II蛋白質(zhì)的酶促降解及氨基酸代謝

1、第九章第九章 蛋白質(zhì)的酶促降解及氨基酸代謝蛋白質(zhì)的酶促降解及氨基酸代謝思考思考第一節(jié)第一節(jié) 蛋白質(zhì)的酶促降解蛋白質(zhì)的酶促降解第二節(jié)第二節(jié) 氨基酸的酶促降解氨基酸的酶促降解第三節(jié)第三節(jié) 氨基酸的生物合成氨基酸的生物合成第四節(jié)第四節(jié) 一碳單位一碳單位第一節(jié)第一節(jié) 蛋白質(zhì)的酶促降解蛋白質(zhì)的酶促降解|人體內(nèi)蛋白質(zhì)處于不斷降解與合成的動態(tài)平衡中。|成人每天約有1%2%的體內(nèi)蛋白質(zhì)被降解。 蛋白質(zhì)的最低生理需要量在糖和脂肪等物質(zhì)充分供應(yīng)的條件下，為維持在糖和脂肪等物質(zhì)充分供應(yīng)的條件下，為維持氮的總平衡，至少必需攝入的蛋白質(zhì)的量，稱為氮的總平衡，至少必需攝入的蛋白質(zhì)的量，稱為蛋蛋白質(zhì)的最低生理需要量白質(zhì)的最

2、低生理需要量。 成人每日最低蛋白質(zhì)需要量為成人每日最低蛋白質(zhì)需要量為3050g 我國營養(yǎng)學(xué)會推薦成人每日蛋白質(zhì)需要量為我國營養(yǎng)學(xué)會推薦成人每日蛋白質(zhì)需要量為80g。內(nèi)肽酶（蛋白酶，肽鏈內(nèi)切酶）形成各種短肽。端肽酶氨肽酶氨肽酶羧肽酶羧肽酶二肽酶二肽酶蛋白質(zhì)的酶促降解過程是在蛋白水解酶系統(tǒng)的催化下進行，使肽鍵斷裂，最后生成氨基酸或者小肽。一、蛋白酶：一、蛋白酶： 也稱為也稱為肽鏈內(nèi)切酶肽鏈內(nèi)切酶，廣泛存在于各種生物體內(nèi)。它能隨機地水，廣泛存在于各種生物體內(nèi)。它能隨機地水解多肽鏈內(nèi)部的肽鍵，將肽鏈降解為小肽。解多肽鏈內(nèi)部的肽鍵，將肽鏈降解為小肽。二、二、 肽酶：肽酶： 肽酶也稱肽酶也稱肽鏈端鏈酶肽鏈

3、端鏈酶，作用于肽鏈末端的肽鍵，每次水解下一，作用于肽鏈末端的肽鍵，每次水解下一個或者兩個氨基酸。個或者兩個氨基酸。 消化道內(nèi)幾種蛋白酶的專一性消化道內(nèi)幾種蛋白酶的專一性（Phe.Tyr.Trp）（Arg.Lys）（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彈性蛋白酶彈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（Phe. Trp）三、三、 蛋白質(zhì)酶促降解蛋白質(zhì)酶促降解 需內(nèi)肽酶、羧肽酶、氨肽酶和二肽酶的共同作用需內(nèi)肽酶、羧肽酶、氨肽酶和二肽酶的共同作用蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)多肽多肽AA合成新蛋白質(zhì)合成新蛋白質(zhì)真核細胞中存在兩條不同的降解途徑：1. 不依賴ATP的降解途徑：

4、在溶酶體內(nèi)進行，主要降解外源性蛋白質(zhì)、膜蛋白和長壽命的胞內(nèi)蛋白質(zhì)。溶酶體：細胞器，50種蛋白酶。2. 依賴ATP和泛素的降解途徑：在胞液中進行，主要降解異常蛋白質(zhì)和短壽命的蛋白質(zhì)。需ATP和泛素參與泛素(ubiquitin)是一種小分子蛋白質(zhì)，普遍存在于真核細胞中（76個氨基酸）。蛋白質(zhì)降解的泛肽途徑蛋白質(zhì)降解的泛肽途徑（ubiquitin）第二節(jié)第二節(jié) 氨基酸的氨基酸的 酶促降解酶促降解一、一、氨基酸代謝概況氨基酸代謝概況三、三、氨基酸的脫羧基作用氨基酸的脫羧基作用二、二、氨基酸的脫氨基作用氨基酸的脫氨基作用氨基酸的結(jié)構(gòu)通式不同的側(cè)鏈基團不同的理化性質(zhì)氨基酸代謝庫|食物蛋白經(jīng)消化吸收的氨基酸

