作用,不是氨基酸代謝的主要方式,1、直接脫羧,胺：微量調(diào)節(jié)（信息傳遞），過量傷害 胺氧化酶：RC

6、H2NH2 RCHO RCOOH CO2+H2O,以下Aa通過直接脫羧基作用,Glu-氨基丁酸（抑制中樞神經(jīng)傳導(dǎo)） Asp-丙氨酸（泛酸組分） Trp（脫氨、脫羧、氧化）吲哚乙酸（植物生長素） His組胺（降血壓） Tyr酪胺（升血壓） Ser（脫羧）乙醇胺 膽堿腦磷脂、卵磷脂,2、羥化脫羧,Tyr多巴多巴胺 多巴聚合黑色素：土豆、梨、蘋果切開后切口變黑；人體毛囊和表皮細(xì)胞也可形成黑色素，使毛發(fā)和皮膚變黑。 多巴與多巴胺生物堿(植物)、去甲腎上腺素和腎上腺素,三.氨基酸分解產(chǎn)物的代謝,氨基酸,一）、氨的代謝,氨中毒原理,L-谷氨酸脫氫酶,1、合成新的Aa（氨基化反應(yīng),酮酸 + NH3,氨基,不

7、能增加氨基酸的數(shù)量，改變氨基酸的種類,2、生成銨鹽,氨有機(jī)酸銨鹽 保持細(xì)胞內(nèi)正常的PH,酰胺的生成儲(chǔ)存、運(yùn)輸氨的形式,水生生物直接擴(kuò)散脫氨（NH3,哺乳、兩棲動(dòng)物排尿素,體內(nèi)水循環(huán)快，NH3濃度低，擴(kuò)散流失快，毒性小,體內(nèi)水循環(huán)較慢，NH3濃度較高，需要消耗能量使其轉(zhuǎn)化為較簡單，低毒的尿素形式,鳥類排尿酸,各種生物排氨的方式,不溶于水，毒性很小，但需要更多的能量。水循環(huán)太慢，保留水分同時(shí)不中毒得付出高能量代價(jià),二）酮酸的代謝,1、合成氨基酸還原氨基化,其余的氨基酸合成通過谷氨酸與相應(yīng)的酮酸的轉(zhuǎn)氨作用合成。 酮酸的氨基化生成氨基酸是合成非必需氨基酸的途徑之一,3、進(jìn)入三羧酸循環(huán)分解成CO2+H2

8、O,2、轉(zhuǎn)變成糖及脂肪,生糖氨基酸：可以轉(zhuǎn)化成糖的Aa。即凡能生成丙酮酸、琥珀酰CoA、OAA和-KG的Aa；大多數(shù)氨基酸。 生酮氨基酸 ：可以轉(zhuǎn)變成酮體的Aa。即凡能生成乙酰乙酰CoA的Aa。亮氨酸、 生糖兼生酮氨基酸：賴氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸、 酪氨酸、色氨酸,碳骨架的氧化（肝臟,乙酰乙酰CoA,苯丙氨酸 酪氨酸 亮氨酸 賴氨酸 色氨酸,丙氨酸 蘇氨酸 甘氨酸 絲氨酸 半胱氨酸,丙酮酸,精氨酸 組氨酸 谷氨酰胺 脯氨酸,谷氨酸,異亮氨酸 甲硫氨酸 纈氨酸,苯丙氨酸 酪氨酸,天冬酰胺 天冬氨酸,NO3 - NO2 - N2 還原 固氮作用 含N化合物 NH3 NH3的同化 氨甲酰磷酸和Gl

9、u Aa,第二節(jié)、氨基酸的生物合成,一.NH3的形成,自生固氮微生物：光合細(xì)菌、光合自氧的藍(lán)藻等 共生固氮微生物：豆科植物(大豆、花生)的根瘤菌；非豆科植物(楊梅屬)的根瘤菌； 生物固氮作用由固氮酶催化，固氮酶是多功能酶，由還原酶（鐵蛋白）和固氮酶（鉬鐵蛋白）兩種組分組成。反應(yīng)需要Mg2和ATP、強(qiáng)還原劑和厭氧條件,生物固氮作用合成NH3 (微生物,1、NH3的合成,NO3- 、NO2- 還原成NH3,硝酸還原酶 鐵氧還蛋白（Fd）硝酸還原酶(NR)： NO3- + 2Fd(還原) + 2H+ NO2- + 2Fd(氧化)+ H2O NAD(P)H硝酸還原酶(NR)：植、微生物 NO3- +

