蛋白質的酶促降解及氨基酸代謝

蛋白質的酶促降解及氨基酸代謝第1頁/共46頁第十章蛋白質的酶促降解及氨基酸代謝

4學時

本章著重討論蛋白質在機體內的降解，以及氨基酸的分解和合成的共同代謝途徑。返回思考第一節(jié)蛋白質的酶促降解第二節(jié)氨基酸的分解第三節(jié)氨基酸分解產物的轉化第四節(jié)氨的同化及氨基酸的生物合成第2頁/共46頁重點：蛋白質在機體內的降解；氨基酸的分解和合成途徑。難點：氨基酸的分解和合成途徑。第3頁/共46頁第一節(jié)

蛋白質的酶促降解

一、蛋白質酶的種類和專一性

肽酶（Peptidase）

蛋白酶(Proteinase)二、細胞內蛋白質降解

溶酶體途徑:—無選擇地降解蛋白質

泛肽（ubiguitin）途徑:—給選擇降解的蛋白質加以標記第4頁/共46頁肽酶的種類和專一性編號名稱作用特征3、4、113、4、13-氨酰肽水解酶(-aminoacylpeptidehydrolase)作用于多肽鏈的N-末端-羧肽水解酶(-carboxylpeptidehydrolase)作用于多肽鏈的C-末端3、4、14二羧肽水解酶(depeptidehydrolase)水解二肽第5頁/共46頁蛋白酶的種類和專一性編號名稱作用特征實例3、4、2、13、4、2、2絲氨酸蛋白酶類(serinepritelnase)活性中心含Ser3、4、2、33、4、2、4硫醇蛋白酶類(Thiolpritelnase)活性中心含Cys羧基（酸性）蛋白酶類[carboxyl(asid)pritelnase]活性中心含Asp,最適pH在5以下金屬蛋白酶類(metallopritelnase)活性中心含有Zn2+

、

Mg2+等金屬胰凝乳蛋白酶胰蛋白酶凝血酶木瓜蛋白酶無花果蛋白酶菠蘿酶胃蛋白酶凝乳酶枯草桿菌蛋白酶嗜熱菌蛋白酶第6頁/共46頁消化道內幾種蛋白酶的專一性（Phe.Tyr.Trp）（Arg.Lys）（脂肪族）胰凝乳蛋白酶胃蛋白酶彈性蛋白酶羧肽酶胰蛋白酶氨肽酶羧肽酶（Phe.Trp）第7頁/共46頁蛋白質降解的泛肽途徑E1-S-E1-SHE2-S-E1-SHE2-SHE2-SHATPAMP+PPiE3多泛肽化蛋白ATP26S蛋白酶體20S蛋白酶體ATP19S調節(jié)亞基去折疊水解E1：泛肽激活酶E2：泛肽載體蛋白

E3：泛肽-蛋白質連接酶（ubiquitin）第8頁/共46頁第二節(jié)氨基酸的分解與轉化

一、氨基酸代謝概況三、氨基酸的脫羧基作用二、氨基酸的脫氨基作用第9頁/共46頁氨基酸代謝概況食物蛋白質氨基酸特殊途徑-酮酸糖及其代謝中間產物脂肪及其代謝中間產物TCA鳥氨酸循環(huán)NH4+NH4+NH3CO2H2O體蛋白尿素尿酸激素卟啉尼克酰氨衍生物肌酸胺嘧啶嘌呤生物固氮硝酸還原（次生物質代謝）CO2胺第10頁/共46頁二、氨基酸的脫氨基作用

4、非氧化脫氨基作用1、氧化脫氨基作用

2、轉氨基作用3、聯(lián)合脫氨基作用第11頁/共46頁1、氧化脫氨基作用

氨基酸在酶的催化下脫去氨基生成相應的α-酮酸的過程稱為氧化脫氨基作用。主要有以下兩種類型：

α-氨基酸

氨基酸氧化酶（FAD、FMN）α-酮酸

R-CH-COO-

NH+3

|

R-C-COO-+NH3O||H2O+O2H2O2

L-谷氨酸脫氫酶+H2O+NH3NAD(P)+NAD(P)H+H+COOHCH2CH2C=OCOOHCOOHCH2CH2CHNH2COOH第12頁/共46頁2、轉氨基作用

