生物化學(xué)ppt第七章

生物化學(xué)ppt第七章第1頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一第一節(jié)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。第2頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一

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，為維持氮的總平衡，至少必需攝入的蛋白質(zhì)的量，稱為蛋白質(zhì)的最低生理需要量。成人每日最低蛋白質(zhì)需要量為30—50g我國營養(yǎng)學(xué)會推薦成人每日蛋白質(zhì)需要量為80g。第3頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一（一）真核細(xì)胞中存在兩條不同的降解途徑：1.不依賴ATP的降解途徑：在溶酶體內(nèi)進(jìn)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)。一、體內(nèi)蛋白質(zhì)的降解第4頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一2.依賴ATP和泛素的降解途徑：在胞液中進(jìn)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(xì)胞中。第5頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一（二）蛋白質(zhì)水解酶（1）內(nèi)肽酶（蛋白酶，肽鏈內(nèi)切酶）形成各種短肽（2）端肽酶（肽酶）羧肽酶氨肽酶二肽酶（三）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蛋白質(zhì)多肽AA合成新蛋白質(zhì)第6頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一二、氨基酸代謝庫食物蛋白經(jīng)消化吸收的氨基酸（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(metabolicpool)。第7頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一氨基酸代謝庫食物蛋白質(zhì)消化吸收

組織蛋白質(zhì)分解體內(nèi)合成氨基酸

(非必需氨基酸)氨基酸代謝概況α-酮酸脫氨基作用酮體氧化供能糖胺類脫羧基作用氨尿素代謝轉(zhuǎn)變其它含氮化合物

(嘌呤、嘧啶等)合成

第8頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一特殊分解代謝→特殊側(cè)鏈的分解代謝一般分解代謝CO2胺脫羧基作用→脫氨基作用→NH3-酮酸氨基酸的分解代謝概況第9頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一第二節(jié)氨基酸的分解與轉(zhuǎn)化一、脫氨基作用氨基酸失去氨基的作用叫脫氨基作用氨基酸主要通過五種方式脫氨基

氧化脫氨基非氧化脫氨基脫酰胺作用轉(zhuǎn)氨基作用聯(lián)合脫氨基

第10頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一㈠氧化脫氨基作用定義：-AA在酶的作用下，氧化生成-酮酸，同時消耗氧并產(chǎn)生氨的過程。氧化脫氨基的反應(yīng)過程包括脫氫和水解兩步，脫氫反應(yīng)需酶催化，而水解反應(yīng)則不需酶的催化。R-CH-COOHNH2

2H

R-C-COOH+NH3

OH2OR-C-COOHNH

酶第11頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一AA氧化酶的種類

L-AA氧化酶：催化L-AA氧化脫氨，體內(nèi)分布不廣泛，最適pH10左右，以FAD或FMN為輔基。

D-AA氧化酶：體內(nèi)分布廣泛，以FAD為輔基。但體內(nèi)D-AA不多。

L-谷氨酸脫氫酶：專一性強(qiáng)，分布廣泛（動、植、微生物），活力強(qiáng)，以NAD+或NADP+為輔酶。+NAD(P)H+NH3CH2-COOHCHNH2-CH2COOH--+NAD(P)++H2O谷氨酸脫氫酶ATPGTPNADH變構(gòu)抑制ADPGDP變構(gòu)激活CH2-COOHC=O-CH2COOH--谷氨酸脫氫酶：第12頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一還原脫氨基、脫水脫氨基、水解脫氨基、脫硫氫基脫氨基等。（在微生物中個別AA進(jìn)行,不普遍）L-絲氨酸CH2COO-C-NH3+=-CH3COO-C=NH2+--COOHCH2OHNH2-C-H--COOHCH3C=O--絲氨酸脫水酶+NH3丙酮酸-H2O+H2Oα-氨基丙烯酸亞氨基丙酸㈡非氧化脫氨例：脫水脫氨基（只適于含一個羥基的AA)第13頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一CH2-CONH2CH2-CHNH3+COO---+H2OCH2-COO-CH2-CHNH3+COO---+NH3谷氨酰胺酶CH2-CONH2CHNH3+COO---+H2O天冬酰胺酶CH2-COO-CHNH3+COO---+NH3

