第八章含氮化合物代謝

1、第八章含氮化合物代謝第八章含氮化合物代謝第一節(jié)蛋白質(zhì)的酶促降解第一節(jié)蛋白質(zhì)的酶促降解一、蛋白質(zhì)水解酶一、蛋白質(zhì)水解酶1.1.肽鏈內(nèi)切酶和外切酶肽鏈內(nèi)切酶和外切酶肽鏈內(nèi)切酶：水解多肽鏈內(nèi)部肽鍵的酶。肽鏈內(nèi)切酶：水解多肽鏈內(nèi)部肽鍵的酶。動物消化酶：胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶等。動物消化酶：胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶等。肽鏈內(nèi)切酶又叫蛋白酶，廣泛地分布于各種生物中；肽鏈內(nèi)切酶又叫蛋白酶，廣泛地分布于各種生物中；植物中消化酶：木瓜蛋白酶、菠蘿蛋白酶、無花果蛋植物中消化酶：木瓜蛋白酶、菠蘿蛋白酶、無花果蛋白酶等。白酶等。肽鏈內(nèi)切酶專一性肽鏈內(nèi)切酶專一性ABCDABCD+H+H2 2OO胰蛋白

2、酶胰蛋白酶 B=LysB=Lys或或ArgArg酶作用快酶作用快; C=Pro; C=Pro時，酶作用受阻時，酶作用受阻 A A、C=GluC=Glu、AspAsp時酶促水解減慢；時酶促水解減慢； 胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶B=TrpB=Trp、TyrTyr或或PhePhe時酶作用快；時酶作用快； C=ProC=Pro時，酶作用受阻時，酶作用受阻B=MetB=Met、LeuLeu、HisHis酶水解作用差酶水解作用差 AB-COOH + HNH-CDAB-COOH + HNH-CDE E酶酶 類類 水解作用位點(diǎn)及酶作用特點(diǎn)水解作用位點(diǎn)及酶作用特點(diǎn) 相鄰相鄰propro影響影響形成肽鍵時形成肽鍵時

3、B提供提供COOH形成肽鍵時形成肽鍵時C提供提供NH2H2N-CH-C-NH-CH-C-NH-CH-C-NH-CH-C-NH-CH-C-NH-CH-COOHO=O=O=O=O=-CH2CH2-RRCHCH3CH3-OH-(CH2)CH2NH2-CH2SH-胃蛋胃蛋白酶白酶芳香族芳香族氨基酸氨基酸的氨基的氨基形成的形成的肽鍵肽鍵胰凝乳胰凝乳蛋白酶蛋白酶芳香族芳香族氨基酸氨基酸的羧基的羧基形成的形成的肽鍵肽鍵氨肽酶氨肽酶靠近靠近氨基末氨基末端的肽端的肽鍵鍵羧肽酶羧肽酶靠近靠近羧基羧基末端末端的肽的肽鍵鍵2.2.肽鏈外切酶：從多肽鏈末端逐步水解肽鍵的酶肽鏈外切酶：從多肽鏈末端逐步水解肽鍵的酶 氨肽酶

4、：專一性地從肽鏈的氨基端水解肽鍵。有多種。氨肽酶：專一性地從肽鏈的氨基端水解肽鍵。有多種。 羧肽酶：專一性地從肽鏈的羧基端水解肽鍵。有多種。羧肽酶：專一性地從肽鏈的羧基端水解肽鍵。有多種。第二節(jié)第二節(jié) 氨基酸的分解與轉(zhuǎn)化氨基酸的分解與轉(zhuǎn)化一、氨基酸的分解與轉(zhuǎn)化途徑一、氨基酸的分解與轉(zhuǎn)化途徑組織蛋白質(zhì)組織蛋白質(zhì)組織氨基酸組織氨基酸降解降解合成合成分解分解 - -酮酸酮酸NHNH3 3胺胺COCO2 2氨基酸氨基酸糖糖 類類脂脂 類類氧氧 化化尿尿 素素酰酰 胺胺嘧嘧 啶啶氨基酸氨基酸組組 胺胺腐腐 胺胺醛醛酸酸 - -氨基丁酸氨基丁酸COCO2 2+H+H2 2OO神經(jīng)遞質(zhì)神經(jīng)遞質(zhì)含氮激素含氮激

5、素脫氨基作用脫氨基作用脫羧基作用脫羧基作用特殊代謝途徑特殊代謝途徑( (二二) )脫羧基作用脫羧基作用( (一一) )脫氨基作用脫氨基作用 2. 非氧化脫氨基非氧化脫氨基3. 轉(zhuǎn)氨基作用轉(zhuǎn)氨基作用( (三三) )分解產(chǎn)物的去路分解產(chǎn)物的去路1. 氧化脫氨基氧化脫氨基1 1、氨的去路、氨的去路2. 2. 酮酸的去路酮酸的去路3. 3. 胺的去路胺的去路4.4.氨基酸與一碳單位氨基酸與一碳單位4、聯(lián)合脫氨基作用、聯(lián)合脫氨基作用(decarboxylation)(decarboxylation)( deamination)( deamination)氧化脫氨基酶氧化脫氨基酶氧化脫氨基氧化脫氨基廣泛存

6、在，活性高，最適廣泛存在，活性高，最適pHpH值為值為7 7，輔助因子，輔助因子NADNAD+ +或或NADPNADP+ +，只催化只催化L-L-谷氨酸脫氫，不需氧，產(chǎn)物為谷氨酸脫氫，不需氧，產(chǎn)物為 - -酮酸、酮酸、NHNH4 4+ +，NADHNADH或或NADPHNADPH。(oxidative deamination)(oxidative deamination)L-L-氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶( (FADFAD或或FMNFMN 人人) )最適最適pHpH為為1010，生理，生理pHpH條件下活性不高，僅作用條件下活性不高，僅作用L L- -氨氨基酸，需氧，產(chǎn)物基酸，需氧，產(chǎn)物 - -