α-氨基酸1

R1-CH-COO-

NH+3

|α-酮酸1

R1-C-COO-O||

R2-C-COO-O||α-酮酸2

R2-CH-COO-

NH+3

|α-氨基酸2轉氨酶（輔酶：磷酸吡哆醛）

在轉氨酶的催化下，α-氨基酸的氨基轉移到α-酮酸的酮基碳原子上，結果原來的α-氨基酸生成相應的α-酮酸，而原來的α-酮酸則形成了相應的α-氨基酸，這種作用稱為轉氨基作用或氨基移換作用。第13頁/共46頁-氨基酸磷酸吡哆醛醛亞胺酮亞胺磷酸吡哆胺磷酸吡哆醛的作用機理-酮酸互變異構第14頁/共46頁谷丙轉氨酶和谷草轉氨酶谷丙轉氨酶（GPT）谷草轉氨酶(GOT)第15頁/共46頁谷氨酰胺的生成和利用+NH2+H2OATPADP+Pi谷氨酰胺合成酶Mg2++2H谷氨酸合成酶第16頁/共46頁3、聯(lián)合脫氨基作用

（1）概念（2）類型a、轉氨酶與L-谷氨酸脫氫酶作用相偶聯(lián)b、轉氨基作用與嘌呤核苷酸循環(huán)相偶聯(lián)

轉氨基作用和氧化脫氨基作用聯(lián)合進行的脫氨基作用方式。第17頁/共46頁轉氨酶與L-谷氨酸脫氫酶作用相偶聯(lián)

轉氨酶L-谷氨酸脫氫酶H20+NAD+NH3+NADHα-酮酸α-氨基酸α-酮戊二酸L-谷氨酸第18頁/共46頁轉氨基作用與嘌呤核苷酸循環(huán)相偶聯(lián)

α-氨基酸α-酮酸α-酮戊二酸谷氨酸草酰乙酸天冬氨酸腺苷酰琥珀酸蘋果酸延胡索酸腺苷酸次黃苷酸第19頁/共46頁4、非氧化脫氨基作用（自學）

（1）直接脫氨基作用（2）還原脫氨基作用（3）水解脫氨基作用（4）脫水脫氨基作用（5）氧化還原脫氨基作用第20頁/共46頁三、氨基酸的脫羧基作用

1、概念3、脫羧產物的進一步轉化（次生物質代謝）

氨基酸在脫羧酶的作用下脫掉羧基生成相應的一級胺類化合物的作用。脫羧酶的輔酶為磷酸吡哆醛。直接脫羧胺羥化脫羧羥胺

2、類型:第21頁/共46頁第三節(jié)氨基酸分解產物的轉化一、氨的代謝轉變二、氨基酸碳骨架的轉化途徑三、氨基酸與一碳基團四、氨基酸與生物活性物質第22頁/共46頁一、氨的代謝轉變1、重新生成氨基酸2、谷氨酰胺和天冬酰氨的生成3、尿素的生成——尿素循環(huán)4、合成其他含N物質第23頁/共46頁谷氨酸的重新生成L-谷氨酸脫氫酶谷氨酸+H2O-酮戊二酸+NH3NAD（P）+NAD（P）H谷氨酸+丙酮酸-酮戊二酸+丙氨酸轉氨酶

在大腦中發(fā)生上述反應，大量消耗了-酮戊二酸和NADPH，引起中毒癥狀。在肌肉中，可利用這一反應生成的谷氨酸的轉氨基作用，生成丙氨酸，將氨轉運到肝臟中去。第24頁/共46頁2、尿素的生成

（1）概念（2）總反應和過程

在排尿動物體內由NH3合成尿素是在肝臟中通過一個循環(huán)機制完成的，這一個循環(huán)稱為尿素循環(huán)。NH3+CO2+3ATP+天冬氨酸+2H2ONH2-CO-NH2+