10、NAD(P)H+H+ NO2- + NAD(P)+ + H2O 硝酸還原酶(NR)是誘導(dǎo)酶,亞硝酸還原酶,NO2 - + 7H + + 6e NH3 + 2H2O 鐵氧還蛋白（Fd）亞硝酸還原酶：光合生物 NO2- + 6Fd(還原) + 8 H+ NH4+ + 6Fd(氧化) + 2 H2O NAD(P)H亞硝酸還原酶：非光合生物 NO2 - + 3 NAD(P)H + 5 H+ NH4+ + 3 NAD(P)+ + 2H2O,2、NH3的同化,無機(jī)態(tài)的N合成氨基酸主要通過下面兩條途徑,其它氨基酸則是通過轉(zhuǎn)氨作用,谷氨酰胺合成酶（主要途徑,Glu的形成,谷氨酰胺合成酶,谷氨酸合成酶,谷氨酸脫

11、氫酶還原性氨基化,谷氨酰胺合成酶的K（NH3）較谷氨酸脫氫酶低,氨甲酰磷酸的形成,氨基甲酰磷酸合成酶(谷氨酸),II（谷氨酰胺,2ATP+ NH3+CO2 NH2COO P+2ADP+Pi,氨基甲酰激酶,二、氨基酸的合成(一般合成,1、轉(zhuǎn)氨基作用：轉(zhuǎn)氨酶（輔酶：磷酸吡哆醛） 谷氨酸作為氨基的轉(zhuǎn)運(yùn)站 2、-酮酸經(jīng)還原性氨基化作用生成氨基酸 3、各族氨基酸的生成,根據(jù)碳架來源的不同，可分為不同的族，總共有5大族,原料,NH3由谷氨酸提供（通過轉(zhuǎn)氨作用） 碳架-酮酸（源于糖代謝中間產(chǎn)物,丙氨酸族：丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸 絲氨酸族：絲氨酸、甘氨酸、半胱氨酸谷氨酸族：谷氨酸、谷氨酰胺、脯氨酸、精氨酸天冬

12、氨酸族：天冬氨酸、天冬酰氨、賴氨酸、 蘇氨酸、異亮氨酸、甲硫氨酸組氨酸和芳香族氨基酸（莽草酸途徑）： 組氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸,3、個(gè)別氨基酸的生成,CO2+H2O,戊糖磷酸途徑,葡萄糖,酸葡糖-6-磷酸,3磷酸-甘油酸,丙酮酸,三羧酸循環(huán) 乙醛酸循環(huán),核糖-5-磷酸,酵解,組氨酸,色氨酸 苯丙氨酸酪氨酸,絲氨酸 半胱氨酸甘氨酸,亮氨酸 異亮氨酸纈氨酸 丙氨酸,草酰乙酸,酮戊二酸,天冬氨酸天冬酰胺甲硫氨酸蘇氨酸,微生物和植物可以合成所有類型氨基酸,谷氨酸 谷氨酰胺賴氨酸 精氨酸 脯氨酸,小 結(jié),無論N素來源如何，生物體最先合成的氨基酸都是谷氨酸或谷氨酰胺 大多數(shù)氨基酸的合成需要轉(zhuǎn)氨作用。轉(zhuǎn)氨作用的NH3來源于谷氨酸，碳架來源于糖代謝中間產(chǎn)生的酮酸。但由糖代謝中酮酸直接轉(zhuǎn)氨合成的氨基酸只有丙氨酸（谷丙轉(zhuǎn)氨酶）和天冬氨酸（谷草轉(zhuǎn)氨酶），其他氨基酸的合成還需要?jiǎng)e的步驟。 植物和絕大多數(shù)微生物能合成全部Aa； 人類必需Aa有：Leu、Trp、Phe、Val、Met、Lys、Thr 、Ile。半必需Aa有：Arg、His,第三節(jié) 氨基酸代謝與糖代謝和脂肪代謝的關(guān)系,一、氨基酸代謝與糖代謝的關(guān)系 1、生物體中氨基酸基本上可轉(zhuǎn)變?yōu)樘?2、糖代謝中間產(chǎn)物提供氨基酸合成的C架,二、糖代