5、（外源性氨基酸）與體內(nèi)組織蛋白降解產(chǎn)生的氨基酸（內(nèi)源性氨基酸）混在一起，分布于體內(nèi)各處參與代謝，稱為氨基酸代謝庫(metabolic pool)。一、氨基酸代謝概況一、氨基酸代謝概況氨基酸氨基酸代謝庫代謝庫食物蛋白質(zhì)食物蛋白質(zhì)消化吸收消化吸收 組織組織蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)分解分解 體內(nèi)合成氨基酸體內(nèi)合成氨基酸 ( (非必需氨基酸非必需氨基酸) )氨基酸代謝概況氨基酸代謝概況 - -酮酸酮酸 脫氨基作用脫氨基作用 酮酮 體體氧化供能氧化供能糖糖胺胺 類類脫羧基作用脫羧基作用氨氨 尿素尿素代謝轉(zhuǎn)變代謝轉(zhuǎn)變其它含氮化合物其它含氮化合物 ( (嘌呤、嘧啶等嘌呤、嘧啶等) )合成合成 特殊分解代謝 特殊側(cè)鏈的分

6、解代謝一般分解代謝CO2 胺脫羧基作用 脫氨基作用 NH3-酮酸氨基酸代謝概況氨基酸代謝概況氨基酸的分解代謝氨基酸的分解代謝 -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+O2H2O2L-谷氨酸脫氫酶H2O NH3 谷谷氨酸氨酸-酮戊二酸酮戊二酸 -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谷丙轉(zhuǎn)氨酶和谷草轉(zhuǎn)氨酶谷丙轉(zhuǎn)氨酶和谷草轉(zhuǎn)氨酶谷丙轉(zhuǎn)氨酶谷丙轉(zhuǎn)氨酶（GPT）

7、谷草轉(zhuǎn)氨酶谷草轉(zhuǎn)氨酶(GOT)谷氨酰胺的生成和利用谷氨酰胺的生成和利用肝細胞中轉(zhuǎn)氨酶活力比其他組織高出許多，肝細胞中轉(zhuǎn)氨酶活力比其他組織高出許多，是血液的是血液的100100倍倍抽血化驗若抽血化驗若轉(zhuǎn)氨酶比正常水平偏高轉(zhuǎn)氨酶比正常水平偏高則有可能：則有可能：肝組織受損破裂肝組織受損破裂結(jié)合乙肝抗原等指標(biāo)進一步確定原因結(jié)合乙肝抗原等指標(biāo)進一步確定原因查肝功抽血化驗轉(zhuǎn)氨酶指數(shù)查肝功抽血化驗轉(zhuǎn)氨酶指數(shù)a a、轉(zhuǎn)氨酶轉(zhuǎn)氨酶與與L-L-谷氨酸脫氫酶作用相偶聯(lián)谷氨酸脫氫酶作用相偶聯(lián)b b、轉(zhuǎn)氨基作用與嘌呤核苷酸循環(huán)相偶聯(lián)轉(zhuǎn)氨基作用與嘌呤核苷酸循環(huán)相偶聯(lián)轉(zhuǎn)氨酶與轉(zhuǎn)氨酶與L-L-谷氨酸脫氫酶作用相偶聯(lián)谷氨酸脫

8、氫酶作用相偶聯(lián)轉(zhuǎn)氨酶L-谷氨酸脫氫酶-酮酸酮酸L-氨基酸-酮戊二酸酮戊二酸L-L-谷氨酸谷氨酸肌肉、肝、腦、腎中的嘌呤核苷酸循環(huán)肌肉、肝、腦、腎中的嘌呤核苷酸循環(huán)1 1、概念、概念3 3、脫羧產(chǎn)物的進一步轉(zhuǎn)化（次生物質(zhì)代謝脫羧產(chǎn)物的進一步轉(zhuǎn)化（次生物質(zhì)代謝） 氨基酸在脫羧酶的氨基酸在脫羧酶的作用下脫掉羧基生成相作用下脫掉羧基生成相應(yīng)的一級胺類化合物應(yīng)的一級胺類化合物的作用。脫羧酶的輔的作用。脫羧酶的輔酶為磷酸吡哆醛。酶為磷酸吡哆醛。直接脫羧直接脫羧 胺胺羥化脫羧羥化脫羧 羥胺羥胺 2 2、類型、類型: :1 1、重新生成氨基酸重新生成氨基酸3 3、谷氨酰胺和天冬酰氨的生成谷氨酰胺和天冬酰氨的生