7、酮酸、氨和酮酸、氨和HH2 2OO2 2不是脫氨基主不是脫氨基主要方式。要方式。D-D-氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶分布廣活性高，僅作用分布廣活性高，僅作用D D- -氨基酸，需氧，產(chǎn)物氨基酸，需氧，產(chǎn)物 - -酮酮酸、氨和酸、氨和HH2 2OO2 2但生物體的氨基酸主要由但生物體的氨基酸主要由L-L-氨基酸組氨基酸組成，該成，該E E對生物無重要意義。對生物無重要意義。L-L-谷氨酸脫氫酶谷氨酸脫氫酶 -酮酸酮酸NAD(P)NAD(P)+ +NADPH+HNADPH+H+ +_ _NHNH3 3+ +R-CHCOOR-CHCOO- -_ _NHNHR-C-COOR-C-COO- -_ _氨基酸氧

8、化酶氨基酸氧化酶HH2 2OONHNH3 3_ _OOR-C-COOR-C-COO- -+H+H+ +_ _氨基酸氨基酸( (自發(fā)進(jìn)行自發(fā)進(jìn)行) )酶主要特征作用特點(diǎn)酶主要特征作用特點(diǎn)glutamate glutamate dehydrogenasedehydrogenaseD-amino acid D-amino acid oxidsesoxidsesNADNAD+ +NADH+HNADH+H+ +谷氨酸脫氫酶谷氨酸脫氫酶HCOOHHCOOHCHCH2 2_ _ _HC-NHHC-NH2 2_ _ _CHCH2 2HCOOHHCOOHHCOOHHCOOHCHCH2 2_ _ _C=OC=OC

9、HCH2 2HCOOHHCOOH_ _ _NADPNADP+ +NADPH+HNADPH+H+ + NH+ NH4 4+ +L-L-谷氨酸谷氨酸 - -酮戊二酮戊二酸酸脊椎動物的谷氨酸脫氫酶脊椎動物的谷氨酸脫氫酶(GDH)(GDH)由由6 6個相同亞基組成，而野生個相同亞基組成，而野生植物植物( (擬南芥和玉米擬南芥和玉米) )谷氨酸脫氫酶凝膠電泳谷氨酸脫氫酶凝膠電泳(PAGE)(PAGE)指紋顯示指紋顯示兩種不同的亞基兩種不同的亞基(GDH1,GDH2)(GDH1,GDH2)，但每個，但每個GDHGDH仍然含仍然含6 6個亞基。個亞基。擬南芥和玉米中擬南芥和玉米中GDHGDH同工酶：同工酶：

10、(GDH1)(GDH1)6 6 (GDH1) (GDH1)5 5 :(GDH2):(GDH2)1 1 (GDH1) (GDH1)4 4: :(GDH2)(GDH2)2 2(GDH1)(GDH1)3 3:(GDH2):(GDH2)3 3 (GDH1) (GDH1)2 2: :(GDH2)(GDH2)4 4 (GDH1)(GDH1)1 1: :(GDH2)(GDH2)5 5GDHGDH屬于典型的多亞基、變構(gòu)酶：均受屬于典型的多亞基、變構(gòu)酶：均受GTPGTP，ATPATP和和NADHNADH的的別構(gòu)抑制，而受別構(gòu)抑制，而受GDPGDP和和ADPADP別構(gòu)激活。別構(gòu)激活。2. 2. 非氧化脫氨基非氧化

11、脫氨基包括：還原脫氨基、水解脫氨基、脫水脫氨基、硫解脫氨基包括：還原脫氨基、水解脫氨基、脫水脫氨基、硫解脫氨基裂解脫氨基裂解脫氨基還原脫氨基還原脫氨基水解脫氨基水解脫氨基苯丙氨酸苯丙氨酸-CH-CH2 2-CH-COOH-CH-COOHNHNH2 2-反肉桂酸反肉桂酸-CH=CH-COOH-CH=CH-COOH苯丙氨酸苯丙氨酸解氨酶解氨酶NHNH3 3氨基酸氨基酸R-CH-COOHR-CH-COOHNHNH2 2-脂肪酸脂肪酸R-CHR-CH2 2-COOH + NH-COOH + NH3 32H2H+ + , 2e, 2e- -裂解脫氨基裂解脫氨基氨基酸氨基酸R-CH-COOHR-CH-CO

12、OHNHNH2 2-RCHOHCOOH羥基脂酸羥基脂酸+ NH+ NH3 3+ H+ H2 2OO非氧化脫氨基作用多數(shù)存在微生物中非氧化脫氨基作用多數(shù)存在微生物中3. 3. 轉(zhuǎn)氨基作用轉(zhuǎn)氨基作用常見的有谷常見的有谷草轉(zhuǎn)氨酶和草轉(zhuǎn)氨酶和谷丙轉(zhuǎn)氨酶谷丙轉(zhuǎn)氨酶氨基酸轉(zhuǎn)氨酶德輔酶為磷酸吡哆醛氨基酸轉(zhuǎn)氨酶德輔酶為磷酸吡哆醛 ，酶活性中心反應(yīng)歷程為，酶活性中心反應(yīng)歷程為: : 轉(zhuǎn)氨酶轉(zhuǎn)氨酶C CHHP POO - -氨基酸氨基酸1 1HH2 2N-C-HN-C-HCOOHCOOHR R - -酮酸酮酸1 1O=C-HO=C-HCOOHCOOHR R HH2 2N-C-HN-C-HCOOHCOOHR R -

13、 -氨基酸氨基酸2 2(aminotransferation)(aminotransferation) - -酮酸酮酸2 2O=C-HO=C-HCOOHCOOHR R P PHH2 2N-CHN-CH2 2COOHCOOHH-C-NHH-C-NH2 2R R + + O=CO=CHHP P E ECOOHCOOHH-C -NH-C -NC CHHP P E ER R + +H-C=OH-C=OCOOHCOOHR R HH2 2N-CHN-CH2 2P P E ECOOHCOOHC NC NC-HC-HHHP P E ER R + + +COOHCOOHR R C=OC=OCOOHCOOHH-C

