氨基酸的分解與合成

1、蛋白酶種類蛋白酶種類細(xì)胞外降解細(xì)胞外降解細(xì)胞內(nèi)降解細(xì)胞內(nèi)降解消化道內(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胰腺：胰蛋白酶，胰凝乳蛋白酶、胰腺：胰蛋白酶，胰凝乳蛋白酶、 小腸：小腸： 羧肽酶（羧肽酶（A A、B B）、氨肽酶。）、氨肽酶。 胃：胃蛋白酶胃：胃蛋白酶1 不依賴于不依賴于ATP的降解途徑的降解途徑 發(fā)生在溶酶體發(fā)生在溶酶體 依賴于依賴于ATP的降解途徑的降解途徑 需要 N-端規(guī)則和 序列 降解發(fā)生在 高度

2、調(diào)控$泛素廣泛存在于古細(xì)菌和所有的真核生物，但不存在于真細(xì)菌。$它由76個(gè)氨基酸殘基組成，是一種高度保守的蛋白質(zhì)。$在三維結(jié)構(gòu)上，泛素則是一個(gè)結(jié)構(gòu)緊密的球蛋白，但其C-端四肽序列（Leu-Arg-Gly-Gly）離開(kāi)蛋白主體伸向水相，這有助于它與其它蛋白質(zhì)形成$泛素本身并不降解蛋白質(zhì)，它僅僅是給降解的靶蛋白打上標(biāo)記，降解過(guò)程由26S蛋白酶體執(zhí)行。$泛素是一種熱激蛋白 泛素的三維結(jié)構(gòu)及其與靶蛋白形成的異肽鍵泛素的三維結(jié)構(gòu)及其與靶蛋白形成的異肽鍵 泛酰化酶泛?；窫1E1：泛素活化酶：泛素活化酶 E2E2：泛素結(jié)合酶：泛素結(jié)合酶 E3E3：泛素連接酶：泛素連接酶 蛋白質(zhì)泛?；c蛋白質(zhì)的定向水解蛋白

3、質(zhì)泛酰化與蛋白質(zhì)的定向水解泛?；念愋图捌涔δ芊乎；念愋图捌涔δ?20S核心顆粒(CP)，形狀如桶，為大的多功能蛋白酶復(fù)合物，降解細(xì)胞內(nèi)多聚泛?；牡鞍踪|(zhì) 19S帽狀調(diào)節(jié)顆粒(RP) ，負(fù)責(zé)識(shí)別泛酰化的蛋白質(zhì)，并將它們?nèi)フ郫B以及輸送到CP的蛋白酶活性中心。 蛋白酶體的結(jié)構(gòu)以及靶蛋白蛋白酶體的結(jié)構(gòu)以及靶蛋白進(jìn)入蛋白酶體的水解過(guò)程進(jìn)入蛋白酶體的水解過(guò)程蛋白質(zhì)降解的泛肽途徑蛋白質(zhì)降解的泛肽途徑（ubiquitin）一種蛋白質(zhì)的半衰期與N-端氨基酸的性質(zhì)有關(guān)。$如果一種蛋白質(zhì)N端的氨基酸是 Met, Ser, Ala, Thr, Val或Gly，則半衰期較長(zhǎng)，大于20個(gè)小時(shí)。 $如果一種蛋白質(zhì)的N端

4、氨基酸是Phe, Leu, Asp, Lys或 Arg ，則半衰期較短，3分鐘或者更短。N-端氨基酸與蛋白質(zhì)半壽期之間的關(guān)系端氨基酸與蛋白質(zhì)半壽期之間的關(guān)系N-端殘基端殘基半壽期（半壽期（half-time）穩(wěn)定性氨基酸殘基穩(wěn)定性氨基酸殘基:Met，Gly，Ala，Ser，Thr，Val20個(gè)小時(shí)個(gè)小時(shí) 去穩(wěn)定去穩(wěn)定的氨基的氨基酸殘基酸殘基Ile,Gln約約30分鐘分鐘Tyr,Glu約約10分鐘分鐘Pro約約7分鐘分鐘Leu,PHe,Asp,LysArg約約3分鐘分鐘約約2分鐘分鐘N 富含Pro (P), Glu (E), Ser (S)和Thr (T) 序列的蛋白質(zhì)質(zhì)被稱為PEST 蛋白，