上述兩種酶廣泛存在于微生物、動物、植物中，有相當(dāng)高的專一性。㈢氨基酸的脫酰胺作用第14頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一指α-AA和酮酸之間氨基的轉(zhuǎn)移作用，α-AA的α-氨基借助轉(zhuǎn)氨酶的催化作用轉(zhuǎn)移到酮酸的酮基上，結(jié)果原來的AA生成相應(yīng)的酮酸，而原來的酮酸則形成相應(yīng)的氨基酸。R’-CH-COOHR”-C-COOH

NH2

OR’-C-COOHR”-CH-COOH

O

NH2轉(zhuǎn)氨酶（四）轉(zhuǎn)氨基作用第15頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一轉(zhuǎn)氨基作用(transamination)可以在各種氨基酸與-酮酸之間普遍進(jìn)行。除Lys，Pro外，均可參加轉(zhuǎn)氨基作用。各種轉(zhuǎn)氨酶(transaminase)均以磷酸吡哆醛(胺)為輔酶。谷丙轉(zhuǎn)氨酶（GPT）活性是肝炎病人診斷的重要指標(biāo)第16頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一（五）聯(lián)合脫氨基（動物組織主要采取的方式）轉(zhuǎn)氨酶氨基酸-酮酸L-谷氨酸脫氫酶NH3

+NADH+H+H2O+NAD+

-酮戊二酸谷氨酸

由于轉(zhuǎn)氨基作用不能最后脫掉氨基，氧化脫氨中只有谷氨酸脫氫酶活力高，轉(zhuǎn)氨基作用與氧化脫氨基作用聯(lián)合在一起才能迅速脫氨，這種作用就稱為聯(lián)合脫氨作用。第17頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一

二、脫羧基作用脫羧基作用(decarboxylation)氨基酸脫羧酶氨基酸胺類RCH2NH2+CO2磷酸吡哆醛

由氨基酸脫羧酶(decarboxyase)催化，輔酶為磷酸吡哆醛，產(chǎn)物為CO2和胺。所產(chǎn)生的胺可由胺氧化酶氧化為醛、酸，酸可由尿液排出，也可再氧化為CO2和水。組胺的重要性第18頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一主要講Tyr代謝與黑色素形成問題Tyr酶聚合黑色素動物植物激素生物堿多巴多巴醌三、氨基酸的羥化作用多巴胺Tyr酶多巴多巴醌第19頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一帕金森病(Parkinsondisease)患者多巴胺生成減少。在黑色素細(xì)胞中，酪氨酸可經(jīng)酪氨酸酶等催化合成黑色素。人體缺乏酪氨酸酶，黑色素合成障礙，皮膚、毛發(fā)等發(fā)白，稱為白化病(albinism)。第20頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一四、氨基酸分解產(chǎn)物的代謝排氨生物：NH3轉(zhuǎn)變成酰胺（Gln），運(yùn)到排泄部位后再分解。（原生動物、線蟲和魚類）以尿酸排出：將NH3轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙舛容^小的尿酸排出。通過消耗大量能量而保存體內(nèi)水分。（陸生爬蟲及鳥類）以尿素排出：經(jīng)尿素循環(huán)（肝臟）將NH3轉(zhuǎn)變?yōu)槟蛩囟懦?。（哺乳動物）重新利用合成AA：合成酰胺（高等植物中）嘧啶環(huán)的合成（核酸代謝）（一）氨的去路第21頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一（二）尿素的生成體內(nèi)氨的主要代謝去路是用于合成無毒的尿素(urea)。合成尿素的主要器官是肝，但在腎及腦中也可少量合成。尿素合成是經(jīng)稱為鳥氨酸循環(huán)(ornithinecycle)的反應(yīng)過程來完成的。催化這些反應(yīng)的酶存在于胞液和線粒體中。第22頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一（1）氨基甲酰磷酸的合成此反應(yīng)在線粒體中進(jìn)行，由氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ（carbamoylphosphatesynthetase-Ⅰ,CPS-Ⅰ）催化，該酶需N-乙酰谷氨酸（AGA）作為變構(gòu)激活劑，反應(yīng)不可逆。1.尿素生成的鳥氨酸循環(huán)NH3