14、-NHH-C-NH2 2R R HH2 2N-CHN-CH2 2P P E ECOOHCOOHH-C -NH-C -NC CHHP P E ER R COOHCOOH C N C NCHCHHHR R P P E EO=CO=CHHP P E E4. 4. 聯(lián)合脫氨基作用聯(lián)合脫氨基作用分兩種情況分兩種情況H-C-NHH-C-NH2 2COOHCOOHCHCH3 3丙氨酸丙氨酸- - -酮戊二酸酮戊二酸COOHCOOHC=OC=OCHCH2 2CHCH2 2COOHCOOH- - - - -NADH + HNADH + H+ +NH+NH3 3NADNAD+ +H+H2 2OOH-C-NHH-C

15、-NH2 2COOHCOOHCHCH2 2CHCH2 2COOHCOOH谷氨酸谷氨酸- - - - -COOHCOOHC=OC=OCHCH3 3丙酮酸丙酮酸- - -轉(zhuǎn)氨酶與轉(zhuǎn)氨酶與L L- -谷氨酸脫氫酶組成的脫氨基作用，廣泛存在于谷氨酸脫氫酶組成的脫氨基作用，廣泛存在于動植物和微生物中。動植物和微生物中。(NADPH + H(NADPH + H+ +NH+NH3 3) )(NADP(NADP+ + +H +H2 2O)O)轉(zhuǎn)氨基作用的特點(diǎn)：轉(zhuǎn)氨基作用的特點(diǎn)：已經(jīng)發(fā)現(xiàn)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)5050多種多種; ;廣泛存在動植物和微生物細(xì)胞質(zhì)及線粒廣泛存在動植物和微生物細(xì)胞質(zhì)及線粒體中體中; ;既能使既能使

16、- -酮酸與酮酸與 - -氨基酸相互轉(zhuǎn)變，平衡庫中各種氨氨基酸相互轉(zhuǎn)變，平衡庫中各種氨基酸，又是必需氨基酸合成重要途徑?；?，又是必需氨基酸合成重要途徑。谷氨酸谷氨酸脫氫酶脫氫酶轉(zhuǎn)氨酶轉(zhuǎn)氨酶腺嘌呤核苷酸循環(huán)的聯(lián)合脫氨基作用腺嘌呤核苷酸循環(huán)的聯(lián)合脫氨基作用-氨基酸氨基酸-酮戊二酸酮戊二酸天門冬氨酸天門冬氨酸草酰乙酸草酰乙酸GOTGOT-酮酸酮酸谷氨酸谷氨酸轉(zhuǎn)氨酶轉(zhuǎn)氨酶腺苷酸代腺苷酸代琥珀酸琥珀酸IMPIMP延胡索酸延胡索酸AMPAMP蘋果酸蘋果酸HH2 2OO腺苷酸腺苷酸脫氨酶脫氨酶NHNH3 3 腺嘌呤核苷酸循環(huán)的聯(lián)合脫氨基作用僅限于骨骼肌、心肌腺嘌呤核苷酸循環(huán)的聯(lián)合脫氨基作用僅限于骨骼肌、心

17、肌組織細(xì)胞的脫氨基方式，而不是通過聯(lián)合脫氨基組織細(xì)胞的脫氨基方式，而不是通過聯(lián)合脫氨基的方式進(jìn)的方式進(jìn)行。原因是這兩種組織中的谷氨酸脫氫酶含量較少活性低行。原因是這兩種組織中的谷氨酸脫氫酶含量較少活性低(二二)脫羧基作用脫羧基作用胺胺COCO2 2L-L-組氨酸組氨酸脫羧酶脫羧酶組胺組胺L-L-谷氨酸谷氨酸脫羧酶脫羧酶COCO2 2-氨基丁酸氨基丁酸R-CHR-CH2 2-NH-NH2 2 + CO + CO2 2脫羧酶脫羧酶R-CH-NHR-CH-NH2 2COOHCOOH氨基酸氨基酸C CC CNNNNC CHHHHHH-CH-CH2 2-CH-CH2 2-NH-NH2 2C CC CNN

18、NNC CHHHHHH-CH-CH2 2-CH-NH-CH-NH2 2組氨酸組氨酸COOHCOOH谷氨酸谷氨酸CHCH2 2CHCH2 2CH-COOHCH-COOHCOOHCOOHNHNH2 2CHCH2 2CHCH2 2CHCH2 2COOHCOOHNHNH2 2使血管舒張，降低血壓使血管舒張，降低血壓，醫(yī)學(xué)認(rèn)為，過敏性鼻，醫(yī)學(xué)認(rèn)為，過敏性鼻炎患者是因?yàn)轶w內(nèi)組氨炎患者是因?yàn)轶w內(nèi)組氨產(chǎn)生過多，引起鼻道毛產(chǎn)生過多，引起鼻道毛細(xì)血管擴(kuò)張，增加分泌細(xì)血管擴(kuò)張，增加分泌，鼻涕較多之故。，鼻涕較多之故。中樞神經(jīng)系統(tǒng)抑制性神中樞神經(jīng)系統(tǒng)抑制性神經(jīng)遞質(zhì)癲癇病患者該種經(jīng)遞質(zhì)癲癇病患者該種轉(zhuǎn)氨酶活性高轉(zhuǎn)氨酶活

