07 蛋白質(zhì)的降解-本科課件必修課-生物化學(xué)

第七章蛋白質(zhì)的酶促降解與氨基酸代謝第七章蛋白質(zhì)的酶促降解

與氨基酸代謝第一節(jié)蛋白質(zhì)的酶促降解第二節(jié)氨基酸的分解與轉(zhuǎn)化第三節(jié)氨及氨基酸的生物合成第一節(jié)蛋白質(zhì)的酶促降解一、降解過程二、降解酶

三、蛋白質(zhì)降解的意義一、降解過程 蛋白質(zhì)→胨→肽→氨基酸二、降解酶

國際生化協(xié)會命名委員會將作用于蛋白質(zhì)分子中肽鍵的酶歸屬于第三大類（水解酶類）第四亞類，該亞類又分二個亞亞類，即蛋白酶和肽酶（按酶的作用特點分類）。（一）蛋白酶（肽鏈內(nèi)切酶）水解肽鏈內(nèi)部的肽鍵胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、枯草桿菌蛋白酶、彈性蛋白酶、木瓜蛋白酶、菠蘿蛋白酶。（二）肽酶（肽鏈外切酶）分別從多肽鏈游離的羧基端或游離的氨基端逐一地將肽鏈水解成氨基酸（羧肽酶或氨肽酶）1、羧肽酶：又分為A、B兩種：羧肽酶A：水解中性氨基酸為羧基末端構(gòu)成的肽鍵。羧肽酶B：水解由賴氨酸、精氨酸等堿性氨基酸為羧基末端構(gòu)成的肽鍵。2、氨肽酶：水解氨基末端的肽鍵。3、二肽酶：水解二肽→氨基酸胃蛋白酶：芳香族aa－NH2形成的肽鍵。胰蛋白酶：Lys或Arg－COOH形成的肽鍵（堿性，高度專一）；Pro抑制水解。胰凝乳蛋白酶：芳香族aa－COOH形成的肽鍵，Leu、Met、His水解速度次之。Pro抑制水解。嗜鹽菌蛋白酶：疏水性強的殘基（Leu、Ile、Phe、Trp、Val、Tyr、Met）；Pro或Gly不水解。溴化氰：Met（高度專一）三、蛋白質(zhì)降解的意義1、形成新組織：用于新蛋白質(zhì)的合成，進行新陳代謝（自我更新）。2、參加其它代謝：進一步降解氧化或轉(zhuǎn)化成他物質(zhì)。第二節(jié)氨基酸的分解與轉(zhuǎn)化氨基酸在細(xì)胞內(nèi)的代謝途徑有多種：1、經(jīng)生物合成形成蛋白質(zhì)。(作為蛋白質(zhì)合成的原料)2、進行分解代謝：

⑴因為氨基酸分子都有α－氨基和羧基，因此各種氨基酸都具有共同的代謝途徑：

a.脫氨基—形成α－酮酸

糖和脂肪

b.脫羧基→一級胺⑵由于氨基酸側(cè)鏈不同，每種氨基酸還有其特殊的代謝途徑。一、脫氨基作用二、氨基酸分解產(chǎn)物的去向三、脫羧基作用第二節(jié)氨基酸的分解與轉(zhuǎn)化一、脫氨基作用1、氧化脫氨基作用（普遍存在于動、植物）在有氧作用下，氨基酸進行氧化脫氨作用，產(chǎn)物是α-酮酸和氨（每消耗1分子氧，產(chǎn)生2分子α-酮酸和2分子氨）。催化氧化脫氨基的酶：（1）L-氨基酸氧化酶：催化L—AA氧化脫氨基。（2）D-氨基酸氧化酶：催化D—AA氧化脫氨基谷氨酸脫氫酶在動、植物體內(nèi)分布廣泛，且活性及專一性很強，只對L-谷氨酸起催化作用。2、轉(zhuǎn)氨基作用α-AA和α-酮酸之間氨基的轉(zhuǎn)移作用，是氨基酸脫去氨基的一種重要形式。催化轉(zhuǎn)氨基作用的酶叫轉(zhuǎn)氨酶或氨基轉(zhuǎn)移酶，種類繁多分布廣泛。輔酶均為磷酸吡哆醛（B6的磷醛酯）轉(zhuǎn)氨作用