+CO2

H2O+2ATP2ADP+Pi氨基甲酰磷酸合成酶ⅠAGA，Mg2+NH2O~PO32-CO氨基甲酰磷酸=第23頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一在線粒體內(nèi)進(jìn)行，由鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶（ornithinecarbamoyltrans-ferase,OCT）催化，將氨甲?；D(zhuǎn)移到鳥氨酸的氨基上，生成瓜氨酸。(2)瓜氨酸的合成NH2O~PO32-CO(CH2)3NH2H2N-CHCOOHCO(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2+H3PO4+氨基甲酰磷酸鳥氨酸瓜氨酸鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶=第24頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一

轉(zhuǎn)運(yùn)至胞液的瓜氨酸在精氨酸代琥珀酸合成酶(argininosuccinatesynthetase)催化下，消耗能量合成精氨酸代琥珀酸。(3)精氨酸代琥珀酸的合成CO(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2精氨酸代琥珀酸合成酶ATPAMP+PPi+H2OCH2-CHCOOHCOOHH2NCH2-CHCOOHCOOHCN(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2+瓜氨酸天冬氨酸精氨酸代琥珀酸限速酶第25頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一在胞液中由精氨酸代琥珀酸裂解酶(arginino-succinatelyase)催化，將精氨酸代琥珀酸裂解生成精氨酸和延胡索酸。

（4）精氨酸代琥珀酸的裂解精氨酸代琥珀酸裂解酶CH2-CHCOOHCOOHCN(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2精氨酸代琥珀酸CHCHCOOHCOOH+CNH(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2精氨酸延胡索酸第26頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一在胞液中由精氨酸酶催化，精氨酸水解生成尿素(urea)和鳥氨酸(ornithine)。鳥氨酸可再轉(zhuǎn)運(yùn)入線粒體繼續(xù)進(jìn)行循環(huán)反應(yīng)。（5）精氨酸的水解(CH2)3NH2H2N-CHCOOHCNH(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2精氨酸-NH2H2N-OC+鳥氨酸尿素精氨酸酶H2O第27頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一1．合成主要在肝細(xì)胞的線粒體和胞液中進(jìn)行；

2．合成一分子尿素需消耗4分子ATP；

3．精氨酸代琥珀酸合成酶是尿素合成的限速酶；

4．尿素分子中的兩個氮原子，一個來源于NH3，一個來源于天冬氨酸。尿素合成的特點(diǎn)第28頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一氨基酸代謝庫食物蛋白質(zhì)消化吸收

組織蛋白質(zhì)分解體內(nèi)合成氨基酸

(非必需氨基酸)氨基酸代謝概況α-酮酸脫氨基作用酮體氧化供能糖胺類脫羧基作用氨尿素代謝轉(zhuǎn)變其它含氮化合物

(嘌呤、嘧啶等)合成

第29頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一鳥氨酸循環(huán)2ADP+PiCO2+NH3

+H2O氨甲酰磷酸2ATPN-乙酰谷氨酸Pi鳥氨酸瓜氨酸精氨酸延胡索酸氨基酸草酰乙酸蘋果酸α-酮戊二酸谷氨酸α-酮酸精氨酸代琥珀酸瓜氨酸天冬氨酸ATPAMP+PPi鳥氨酸尿素線粒體胞液第30頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一（三）AA碳骨架的去路（AA脫氨基的意義）AA分解產(chǎn)生5種產(chǎn)物進(jìn)入TCA循環(huán)，進(jìn)行徹底的氧化分解。

七種產(chǎn)物為：丙酮酸、乙酰CoA、乙酰乙酰CoA、-酮戊二酸、琥珀酰CoA、延胡索酸、草酰乙酸再合成AA第31頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一AA碳骨架代謝去向第32頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一

轉(zhuǎn)變成糖和脂肪

生糖AA：凡能生成丙酮酸、琥珀酸、草酰乙酸和-酮戊二酸的AA。（AlaThrGlySerCysAspAsnArgHisGlnProIleMetVal）凡能生成乙酰CoA和乙酰乙酰CoA的AA均能通過乙酰CoA轉(zhuǎn)變成脂肪。轉(zhuǎn)變成酮體