5、它們比其他蛋白質(zhì)更容易發(fā)生水解。氨基酸降解氨基酸降解 氨基的去除氨基的去除 羧基的去除羧基的去除 碳骨架的命運(yùn)碳骨架的命運(yùn) 生酮氨基酸和生糖氨基酸生酮氨基酸和生糖氨基酸 氨基的排泄和解毒氨基的排泄和解毒氨基酸合成氨基酸合成 (1) (1) 氧化脫氨基氧化脫氨基 L-氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶: D-氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶: 專一性氨基酸氧化酶：專一性氨基酸氧化酶： L-谷氨酸脫氫酶（谷氨酸脫氫酶（L-glutamate dehydrogenase）催化氨基酸氧化脫氨的酶催化氨基酸氧化脫氨的酶:谷氨酸脫氫酶催化的氧化脫氨基反應(yīng)谷氨酸脫氫酶催化的氧化脫氨基反應(yīng) l 分布：分布：Liver，Kidn

6、ey，Brainl 不需氧脫氫酶，輔酶：不需氧脫氫酶，輔酶：NAD+ or NADP+l 別構(gòu)抑制別構(gòu)抑制： GTP、ATPl 別構(gòu)別構(gòu) 激活激活： GDP、ADPL-谷氨酸脫氫酶谷氨酸脫氫酶:(2) (2) 轉(zhuǎn)氨基反應(yīng)轉(zhuǎn)氨基反應(yīng) 轉(zhuǎn)氨基反應(yīng)是指一種氨基酸的氨基被轉(zhuǎn)移到一種-酮酸的酮基上形成一種新的氨基酸和一種新的-酮酸的過(guò)程。催化此反應(yīng)的酶被稱為轉(zhuǎn)氨酶。轉(zhuǎn)氨反應(yīng)是完全可逆的，因此它既參與氨基酸的降解，又參與氨基酸的合成。 轉(zhuǎn)氨酶有多種，但是每一種轉(zhuǎn)氨酶都需要磷酸吡哆醛作為輔基，而且絕大多數(shù)轉(zhuǎn)氨酶以谷氨酸作為氨基的供體或者以-酮戊二酸為氨基的受體。 并不是所有的氨基酸都可以發(fā)生轉(zhuǎn)氨基反應(yīng)，Th

7、r, Pro, lys是例外。Lysine side chainPyridoxal phosphate轉(zhuǎn)氨基反應(yīng)轉(zhuǎn)氨基反應(yīng)谷草轉(zhuǎn)氨酶催化的轉(zhuǎn)氨基反應(yīng)谷草轉(zhuǎn)氨酶催化的轉(zhuǎn)氨基反應(yīng)(3) (3) 聯(lián)合脫氨基聯(lián)合脫氨基 概念概念 脫羧產(chǎn)物的進(jìn)一步轉(zhuǎn)化（次生物質(zhì)代謝脫羧產(chǎn)物的進(jìn)一步轉(zhuǎn)化（次生物質(zhì)代謝） 氨基酸在氨基酸在脫羧酶脫羧酶的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(jí)胺類化合物應(yīng)的一級(jí)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 類型類型: :RCH2NH2胺胺氧氧化化酶酶RCHORCOOH氧氧化化CH2NH

8、2COOH氨氨基基酸酸脫脫羧羧酶酶（PLP）RCH2NH2+ CO2R$生糖氨基酸：生糖氨基酸：其他其他$生酮氨基酸生酮氨基酸: Leu & Lys$生酮兼生糖氨基酸生酮兼生糖氨基酸: Trp, Thr, Tyr, Ile, Phe (tttip)氨基酸碳骨架的代謝氨基酸碳骨架的代謝$直接排出體外$植物將其轉(zhuǎn)變成Asn (Asn合成酶)$動(dòng)物將其轉(zhuǎn)變成Gln (Gln合成酶)$尿素或尿酸NH4+ 尿酸尿素 + 尿酸植物的氨解毒植物的氨解毒動(dòng)物的氨解毒動(dòng)物的氨解毒 -產(chǎn)生生物活性酰胺N大腸桿菌的GS為例，該酶是一種十二聚體蛋白動(dòng)物的GS參與銨毒的解除，特別在腦細(xì)胞. GS受到嚴(yán)格的調(diào)控

9、Gln的酰胺N被用于氨基酸、核苷酸和氨基糖的合成。大腸桿菌谷氨酰胺合成酶的活性調(diào)節(jié)大腸桿菌谷氨酰胺合成酶的活性調(diào)節(jié)大腸桿菌大腸桿菌GS的調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)它共受到9種物質(zhì)的反饋抑制。 這9種反饋抑制劑要么是Gln代謝的終產(chǎn)物，要么是氨 基酸代謝一般狀態(tài)的指示劑。上述任何一種抑制劑與酶 的結(jié)合至少能夠部分抑制酶的活性，結(jié)合的抑制劑越多 ，抑制效果就越強(qiáng)。大腸桿菌的GS還受到共價(jià)修飾的調(diào)節(jié)，但共價(jià)修飾的方 式并不是真核細(xì)胞普遍使用的磷酸化，而是腺苷酸化。 尿素是通過(guò)尿素循環(huán)產(chǎn)生的，它發(fā)生在哺乳動(dòng)物的肝細(xì)胞。盡管參與尿素循環(huán)的個(gè)別酶還發(fā)現(xiàn)在其它組織，但完整的尿素循環(huán)僅存在于肝細(xì)胞。肝外組織氨基酸分解產(chǎn)生的氨