谷草轉(zhuǎn)氨酶谷丙轉(zhuǎn)氨酶轉(zhuǎn)氨+氧化脫氨一般氨基酸不直接氧化脫氨，而是先與α-酮戊二酸通過轉(zhuǎn)氨形成相應(yīng)的a-酮酸和谷氨酸，谷氨酸再通過二種方式氧化脫氨：①轉(zhuǎn)氨酶—谷氨酸脫氫酶聯(lián)合脫氨基作用。②轉(zhuǎn)氨酶—嘌呤核苷酸循環(huán)聯(lián)合脫氨基作用。3、聯(lián)合脫氨基作用4、非氧化脫氨主要在微生物中進行。其方式有以下幾種：①還原脫氨基

②脫水脫氨基③裂解脫氨基5、脫酰胺基作用二、氨基酸分解產(chǎn)物的去向（一）NH3的去路1、重新形成氨基酸

2、形成酰胺（消除NH3毒害，貯存NH3）生成Gln和Asn，一方面是生物體貯藏和運輸氨的主要形式，也是解除氨毒害的最主要途徑。3、生成銨鹽，保持細(xì)胞pH4、生成尿素4、尿素的生成和鳥氨酸循環(huán)

在哺乳動物體內(nèi)，氨的主要去路是在肝臟中合成尿素并隨尿排出體外。在部分植物體內(nèi)尿素的形成既能解除氨毒，又是氨的一種貯存形式。（二）α-酮酸的代謝去路（C架的去路）

1、形成新的氨基酸2、形成其它物質(zhì)（生糖氨基酸、生酮氨基酸）3、參加TCA循環(huán)，氧化成CO2和水，產(chǎn)生能量三、脫羧基作用1、直接脫羧基作用氨基酸在脫羧酶作用下，進行脫羧反應(yīng)生成胺類化合物，脫羧酶輔酶為磷酸吡哆醛。廣泛存在于動、植、微生物中2、羥化脫羧基作用Tyr在Tyr酶催化下發(fā)生羥化作用生成3，4－二羥苯丙氨酸（多巴），后者進一步脫羧生成3，4－二羥苯乙胺（多巴胺）。多巴進一步氧化后形成聚合物黑素。馬鈴薯、蘋果、梨、切開長時間暴露空氣變黑，形成黑色素。人體的表皮基底層及毛囊中有成黑素細(xì)胞，可將酪氨酸轉(zhuǎn)變?yōu)楹谒兀蛊つw毛發(fā)呈黑色（可吸收紫外光）。白化病人：缺酪氨酸酶。第三節(jié)氨基酸的生物合成一、氨的來源二、S的來源：硫酸的還原

三、C架的來源四、氨的同化五、氨基酸的合成一、氨的來源植物：生物固氮、NO3--N還原、含N有機物分解動物：主要來源是AA的脫氨基作用，此外嘌呤嘧啶的分解也生成氨。（一）、生物固氮

1、固氮微生物把N2→NH3的過程。固氮反應(yīng)固氮酶：鐵蛋白：電子供體與鉬鐵蛋白之間的電子傳遞體。能提供高還原能力的電子鉬鐵蛋白：利用鐵蛋白傳來的電子還原N2或其它底物形成NH3等還原物PiADPHNHHeATPN+++????+++++-16210816242固氮酶固氮條件：①還原劑：鐵氧還蛋白（Fd）、黃素氧還蛋白(Fld)、NADPH、Na2S2O4。

②ATP③厭氧條件2、固氮過程中的氫代謝

固氮生物種催化氫代謝的酶：固氮酶、可逆性氫酶和單向性氫酶（吸氫酶）固氮酶：能催化還原H+生成H2。（當(dāng)有N2時，H+和N2的還原同時進行。所以H+是N2的競爭性抑制劑。）不受CO抑制，需ATP。可逆性氫酶：催化可逆放氫反應(yīng)2H++2e-H2，一般生理條件下放H2

，除去過剩還原力，保證細(xì)胞正常生理活動。不需ATP，受CO抑制。單向性氫酶：催化需ATP，KCN抑制。H2O[O]H2生物固氮的意義意義：有益于生物固氮H2氧化生成ATP，用于固氮。吸氫酶催化的羥化反應(yīng)消耗大量O2，從而保護固氮酶系統(tǒng)免受O2的破壞吸氫酶防止H2的積累，避免H2對固氮酶的抑制H2的利用可間接產(chǎn)生還原力。（二）NO3--N還原植物體所需要的氮素營養(yǎng)除了生物固氮外，絕大部分來自土壤中的氮素，主要是植物吸收土壤中的NO3-在硝酸還原酶和亞硝酸還原酶的作用形成氨。