生酮AA：凡能生成乙酰乙酸、-丁酸的AA（PheTyrLeuLysTrp,在動物肝臟中）第33頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一氨同化氨基酸的合成第三節(jié)氨的同化及氨基酸的生物合成第34頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一一、氨的同化定義：生物體將無機(jī)態(tài)的氨轉(zhuǎn)化為含氮有機(jī)化合物的過程（N素亦稱生命元素）生物體N的來源食物來源的N（食物中的蛋白質(zhì)和氨基酸）：人和動物的N源生物固N(yùn)（某些微生物和藻類通過體內(nèi)固氮酶系的作用將分子氮轉(zhuǎn)變成氨的過程，1862年發(fā)現(xiàn)）

第35頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一生物固N(yùn)機(jī)制的研究歷史：1862-1962：完整的細(xì)胞水平（分離固氮微生物）1960-1966：無細(xì)胞水平（發(fā)現(xiàn)固N(yùn)需要鐵氧還蛋白等作電子傳遞體，需要ATP等）1966-目前：分子水平（固N(yùn)酶純化，組分I為鉬鐵蛋白；組分II為鐵蛋白，1992年測定其空間結(jié)構(gòu)）第36頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一氨同化的途徑谷AA的形成途徑氨甲酰磷酸形成途徑硝酸還原酶NO2-亞硝酸還原酶NH3AAPr其它含N化合物3.硝酸還原生成（植物體中的N源）NO3-第37頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一1.谷AA脫氫酶（細(xì)菌）NH3

谷AA其它AACH2-COOHCH2-C=OCOOH--CH2-COOHCH2-CHNH2COOH--+NH3+NADH+NAD++H2O

α-酮戊二酸（TCA循環(huán)產(chǎn)生的）

此反應(yīng)要求有較高濃度的NH3，不可能是無機(jī)氨轉(zhuǎn)為有機(jī)氮的主要途徑㈠谷AA合成途徑第38頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一CH2-COOHCH2-CHNH2COOH--CH2-CONH2CH2-CHNH2COOH--+NH3+ATP+ADP+Pi+H2O

谷氨酰胺(貯存了氨）可做為NH3的供體將其轉(zhuǎn)移2.谷氨酰胺合成酶（高等植物的主要途徑）第39頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一CH2-CONH2CH2-CHNH2COOH--CH2-COOHCH2-C=OCOOH--+2HCH2-COOHCH2-CHNH2COOH--2谷AA合酶+第40頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一㈡氨甲酰磷酸合成途徑（微生物和動物）原料：NH3CO2ATP1氨甲酰激酶NH3+CO2+ATPMg2+

OH2N-C-OPO3H2+ADP=氨甲酰磷酸2氨甲酰磷酸合成酶NH3+CO2+2ATPMg2+輔因子OH2N-C-OPO3H2+2ADP+Pi利用體內(nèi)代謝的氨第41頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一主要通過轉(zhuǎn)氨基作用AA-R1α-酮酸R1轉(zhuǎn)氨酶AA-R2α-酮酸R2許多氨基酸可以作為氨基的供體，其中最主要的是谷氨酸，其被稱為氨基的“轉(zhuǎn)換站”，先轉(zhuǎn)變成Glu再合成其它AA。二、氨基酸的合成第42頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一有C架（α-酮酸）有AA提供氨基(最主要為谷AA，領(lǐng)頭AA)氨基酸的合成1.一碳基團(tuán)的定義

生物化學(xué)中將具一個碳原子的基團(tuán)稱為一碳單位或一碳基團(tuán)。第43頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一2.種類甲基(methyl)-CH3亞甲基(methylene)-CH2-次甲基(methenyl)-CH=甲?；?formyl)-CHO亞氨甲基(formimino)-CH=NH

第44頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一3.四氫葉酸是一碳單位的載體FH4的生成FFH2FH4FH2還原酶FH2還原酶NADPH+H+NADP+NADPH+H+NADP+第45頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一4.FH4攜帶一碳單位的形式