19、性高-乙烯乙烯GABA可抑制該轉(zhuǎn)氨酶可抑制該轉(zhuǎn)氨酶活性治療癲癇病。活性治療癲癇病。氨基酸脫羧基后，產(chǎn)物為有機(jī)胺，多數(shù)具有很強(qiáng)的生理氨基酸脫羧基后，產(chǎn)物為有機(jī)胺，多數(shù)具有很強(qiáng)的生理活性如：賴氨酸活性如：賴氨酸戊二胺戊二胺( (尸胺尸胺) )，組氨酸，組氨酸組胺，酪氨組胺，酪氨酸酸酪胺；這些胺都具有強(qiáng)烈的生理作用，如組胺可降酪胺；這些胺都具有強(qiáng)烈的生理作用，如組胺可降低血壓，酪胺可升高血壓等低血壓，酪胺可升高血壓等 。富含蛋白類食物腐敗后。富含蛋白類食物腐敗后產(chǎn)生胺類物質(zhì)，誤食會引起食物中毒產(chǎn)生胺類物質(zhì)，誤食會引起食物中毒- -惡心、頭暈、萎惡心、頭暈、萎靡不振，嚴(yán)重者死亡。靡不振，嚴(yán)重者死亡。(

20、 (三三) )氨基酸分解產(chǎn)物的去路氨基酸分解產(chǎn)物的去路(1)(1)形成尿素形成尿素( (鳥氨酸循環(huán)鳥氨酸循環(huán)) )；(2)(2)生成生成NHNH4 4+ +，(3)(3)生成酰胺生成酰胺(Gln(Gln，Asn)Asn)；(4)(4)合成其他含氮化合物合成其他含氮化合物(5)(5)重新合成氨基酸重新合成氨基酸1.1.氨的去路氨的去路線粒體線粒體細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞質(zhì)氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸COCO2 2+NH+NH3 32ADP+Pi2ADP+Pi2ATP2ATP鳥氨酸鳥氨酸瓜氨酸瓜氨酸PiPi鳥氨酸鳥氨酸瓜氨酸瓜氨酸ATPATPAMP+PPAMP+PPi i天冬氨酸天冬氨酸精氨代琥精氨代琥珀酸合酶珀酸合酶

21、+H+H2 2OO鳥氨酸循環(huán)鳥氨酸循環(huán)精氨酸精氨酸延胡索酸延胡索酸酶？酶？酶？酶？HH2 2N-C-O-P=ON-C-O-P=OOO- -OO- -OONHNH2 2(CH(CH2 2) )3 3CHNHCHNH2 2COOHCOOHC=NHC=NHHH2 2NNHOHOCHNHCHNH2 2NHNH(CH(CH2 2) )3 3COOHCOOHC=NHC=NHHH2 2NNNHNH(CH(CH2 2) )3 3CHNHCHNH2 2COOHCOOHC=OC=ONHNH2 2CHCHHCHCCOOHCOOHCOOHCOOHNHNH(CH(CH2 2) )3 3CHNHCHNH2 2COOHCO

22、OHC CHH2 2NNN-CHN-CHCHCH2 2COOHCOOHCOOHCOOHHH2 2N-CHN-CHCHCH2 2COOHCOOHCOOHCOOH精氨代精氨代琥珀酸琥珀酸鳥氨酸循環(huán)的特點(diǎn)和生物學(xué)意義：鳥氨酸循環(huán)的特點(diǎn)和生物學(xué)意義：該循環(huán)又成為該循環(huán)又成為KrebsKrebs- -尿素循環(huán)，特點(diǎn)為：尿素循環(huán)，特點(diǎn)為：a.a.循環(huán)從瓜氨酸合成開始，前兩步反應(yīng)在線粒體中進(jìn)行，后循環(huán)從瓜氨酸合成開始，前兩步反應(yīng)在線粒體中進(jìn)行，后三步在細(xì)胞液中進(jìn)行；三步在細(xì)胞液中進(jìn)行；b.b.整個過程中有整個過程中有4 4種氨基酸參與：精氨酸、天冬氨酸、瓜氨種氨基酸參與：精氨酸、天冬氨酸、瓜氨酸和鳥氨酸；酸

23、和鳥氨酸；c.c.每合成每合成1 1分子尿素消耗分子尿素消耗3 3分子分子ATPATP，4 4個高能鍵；尿素分子中個高能鍵；尿素分子中兩個酰胺基，一個來自兩個酰胺基，一個來自NHNH3 3，另一個來自天冬氨酸。，另一個來自天冬氨酸。NHNH3 3的固的固定發(fā)生在線粒體中。定發(fā)生在線粒體中。d.d.反應(yīng)過程的酶主要有：氨甲酰磷酸合成酶，氨甲酰磷酸轉(zhuǎn)反應(yīng)過程的酶主要有：氨甲酰磷酸合成酶，氨甲酰磷酸轉(zhuǎn)移酶、精氨琥珀酸合成酶、精氨酸裂解酶；移酶、精氨琥珀酸合成酶、精氨酸裂解酶；鳥氨酸循環(huán)主要發(fā)生部位是動物肝臟，尿素最后通過尿液排鳥氨酸循環(huán)主要發(fā)生部位是動物肝臟，尿素最后通過尿液排泄，有利于解除泄，有利

24、于解除NHNH3 3的毒性，同時伴隨的毒性，同時伴隨COCO2 2排出；在少數(shù)植物排出；在少數(shù)植物中，如馬勃、洋蕈等也能合成尿素，以解除中，如馬勃、洋蕈等也能合成尿素，以解除NHNH3 3 毒性，因?yàn)槎拘?，因?yàn)楦邼舛鹊母邼舛鹊腘HNH3 3 是解聯(lián)劑。是解聯(lián)劑。生物學(xué)意義：生物學(xué)意義：2. 2. 氨基酸碳架氨基酸碳架- -酮酸的去路酮酸的去路苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸賴氨酸賴氨酸亮氨酸亮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丙酮酸丙酮酸苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸天冬氨酸天冬氨酸天冬酰胺天冬酰胺異亮氨酸異亮氨酸蛋氨酸蛋氨酸纈氨酸纈氨酸谷氨酸谷氨酸精氨