9、成4 4、尿素的生成尿素的生成尿素循環(huán)尿素循環(huán)5 5、合成其他含合成其他含N N物質(zhì)物質(zhì)2 2、形成銨鹽形成銨鹽H2ONH3丙氨酸 生物體內(nèi)物質(zhì)代謝產(chǎn)生的檸檬酸、蘋果酸、延胡索酸、草酰乙酸等大量有機酸均可以與氨基結(jié)合形成銨鹽。 谷氨酸或天冬氨酸可與相應(yīng)的酰胺，反應(yīng)由谷氨酰胺合成酶或天冬酰胺合成酶催化。（1 1）概念）概念（2 2）總反應(yīng)和總反應(yīng)和過程過程有毒！有毒！L-L-谷氨酸脫氫酶谷氨酸脫氫酶NAD+H2OC O O(C H2)2OCC O ONADH+H+NH4+ - -谷氨酸谷氨酸 - -酮戊二酸酮戊二酸C O O(C H2)2CHN H3C O O+谷氨酸谷氨酸氧化脫氨氧化脫氨 氨的

10、轉(zhuǎn)運與排泄血氨過高可引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)中毒！血氨過高可引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)中毒！尿素循環(huán)尿素循環(huán)氨基酸氨基酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸鳥氨酸鳥氨酸瓜氨酸瓜氨酸瓜氨酸瓜氨酸精氨琥珀酸精氨琥珀酸鳥氨酸鳥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 -酮戊二酮戊二酸酸天冬氨酸天冬氨酸2ADP+Pi2ATP+CO2+NH3+H2O1細胞溶液細胞溶液線粒體線粒體尿素尿素 -酮戊二酮戊二酸酸 -酮戊二酮戊二酸酸H2N-C-O2345第三節(jié)第三節(jié) 氨基酸的生物合成氨基酸的生物合成一、一、氨基酸的生物合成氨基酸的生物合成二、二、生物固氮生物固氮三、氨基酸重要衍生物的三、

11、氨基酸重要衍生物的 生物合成生物合成(自學(xué)自學(xué))自然界的氮素循環(huán)自然界的氮素循環(huán)硝酸鹽硝酸鹽亞硝酸亞硝酸NH3生物固氮生物固氮工業(yè)固氮工業(yè)固氮固氮生物固氮生物動植物動植物硝酸鹽還原硝酸鹽還原大氣固氮大氣固氮大氣氮素大氣氮素巖漿源的固巖漿源的固定氮定氮火成巖火成巖反硝化作用反硝化作用氧化亞氮氧化亞氮蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)入地下水入地下水動植物廢物死動植物廢物死的有機體的有機體-N2還原劑還原劑鐵蛋白鐵蛋白鉬鐵蛋白鉬鐵蛋白-生物固氮的概念生物固氮的概念 ATP酶活性：能催化酶活性：能催化ATP分解，從中獲取能量分解，從中獲取能量推動電子向還原底物上轉(zhuǎn)移。推動電子向還原底物上轉(zhuǎn)移。（2）作用機理：作用機理：（

12、3）特點：特點：是一種多功能酶是一種多功能酶N2還原劑還原劑鐵蛋白鐵蛋白鉬鐵蛋白鉬鐵蛋白 氧化還原酶：不僅能催化氧化還原酶：不僅能催化N2還原，還可還原，還可催化催化N2O化合物等還原?；衔锏冗€原。（1）結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)組成二聚體、含二聚體、含F(xiàn)e和和S 形成形成Fe4S4簇簇 四聚體（四聚體（2 22 2） 含含Mo、Fe和和SNH+4NO-32e-6e-硝酸還原酶硝酸還原酶亞硝酸還原酶亞硝酸還原酶NO-2a、鐵氧還蛋白、鐵氧還蛋白硝酸還原酶硝酸還原酶b、NAD(P)H-硝酸還原酶硝酸還原酶H2ONO-3+ 2Fd還原態(tài)還原態(tài)+ 2H+NO-2+ 2Fd氧化態(tài)氧化態(tài)+NAD(P)H+ H+NO

13、-2+ NAD(P)+ H2ONO3-2H2Oa a、鐵氧還蛋白、鐵氧還蛋白亞硝酸還原酶亞硝酸還原酶NO-2+ 6Fd還原態(tài)還原態(tài)+ 8H+NH+4+ 6Fd氧化態(tài)氧化態(tài)+ 2H2Ob b、NAD(P)HNAD(P)H亞硝酸還原酶亞硝酸還原酶NO-2+ 3NAD(P)H+NH+4+ 3NAD(P)+5H+氨的同化Ile、 Met、 Val、 Leu、 Trp 、 Phe、 Thr、 Lys、 (His、 Arg) 異亮氨酸、甲硫氨酸、纈氨酸、亮氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蘇氨酸、賴氨酸（組氨酸和精氨酸） 凡是機體不能自己合成，必需來自外界的氨基酸，稱為必需氨基酸。況況谷氨酸族天冬氨酸族丙氨酸族絲氨