（一碳單位通常是結(jié)合在FH4分子的N5、N10位上）N5—CH3—FH4N5、N10—CH2—FH4N5、N10=CH—FH4N10—CHO—FH4N5—CH=NH—FH4第46頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一5.一碳單位的生理功能某些氨基酸分解代謝產(chǎn)生的作為合成嘌呤和嘧啶的原料如N5,N10-CH＝FH4直接提供甲基用于脫氧核苷酸dUMP向dTMP的轉(zhuǎn)化

把氨基酸代謝和核酸代謝聯(lián)系起來磺胺藥及某抗癌藥(氨甲喋呤等)正是分別通過干擾細(xì)菌及瘤細(xì)胞的葉酸、四氫葉酸合成，進(jìn)而影響核酸合成而發(fā)揮藥理作用的。第47頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一包括：丙(Ala)、纈(Val)、亮(Leu)共同碳架：EMP中的丙酮酸COOHCH3C=O--CH2-COOHCH2-CHNH2COOH--COOHCH3CHNH2--CH2-COOHCH2-C=OCOOH--谷丙轉(zhuǎn)氨酶++丙酮酸谷AA

丙AA

α-酮戊二酸

㈠丙氨酸族氨基酸的合成(GPT)第48頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一2丙酮酸α-酮異戊酸縮合CO2轉(zhuǎn)氨基纈氨酸α-酮異己酸

亮氨酸轉(zhuǎn)氨基-CH3C=OCOO---CH2-CH3CH3-CH-C=OCOOH--CH3-CHα-酮異戊酸丙氨酸族其它氨基酸的合成第49頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一包括：絲(Ser)、甘(Gly)、半胱(Cys)共同碳架：3-磷酸甘油酸㈡絲氨酸族氨基酸的合成3-磷酸甘油酸3-磷酸丙酮酸脫氫酶轉(zhuǎn)氨酶Gluα-酮戊二酸3-磷酸絲氨酸磷酸酶絲氨酸甘氨酸轉(zhuǎn)羥甲基酶（含輔酶FH4）第50頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一絲AA+乙酰-CoAO-乙酰絲AA+CoAO-乙酰絲AA+硫化物半胱氨酸+乙酸

三種氨基酸的關(guān)系絲AA甘AA半胱AA3-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)乙?；柑峁┝驓浠鶊F(tuán)半胱氨酸的合成途徑（植物或微生物中）第51頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一包括：天冬AA(Asp)、天冬酰胺(Asn)、賴(Lys)、蘇(Thr)、甲硫(Met)、異亮(Ile)共同碳架：TCA中的草酰乙酸CH2-COO-C=OCOO---CH2-COO-CH2-CHNH2COO---CH2-COO-CHNH2COO---CH2-COO-CH2-C=OCOO---++轉(zhuǎn)氨天冬AA㈢天冬氨酸族氨基酸的合成第52頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一（植，細(xì))動物天冬酰胺合酶Mg2+Asp+NH3+ATPAsn+H2O

+AMP+PPiMg2+Asp+Gln+ATPAsn+Glu+AMP+PPi第53頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一CH2-COOHCHNH2COOH--ATPADP天冬氨酸激酶CH2-C-O-P=OCHNH2COOH--O=OHOHNADPH+H+NADP+天冬氨酸激酶天冬氨酰磷酸CH2-CHOCHNH2COOH--β-天冬氨酸半醛L-高絲氨酸甲硫氨酸蘇氨酸異亮氨酸（4個C來自Asp,2個C來自丙酮酸）α,ε-二氨基庚二酸賴氨酸CO2天冬氨酸天冬氨酸族其它氨基酸的合成第54頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一草酰乙酸賴氨酸蘇氨酸甲硫氨酸異亮氨酸天冬酰胺天冬氨酸β-天冬氨酸半醛幾種氨基酸的關(guān)系第55頁，共64頁，2023年，2月20日，星期一包括：谷AA(Glu)、谷氨酰胺(Gln)、脯(Pro)、羥脯(Hyp)、精(Arg)共同碳架：TCA中的α-酮戊二酸

α-酮戊二酸Glu為還原同化作用+NH3

+NADH+NAD++H2O谷AA

脫H酶

（動物和真菌，不普遍）谷氨酰胺+α-酮戊二酸2谷AA（普遍）