25、酸精氨酸組氨酸組氨酸脯氨酸脯氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺檸檬酸檸檬酸草酰乙酸草酰乙酸琥珀酰琥珀酰CoACoA-酮戊二酸酮戊二酸乙酰乙酰CoACoA乙酰乙酰乙酰乙酰CoACoA延胡索酸延胡索酸( (1)1)氧化分解氧化分解COCO2 2NADH/FADHNADH/FADH2 2(2)(2)再合成氨基酸再合成氨基酸(3)(3)生成糖或脂生成糖或脂生糖氨基酸、生酮氨基酸生糖氨基酸、生酮氨基酸NADNAD+ +NADH+HNADH+H+ +HCOOHHCOOHCHCH2 2_ _ _HC-NHHC-NH2 2_ _ _CHCH2 2HCOOHHCOOHHCOOHHCOOHCHCH2 2_ _ _C=OC=OC

26、HCH2 2HCOOHHCOOH_ _ _NADPNADP+ +NADPH+HNADPH+H+ +NHNH4 4+ + L-L-谷氨酸谷氨酸 - -酮戊二酮戊二酸酸谷氨酸谷氨酸脫氫酶脫氫酶 - -氨基酸氨基酸1 1HH2 2N-C-HN-C-HCOOHCOOHR R - -酮酸酮酸1 1O=C-HO=C-HCOOHCOOHR R 轉(zhuǎn)氨酶轉(zhuǎn)氨酶丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸氨基酸氨基酸脫氨基脫氨基 - -酮酮酸酸糖異生途徑糖異生途徑糖糖糖異生途徑糖異生途徑丙酮酸丙酮酸葡萄糖葡萄糖G-6-PG-6-PF-6-PF-6-PF-1,6-2PF-1,6-2P3-3-磷酸甘油酸磷

27、酸甘油酸2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸1,3-1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸磷酸二羥丙酮磷酸二羥丙酮3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛PEPPEP6-6-磷酸葡磷酸葡萄糖酶萄糖酶果糖二磷酸酶果糖二磷酸酶乳酸乳酸線粒體線粒體丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸蘋果酸蘋果酸蘋果酸蘋果酸草酰乙酸草酰乙酸ADP+PiADP+PiCOCO2 2+ATP+H+ATP+H2 2OONADHNADHNADNAD+ +NADHNADHNADNAD+ +GTPGTPGDP+PiGDP+PiCOCO2 2天冬氨酸天冬氨酸AlaAla糖酵解途徑糖酵解途徑E E氨基酸脫氨基產(chǎn)生的氨基酸脫氨基產(chǎn)生的 - -酮酸，酮酸，能夠轉(zhuǎn)變成丙酮酸

28、、乙酰能夠轉(zhuǎn)變成丙酮酸、乙酰CoACoA或或TCATCA中間產(chǎn)物，進(jìn)而生成糖或脂肪。大多數(shù)氨基酸可以使中間產(chǎn)物，進(jìn)而生成糖或脂肪。大多數(shù)氨基酸可以使尿液中糖含量增加，少數(shù)幾種可使葡萄糖和酮體的含量同時尿液中糖含量增加，少數(shù)幾種可使葡萄糖和酮體的含量同時增加，而亮氨酸只能使酮體增加。增加，而亮氨酸只能使酮體增加。氨基酸脫氨后的氨基酸脫氨后的 - -酮酸能酮酸能沿糖異生途徑能夠轉(zhuǎn)變成糖氨基酸沿糖異生途徑能夠轉(zhuǎn)變成糖氨基酸稱為生糖氨基酸，能夠生成酮體的，并按照脂肪酸代謝途徑稱為生糖氨基酸，能夠生成酮體的，并按照脂肪酸代謝途徑分解的稱為生酮氨基酸。既能生成糖，又能生成酮體的稱為分解的稱為生酮氨基酸。既

29、能生成糖，又能生成酮體的稱為生糖兼生酮氨基酸。生糖兼生酮氨基酸。名稱中間代謝物生糖/生酮名稱中間代謝物生糖/生酮Gly甘Ser絲Ala丙Thr蘇Cys半Glu谷His組Gys精Pro脯Val纈Met甲丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸-酮戊二酸-酮戊二酸-酮戊二酸-酮戊二酸琥珀酰CoA琥珀酰CoA生糖生糖生糖生糖生糖生糖生糖生糖生糖生糖生糖Asp天Trp色I(xiàn)le異亮Tyr酪Phe苯Lys賴Leu亮草酰乙酸丙酮酸/乙酰乙酸琥珀酰CoA/乙酰CoA乙酰乙酸/延胡索酸乙酰乙酸/延胡索酸乙酰CoA乙酰乙酸/乙酰CoA生糖生糖/生酮生糖/生酮生糖/生酮生糖/生酮生糖/生酮生酮生糖與生酮氨基酸生糖與生酮氨基酸

30、3. 3. 胺的去路胺的去路(2)(2)轉(zhuǎn)化為其它含氮化合物。胺可轉(zhuǎn)化為生物堿、生長刺激轉(zhuǎn)化為其它含氮化合物。胺可轉(zhuǎn)化為生物堿、生長刺激素等等。如色氨酸經(jīng)脫氨基后可生成植物生長激素素等等。如色氨酸經(jīng)脫氨基后可生成植物生長激素吲哚吲哚乙酸。乙酸。胺氧化酶胺氧化酶R-CHR-CH2 2-NH-NH2 2R-CHR-CH2 2-CHO +H-CHO +H2 2OO2 2 + NH + NH3 3OO2 2HH2 2OOR-CHR-CH2 2-CHO-CHO醛氧化酶醛氧化酶OO2 2HH2 2OOR-CHR-CH2 2-COOH + H-COOH + H2 2OO2 2 (1)(1)氧化氧化二、個別氨