14、酸族His 和芳香族磷酸赤蘚糖+PEP Phe、Tyr、Trp氨基酸合成的反饋調(diào)控氨基酸合成的反饋調(diào)控反硝化作用反硝化作用氧化亞氮氧化亞氮氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸分支酸分支酸脫氧庚酮糖酸脫氧庚酮糖酸-7-磷酸磷酸天冬氨酸天冬氨酸天冬氨酰磷酸天冬氨酰磷酸赤蘚糖赤蘚糖-4-磷酸磷酸脫氫奎尼酸脫氫奎尼酸莽草酸莽草酸谷氨酸谷氨酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 預(yù)苯酸預(yù)苯酸TryPheTrpIleTrpHisCTPAMPGlnLysMetThr酮丁酸酮丁酸GlyAla谷氨酰胺合酶谷氨酰胺合酶天冬氨酰半醛天冬氨酰半醛高絲氨酸高絲氨酸氨基苯甲酸氨基苯甲酸二、二、氨基酸碳骨架的轉(zhuǎn)化途徑氨基酸碳骨架的轉(zhuǎn)化途徑1

15、1、再氨基化生成氨基酸再氨基化生成氨基酸2 2、轉(zhuǎn)變成糖或脂肪轉(zhuǎn)變成糖或脂肪 生糖氨基酸生糖氨基酸 生酮氨基酸生酮氨基酸3 3、氧化供能生成氧化供能生成COCO2 2和和H H2 2O O氨基酸碳骨架進入三羧酸循環(huán)的途徑草酰乙酸草酰乙酸磷酸烯醇磷酸烯醇式酸式酸 -酮戊二酸酮戊二酸天冬氨酸天天冬氨酸天冬酰氨冬酰氨丙酮酸丙酮酸延胡索酸延胡索酸琥珀酰琥珀酰CoA乙酰乙酰CoA乙酰乙酰乙酰乙酰CoA苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸亮氨酸亮氨酸賴氨酸賴氨酸色氨酸色氨酸丙氨酸丙氨酸蘇氨酸蘇氨酸甘氨酸甘氨酸絲氨酸絲氨酸半胱氨酸半胱氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺精氨酸精氨酸組氨酸組氨酸脯氨酸脯氨酸異亮氨酸異亮氨

16、酸亮氨酸亮氨酸纈氨酸纈氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸天冬氨酸天冬氨酸異亮氨酸異亮氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸纈氨酸纈氨酸葡萄糖葡萄糖檸檬酸檸檬酸葉酸和 四氫葉酸（FH4或THFA）葉葉酸酸四四氫氫葉葉酸酸HH105結(jié)構(gòu) 一碳單位名稱 與四氫葉酸結(jié)合位-CH=NH 亞氨甲基 N5H-CO- 甲?；?N5-CH2OH 甲醇基 N5-CH= 次甲基 N5 N10-CH2- 亞甲基 N5 N10-CH3 甲基 N5四、一碳基團的來源與轉(zhuǎn)變四、氨基酸與生物活性物質(zhì)四、氨基酸與生物活性物質(zhì) 酪氨酸代謝與黑色素的形成酪氨酸代謝與黑色素的形成 色氨酸代謝與色氨酸代謝與5-5-羥色胺與吲哚乙酸羥色胺與吲哚乙酸 谷氨酸

17、與谷氨酸與 - -氨基丁酸氨基丁酸 組氨酸與組胺組氨酸與組胺 半胱氨酸和?；撬岚腚装彼岷团；撬岬诙?jié)第二節(jié) 氨基酸的氨基酸的 酶促降解酶促降解一、一、氨基酸代謝概況氨基酸代謝概況三、三、氨基酸的脫羧基作用氨基酸的脫羧基作用二、二、氨基酸的脫氨基作用氨基酸的脫氨基作用氨基酸的分解代謝氨基酸的分解代謝轉(zhuǎn)氨酶與轉(zhuǎn)氨酶與L-L-谷氨酸脫氫酶作用相偶聯(lián)谷氨酸脫氫酶作用相偶聯(lián)轉(zhuǎn)氨酶L-谷氨酸脫氫酶-酮酸酮酸L-氨基酸-酮戊二酸酮戊二酸L-L-谷氨酸谷氨酸（1 1）概念）概念（2 2）總反應(yīng)和總反應(yīng)和過程過程第三節(jié)第三節(jié) 氨基酸的生物合成氨基酸的生物合成一、一、氨基酸的生物合成氨基酸的生物合成二、二、生物固氮生物固氮三、氨基酸重要衍生物的三、氨基酸重要衍生物的 生物合成生物合成(自學(xué)自學(xué))a、鐵氧還蛋白、鐵氧還蛋白硝酸還原酶硝酸還原酶b、NAD(P)H-硝酸還原酶硝酸還原酶H2ONO-3+ 2Fd還原態(tài)還原態(tài)+ 2