10、主要通過(guò)Gln運(yùn)輸?shù)礁渭?xì)胞，但肌肉蛋白分解產(chǎn)生的Ala可經(jīng)血液循環(huán)進(jìn)入肝細(xì)胞。此外，在細(xì)胞內(nèi)合成NO的反應(yīng)中，精氨酸轉(zhuǎn)變成瓜氨酸，后者是尿素循環(huán)的中間物。瓜氨酸需要重新轉(zhuǎn)變?yōu)榫彼?，以補(bǔ)充被消耗的精氨酸，因此，在使用NO作為信號(hào)分子的細(xì)胞中含有足夠的與尿素循環(huán)相關(guān)的酶，以維持細(xì)胞內(nèi)精氨酸的供應(yīng)。尿素循環(huán)尿素循環(huán)1. 氨甲酰磷酸的合成氨甲酰磷酸的合成 2. 瓜氨酸的合成瓜氨酸的合成 3. 由瓜氨酸合成精氨基琥珀酸由瓜氨酸合成精氨基琥珀酸 4. 生成生成Arg 5. Arg的水解的水解 尿素循環(huán)總結(jié)尿素循環(huán)總結(jié) 總方程式總方程式 2NH3+CO2+3ATP+H2O+2ADP+AMP+4PiCNH2

11、NH2O尿素循環(huán)的調(diào)節(jié) 別構(gòu)調(diào)節(jié) N-乙酰谷氨酸對(duì)CPS-1的別構(gòu)激活，控制了尿素產(chǎn)生的總速率。 參與尿素循環(huán)各種酶濃度的變化 底物濃度的積累誘導(dǎo)酶的表達(dá)；產(chǎn)物的積累抑制酶的表達(dá)。 植物和微生物在有合適的N源時(shí)能夠從頭合成所有的20 種標(biāo)準(zhǔn)氨基酸。而哺乳動(dòng)物只能制造其中的10種，這10種氨基酸被稱為非必需氨基酸，其余10種氨基酸必需從食物中獲取，被稱為必需氨基酸。 任何氨基酸合成的前體都來(lái)自于糖酵解、TCA循環(huán)或磷酸戊糖途徑，其中N原子通過(guò)Glu或Gln進(jìn)入相關(guān)的合成途徑，而合成的場(chǎng)所有的在細(xì)胞液，有的在線粒體。 按照各氨基酸合成前體的性質(zhì)，所有的氨基酸可分為5大家族 。必需必需 vs 非必需

12、氨基酸非必需氨基酸TipMTVHall五大氨基酸家族五大氨基酸家族 合成氨基酸的主要途徑合成氨基酸的主要途徑 酮酸還原氨化酮酸還原氨化 轉(zhuǎn)氨基作用轉(zhuǎn)氨基作用 氨基酸的相互轉(zhuǎn)化氨基酸的相互轉(zhuǎn)化 -氨基酸氨基酸-酮酸酮酸 R-CH-COO- NH+3 | R-C-COO-+NH3 O|酮酸酮酸的來(lái)源；的來(lái)源；氨基酸脫氨及糖和脂酸代謝氨基酸脫氨及糖和脂酸代謝氨氨的來(lái)源；的來(lái)源； 生物固氮，生物固氮， 由硝酸鹽，亞硝酸鹽還原，由硝酸鹽，亞硝酸鹽還原， 含氮有機(jī)物分解。含氮有機(jī)物分解。微生物通過(guò)體內(nèi)微生物通過(guò)體內(nèi)固氮酶固氮酶的作用將游離態(tài)氮轉(zhuǎn)變的作用將游離態(tài)氮轉(zhuǎn)變?yōu)榘钡倪^(guò)程稱為為氨的過(guò)程稱為生物固氮生物固氮。生物生物-N2還原劑還原劑鐵蛋白鐵蛋白鉬鐵蛋白鉬鐵蛋白- ATP酶活性：能催化酶活性：能催化ATP分解，從中獲取分解，從中獲取能量推動(dòng)電子向還原底物上轉(zhuǎn)移。能量推動(dòng)電子向還原底物上轉(zhuǎn)移。（2）作用機(jī)理：作用機(jī)理：（3）特點(diǎn)：特點(diǎn)：是一種多功能酶是一種多功能酶N2還原劑還原