31、基酸的分解代謝二、個別氨基酸的分解代謝( (一一) )甘氨酸的分解代謝甘氨酸的分解代謝CHCH2 2-NH-NH2 2COOHCOOH甘氨酸甘氨酸1.1.脫氨基作用脫氨基作用甘氨酸氧化酶甘氨酸氧化酶FADFADFADHFADH2 2CH=NHCH=NHCOOHCOOHHH2 2OONHNH3 3CHCH2 2-NH-NH2 2COOHCOOH甘氨酸甘氨酸 - -酮戊酮戊二酸二酸CHOCHOCOOHCOOH乙醛酸乙醛酸COOHCOOHCOOHCOOH草酸草酸HCOOHHCOOH甲酸甲酸氧化脫氧化脫羧羧COCO2 2氧化氧化谷氨酸谷氨酸CHOCHOCOOHCOOH乙醛酸乙醛酸甘氨酸氨甘氨酸氨基轉(zhuǎn)移

32、酶基轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)氨酶轉(zhuǎn)氨酶 - -酮酸酮酸 - -氨基酸氨基酸酪氨酸酪氨酸2.2.轉(zhuǎn)變其他化合物轉(zhuǎn)變其他化合物甘氨酸甘氨酸絲氨酸絲氨酸甘氨膽酸甘氨膽酸馬尿酸馬尿酸血紅蛋白血紅蛋白乙醇胺乙醇胺膽堿膽堿肌酸肌酸嘌呤嘌呤谷胱甘肽谷胱甘肽GSHGSHGSSGGSSG谷氨酰谷氨酰- -半胱半胱氨酸合成酶氨酸合成酶谷胱甘谷胱甘肽合成肽合成酶酶Glu+Cys+2ATPGlu+Cys+2ATP2ADP+2Pi2ADP+2Pi( (二二) )芳香族氨基酸的分解代謝芳香族氨基酸的分解代謝OHOHCHCH2 2CH-NHCH-NH2 2COOHCOOHOHOHCHCH2 2CH-NHCH-NH2 2HH-OH-OHOH

33、OHCHCH2 2CH-NHCH-NH2 2COOHCOOH-OH-OHDOPADOPA多巴多巴多巴胺多巴胺OHOHCH-OHCH-OHCH-NHCH-NH2 2HH-OH-OHOHOHCH-OHCH-OHCH-NH-CHCH-NH-CH3 3HH-OH-OH去甲腎去甲腎上腺素上腺素腎上腺素腎上腺素+1/2O+1/2O2 2COCO2 2酪氨酸酶酪氨酸酶OHOHCHCH2 2CH-NHCH-NH2 2COOHCOOH-OH-OHDOPADOPAOO2 2HH2 2OOOOCHCH2 2CH-NHCH-NH2 2COOHCOOH=O=O多巴醌多巴醌黑色素黑色素NNHH-CH-CH2 2-CH-C

34、OOH-CH-COOHNHNH2 2NNHH-CH-CH2 2-COOH-COOHNNHH-CH-CH2 2-C-COOH-C-COOHOO - -酮戊酮戊二酸二酸谷氨酸谷氨酸轉(zhuǎn)氨酶轉(zhuǎn)氨酶COCO2 2色氨酸色氨酸吲哚丙酮酸吲哚丙酮酸吲哚乙酸吲哚乙酸COCO2 2HHNN-CH-CH2 2-CH-CH2 2-NH-NH2 2氧化氧化植物生長植物生長素促進(jìn)高素促進(jìn)高等植物發(fā)等植物發(fā)育激素之育激素之一。一。色胺色胺第二節(jié)第二節(jié) 氨基酸的生物合成氨基酸的生物合成一、氮素循環(huán)一、氮素循環(huán)氮素：蛋白質(zhì)、核酸、酶、部分激素氮素：蛋白質(zhì)、核酸、酶、部分激素( (吲哚乙酸、胰島素吲哚乙酸、胰島素) )、維、維

35、生素生素( (VitBVitB1 1B B2 2B B3 3B B5 5B B6 6) )、葉綠素和血紅素元素組份。因此對于動植、葉綠素和血紅素元素組份。因此對于動植物十分重要。物十分重要。NN2 2大量存在空氣中，但是動植物不能直接利用。生態(tài)系統(tǒng)中的大量存在空氣中，但是動植物不能直接利用。生態(tài)系統(tǒng)中的初級生產(chǎn)者初級生產(chǎn)者- -植物所必需的銨鹽、硝態(tài)鹽在自然界為數(shù)不多，限植物所必需的銨鹽、硝態(tài)鹽在自然界為數(shù)不多，限制生物的發(fā)展。只有將分子態(tài)氮進(jìn)行轉(zhuǎn)化和循環(huán)，才能滿足植制生物的發(fā)展。只有將分子態(tài)氮進(jìn)行轉(zhuǎn)化和循環(huán)，才能滿足植物體對氮素營養(yǎng)需要。物體對氮素營養(yǎng)需要。硝酸還原作用硝酸還原作用NONO3

36、 3- -NONO2 2- -NHNH4 4+ +NONO2 2- -NONONN2 2OONN2 2硝化作用硝化作用反硝化作用反硝化作用固氮作用固氮作用氨基作用氨基作用有機(jī)態(tài)氮有機(jī)態(tài)氮生物固氮占生物固氮占2/32/3工業(yè)固氮占工業(yè)固氮占1/31/3氮素循環(huán)氮素循環(huán)二、生物固氮二、生物固氮生物固氮固氮酶的組成：有兩種成分，即鐵蛋白和鉬鐵蛋白，生物固氮固氮酶的組成：有兩種成分，即鐵蛋白和鉬鐵蛋白，二者均為鐵硫蛋白，其中鐵蛋白的功能是接受供電子體的電二者均為鐵硫蛋白，其中鐵蛋白的功能是接受供電子體的電子并轉(zhuǎn)移給鉬鐵蛋白，鉬鐵蛋白的功能是直接還原氮。供電子并轉(zhuǎn)移給鉬鐵蛋白，鉬鐵蛋白的功能是直接還原氮