2e-6e-NO3-NO2-NH4+

硝酸還原酶亞硝酸還原酶1、硝酸還原酶誘導(dǎo)酶，環(huán)境中須有NO3-，需光照條件。根據(jù)反應(yīng)中電子供體不同又分為： ①鐵氧還蛋白——硝酸還原酶 ②NAD(P)H—硝酸還原酶OHFdNOHFdNO223222++?++-+-氧化態(tài)還原態(tài)()()OHPNADNOHHPNADNO223++???+++-+-2、亞硝酸還原酶

正常情況下，NO2-在植物細(xì)胞內(nèi)很少積累，很快在亞硝酸還原酶催化下，進一步還原成氨。

NO2-+7H++6e-→NH3+2H2O

電子供體：Fd（鐵氧還蛋白）NAD(P)H

二、S的來源：硫酸的還原

p280細(xì)胞、藻類、高等植物能吸收SO42-在體內(nèi)還原成H2S，用于含硫氨基酸的合成。動物中不存在。（一）硫酸離子的活化：活化分兩步：（二）還原APS或PAPS的還原可以有不同的途徑，在小球藻和高等植物內(nèi)，APS將其磺?；D(zhuǎn)移給一個含巰基的載體，再被鐵氧還蛋白還原成載體-S-SH，即可用于合成半胱氨酸。載體

SH或

載體

載體－S－

SH三、C架的來源來源于糖酵解、三羧酸循環(huán)、PPP途徑、光呼吸、乙醛酸循環(huán)等途徑代謝中間產(chǎn)物。一碳基團代謝p278在代謝過程中，某些化合物可以分解產(chǎn)生具有一個碳原子的基團，稱為“一碳基團”或“一碳單位”。輔酶：FH4（四氫葉酸）——一碳轉(zhuǎn)移過程中起輔酶作用。生物學(xué)意義：（1）一碳基團的轉(zhuǎn)移與許多氨基酸代謝有直接關(guān)系。例Gly、Ser、Thr、His等都可作為一碳基團的供體。（2）參與嘌呤和胸腺嘧啶的生物合成（3）參與生物體內(nèi)許多活性物質(zhì)的生物合成，例：肌酸、卵磷脂、S-腺苷蛋（甲硫）氨酸（SAM）等的生物合成，都和一碳基團的轉(zhuǎn)移有關(guān)。這些化合物中都含有活性甲基。常見一碳基團：亞氨甲基-CH=NH甲?；?CHO甲基-CH3

羥甲基-CH2OH亞甲基-CH2-次甲基-CH=四、氨的同化

在氮素循環(huán)中，生物固氮和硝酸鹽還原形成了無機態(tài)氨，進一步氨便被同化轉(zhuǎn)變成含氮有機化合物。生物體內(nèi)有兩種方式同化氨。p2681、谷氨酸合成途徑（1）谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合酶催化合成，現(xiàn)有試驗證明，谷氨酸的合成，主要通過這條雙酶途徑催化的。（2）非主要途徑2、氨甲酰磷酸的形成

有二種酶能催化NH3、CO2、ATP共同合成氨甲酰磷酸①氨甲酰激酶

②氨甲酰磷酸合成酶ADPPi五、氨基酸的合成（一）氨基酸的合成與轉(zhuǎn)氨基作用在轉(zhuǎn)氨酶的作用下，谷氨酸的氨基轉(zhuǎn)給其它α-酮酸，形成相應(yīng)的氨基酸。轉(zhuǎn)氨酶催化可逆反應(yīng)，即在氨基酸分解代謝起作用，也在氨基酸合成代謝中起作用。（二）個別氨基酸的合成1、谷氨酸族（Glu

GlnProArg）c架：α-戊酮二酸（TCA循環(huán)）

α-戊酮二酸谷氨酸谷氨酰胺脯氨酸精氨酸Glu→Pro的過程如下Glu→Arg

2、絲氨酸族（Ser、Gly、Gys）C架：3-磷酸甘油酸（EMP及光合碳循環(huán)） 乙醛酸（光呼吸乙醇途徑）3、天冬氨酸族（AspAsnLysIleThrMet）

C架：草酰乙酸（TCA循環(huán)）4、丙氨酸族（Ala