37、。供電子體是子體是NADPHNADPH。該過程每還原。該過程每還原1N1N2 2消耗大量消耗大量12ATP12ATP。生物固氮機(jī)理生物固氮機(jī)理氧化態(tài)氧化態(tài)Fdox還原態(tài)還原態(tài)Fdred3 NADPH+ H3 NADPH+ H+ +3 NADP3 NADP+ +鐵氧還蛋白鐵氧還蛋白12 ATP12 ATP12 ADP+ Pi12 ADP+ Pi固氮酶固氮酶NN2 22 NH2 NH3 3鐵蛋白鐵蛋白 鉬鐵蛋白鉬鐵蛋白固氮酶作用特點(diǎn)：固氮酶作用特點(diǎn)：b.b.固氮需要固氮需要ATPATP供能；供能；a.a.需要嚴(yán)格的厭氧環(huán)境；需要嚴(yán)格的厭氧環(huán)境；c.c.需要較多的需要較多的NADPHNADPH作還原

38、；作還原；d.d.需要鉬和鐵元素。需要鉬和鐵元素。分為兩步：第一步硝酸還原酶催化分為兩步：第一步硝酸還原酶催化NONO3 3還原為還原為NONO2 2，第二，第二步亞硝酸還原酶催化步亞硝酸還原酶催化NONO2 2還原為還原為NHNH3 3。三、硝酸還原三、硝酸還原硝酸還原酶硝酸還原酶NONO2 2 + H+ H2 2OONONO3 3+ 2H+ 2H+ + + 2e + 2e- -NRNRNHNH3 3+ + + H+ H2 2OO亞硝酸還原酶亞硝酸還原酶NiRNiRNiRNiRRNRN催化硝酸根還原的電子供體為催化硝酸根還原的電子供體為NADPHNADPH或或NADHNADH( (高等植物、

39、真高等植物、真菌、藍(lán)藻菌、藍(lán)藻) )。過程示意如下：。過程示意如下：NAD(P)HNAD(P)HNAD(P)NAD(P)+ +FADFADFADHFADH2 22Cytb2Cytb557557redred2Cytb2Cytb557557oxox2Mn2Mn6+6+2Mn2Mn5+5+硝酸還原酶硝酸還原酶NRNRNONO3 3NONO2 2 + H+ H2 2OO亞硝酸還原酶作用時電子供體為還原態(tài)鐵氧還蛋白：亞硝酸還原酶作用時電子供體為還原態(tài)鐵氧還蛋白：2Fd-Fe2Fd-Fe3+3+2Fd-Fe2Fd-Fe2+2+光合環(huán)式磷酸化光合環(huán)式磷酸化NONO2 2NADPNADP+ +NADPHNAD

40、PHNHNH4 4+ +葉片葉片白質(zhì)體白質(zhì)體是指將氨轉(zhuǎn)化為有機(jī)物中的氮的過程氨的同化有三條途徑是指將氨轉(zhuǎn)化為有機(jī)物中的氮的過程氨的同化有三條途徑(2)(2)谷氨酸脫氫酶途徑谷氨酸脫氫酶途徑 四、氨的同化作用四、氨的同化作用(1)(1)氨甲酰磷酸合成酶氨甲酰磷酸合成酶(CPSI)(CPSI)-酮戊二酸酮戊二酸+NH+NH3 3谷氨酸谷氨酸+H+H2 2OO谷氨酸脫氫酶谷氨酸脫氫酶NADPHNADPHNADPNADP+ +COOHCOOHC=OC=OCHCH2 2CHCH2 2COOHCOOHCOOHCOOHHC-NHHC-NH2 2CHCH2 2CHCH2 2COOHCOOH( (見鳥氨酸循環(huán)見

41、鳥氨酸循環(huán)) )(3)(3)谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺合成酶(glutamine synthetase,GS)(glutamine synthetase,GS)+NH+NH3 3谷氨酸谷氨酸COOHCOOHHC-NHHC-NH2 2CHCH2 2CHCH2 2COOHCOOHCOOHCOOHHC-NHHC-NH2 2CHCH2 2CHCH2 2CONHCONH2 2谷氨酰胺谷氨酰胺ATPATPADP+PiADP+Pi谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺合成酶-酮戊二酸酮戊二酸COOHCOOHC=OC=OCHCH2 2CHCH2 2COOHCOOH- - - - -谷氨酰胺谷氨酰胺H-C-NHH-C-NH2 2C

42、OOHCOOHCHCH2 2CHCH2 2CONHCONH2 2- - - - -+ +2 2谷氨酸合成酶谷氨酸合成酶谷氨酸谷氨酸H-C-NHH-C-NH2 2COOHCOOHCHCH2 2CHCH2 2COOHCOOH- - - - -NAD(P)H+HNAD(P)H+H+ + NAD(P) NAD(P)+ +五、氨基酸的生物合五、氨基酸的生物合成成2. 2. 個別氨基酸的代謝個別氨基酸的代謝磷酸戊糖途徑磷酸戊糖途徑4-4-磷酸赤蘚糖磷酸赤蘚糖4-4-磷酸核糖磷酸核糖組氨酸組氨酸色氨酸色氨酸酪氨酸酪氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸谷氨酸谷氨酸脯氨酸脯氨酸精氨酸精氨酸谷氨谷氨(NH(NH2 2) )絲氨酸

43、絲氨酸甘氨酸甘氨酸半胱氨酸半胱氨酸天冬氨酸天冬氨酸天冬酰氨天冬酰氨賴氨酸賴氨酸蛋氨酸蛋氨酸蘇氨酸蘇氨酸異亮氨酸異亮氨酸纈氨酸纈氨酸亮氨酸亮氨酸丙氨酸丙氨酸葡萄糖葡萄糖3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸PEPPEP丙酮酸丙酮酸 - -酮戊二酸酮戊二酸草酰乙酸草酰乙酸1. 1. 轉(zhuǎn)氨作用轉(zhuǎn)氨作用谷氨酸谷氨酸 - -酮戊二酸酮戊二酸 - -酮酸酮酸 - -氨基酸氨基酸轉(zhuǎn)氨酶轉(zhuǎn)氨酶六、氨基酸與一碳單位六、氨基酸與一碳單位概念：一碳單位是指僅含一個碳原子的基團(tuán)。一碳單位可來概念：一碳單位是指僅含一個碳原子的基團(tuán)。一碳單位可來源于甘氨酸、蘇氨酸、絲氨酸、組氨酸等，即在一碳單位轉(zhuǎn)源于甘氨酸、蘇氨酸、絲氨酸、組氨酸

44、等，即在一碳單位轉(zhuǎn)移酶催化下由四氫葉酸移酶催化下由四氫葉酸(FH(FH4 4) )攜帶一碳單位，從一種化合物轉(zhuǎn)攜帶一碳單位，從一種化合物轉(zhuǎn)移到另一種化合物，進(jìn)而合成生物活性物質(zhì)，如腺嘌呤等。移到另一種化合物，進(jìn)而合成生物活性物質(zhì)，如腺嘌呤等。中文名稱 結(jié)構(gòu)式 與FH4結(jié)合形式 主要來源甲基 -CH3 N5-CH3-FH4 Met亞甲基 -CH2- N5N10-CH2-FH4 Ser次甲基 =CH- N5N10-CH=FH4 Gly,Thr羥甲基 -CH2-OH N10-CH-OH-FH4 甲?；?-CHO N10-CHO-FH4 Trp亞氨甲基 -C=NH N5-CH=FH4 TrpFHFH4

45、 4一碳基團(tuán)一碳基團(tuán)轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)移酶HCOOHHCOOH1 12 23 34 45 56 69 98 87 71010FHFH4 4攜帶甲基的部位是攜帶甲基的部位是NN5 5 ，NN1010位位GlyGlyCHOCHOCOOHCOOHSerSerFHFH4 4NN5 5 -CH-CH2 2-OHFH-OHFH4 4C CNNOHOHC CC CC CNNNNCHCH2 2CHCHNNHHHHCHCH2 2NNHHC COONNHHCHCHCHCH2 2CHCH2 2COOHCOOHHH2 2NNCOOHCOOHNN5 5NN1010=CH-FH=CH-FH4 4+H+H2 2OO( (四氫葉酸四氫

46、葉酸) )組氨酸組氨酸NN5 5,N,N1010=CH-FH=CH-FH4 4NN5 5-CH=NHFH-CH=NHFH4 4NN1010-CHOFH-CHOFH4 4FHFH4 4嘌呤堿（嘌呤堿（C8）NN1010-CHOFH-CHOFH4 4嘌呤堿（嘌呤堿（C2）HCOOHHCOOHATP ADP+PiATP ADP+PiFH4NN5 5,N,N1010-CH-CH2 2-FH-FH4 4NADPH+HNADPH+H+ +NADPNADP+ +胸嘧啶甲基胸嘧啶甲基NN5 5-CH-CH3 3FHFH4 4NN5 5,N,N1010-CH-CH2 2-FH-FH4 4還原酶還原酶+2H+2H

47、同型半胱氨酸同型半胱氨酸 FHFH4 4甲基甲基B B1212蛋氨酸蛋氨酸腺苷移換酶腺苷移換酶S-腺苷蛋氨酸腺苷蛋氨酸ATPATPPPiPPiPiPi甲基化物甲基化物第三節(jié)核苷酸分解代謝第三節(jié)核苷酸分解代謝核苷酸是核酸的基本組成單位，是生物體一類重要的生物核苷酸是核酸的基本組成單位，是生物體一類重要的生物小分子化學(xué)成分。幾乎所有化學(xué)反應(yīng)中，核苷酸都起著重小分子化學(xué)成分。幾乎所有化學(xué)反應(yīng)中，核苷酸都起著重要作用，主要表現(xiàn)在：要作用，主要表現(xiàn)在：合成合成DNADNA、RNARNA的前體；的前體；UDPGUDPG、ADPGADPG是葡萄糖殘基的供體，用于合成多糖；是葡萄糖殘基的供體，用于合成多糖；

48、CDP-CDP-甘油二脂、甘油二脂、S S- -腺苷甲硫氨酸參與磷脂的合成；腺苷甲硫氨酸參與磷脂的合成；ATPATP生成與利用是生物能的生成、儲存、轉(zhuǎn)運(yùn)的中心；生成與利用是生物能的生成、儲存、轉(zhuǎn)運(yùn)的中心；NADNAD+ +、NADPNADP+ +、HSCoAHSCoA、FADFAD、FMNFMN是酶的輔助因子；是酶的輔助因子；cAMPcAMP、cGMPcGMP是重要第二信使；是重要第二信使；GTPGTP是生物大分子移位反應(yīng)的主要驅(qū)動力。是生物大分子移位反應(yīng)的主要驅(qū)動力。( (自習(xí)為主，課堂僅講重點(diǎn)自習(xí)為主，課堂僅講重點(diǎn)) )1、核酸酶、核酸酶(nuclease)一、核酸的酶促降解一、核酸的酶促降解DNA酶酶(deoxyribonuclease,DNase)RNA酶酶(ribonuclease,RNase)核酸內(nèi)切酶核酸內(nèi)切酶(endonuclease)核酸外切酶核酸外切酶(exonuclease)按水解方式有：按水解方式有：根據(jù)分解底物的不同可分為：根據(jù)分解底物的不同可分為：按酶專一性有：按酶專一性有：隨機(jī)水解酶隨機(jī)水解酶限制性內(nèi)切酶限制性內(nèi)切酶EcoRIHaeIII-N-C-T-T-A-A -N-C-T-T-A-A -N-G -N-G N-C-CN-C-CN-G-GN-G-G5 5 3