2ADP+2+

AMP+PPi+延胡索酸第25頁/共46頁尿素循環(huán)氨基酸谷氨酸谷氨酸氨甲酰磷酸鳥氨酸瓜氨酸瓜氨酸精氨琥珀酸鳥氨酸精氨酸延胡索酸草酰乙酸氨基酸谷氨酸-酮戊二酸天冬氨酸2ADP+Pi2ATP+CO2+NH3+H2O1細胞溶液線粒體NH2-C-NH2O尿素-酮戊二酸-酮戊二酸H2N-C-PO2345第26頁/共46頁二、氨基酸碳骨架的轉化途徑1、再氨基化生成氨基酸2、轉變成糖或脂肪生糖氨基酸生酮氨基酸3、氧化供能生成CO2和H2O作業(yè)：分別寫出谷氨酸在體內生成糖和氧化分解成CO2、H2O的代謝途徑，并計算氧化分解時可產生的ATP數。第27頁/共46頁氨基酸碳骨架進入三羧酸循環(huán)的途徑

草酰乙酸磷酸烯醇式酸-酮戊二酸天冬氨酸天冬酰氨丙酮酸延胡索酸琥珀酰CoA乙酰CoA乙酰乙酰CoA苯丙氨酸酪氨酸亮氨酸賴氨酸色氨酸丙氨酸蘇氨酸甘氨酸絲氨酸半胱氨酸谷氨酸谷氨酰胺精氨酸組氨酸脯氨酸異亮氨酸亮氨酸纈氨酸苯丙氨酸酪氨酸天冬氨酸異亮氨酸甲硫氨酸纈氨酸葡萄糖檸檬酸第28頁/共46頁一碳基團

在代謝過程中，某些化合物（如氨基酸）可以分解產生具有一個碳原子的基團（不包括CO2），稱為一碳基團，一碳基團的轉移除了和許多氨基酸的代謝直接有關外，還參與嘌呤和胸腺嘧啶及磷脂的生物合成。

一碳基團的轉移由相應的一碳基團轉移酶催化，其輔酶為FH4

一碳基團和氨基酸代謝-CH=NH亞氨甲基H-CO-甲?；?CH2OH甲醇基-CH=次甲基-CH2-亞甲基-CH3甲基第29頁/共46頁葉酸和四氫葉酸（FH4或THFA）葉酸四氫葉酸HH105N5，N10-CH2-FH4N5-CHO-FH4CH2CHO第30頁/共46頁一碳基團的來源與轉變S-腺苷蛋氨酸N5-CH3-FH4N5，N10-

CH2-FH4N5，N10=CH-FH4

N10-CHO-FH4N5，

N10-CH2-FH4還原酶N5，

N10-CH2-FH4脫氫酶環(huán)水化酶

絲氨酸

組氨酸苷氨酸參與

甲基化反應為胸腺嘧啶合成提供甲基參與嘌呤合成FH4FH4FH4

HCOOHH2ONAD+NDAH+H+NAD+NDAH+H+H+參與嘌呤合成第31頁/共46頁四、氨基酸與生物活性物質酪氨酸代謝與黑色素的形成色氨酸代謝與5-羥色胺與吲哚乙酸谷氨酸與-氨基丁酸組氨酸與組胺半胱氨酸和?；撬岬?2頁/共46頁第四節(jié)氨的同化及氨基酸的生物合成一、氨基酸的生物合成二、生物固氮三、氨基酸重要衍生物的生物合成(自學)第33頁/共46頁自然界的氮素循環(huán)硝酸鹽亞硝酸NH3生物固氮工業(yè)固氮固氮生物動植物硝酸鹽還原大氣固氮大氣氮素巖漿源的固定氮火成巖反硝化作用氧化亞氮蛋白質入地下水動植物廢物死的有機體第34頁/共46頁生物固N的化學本質

2NH33H26e-N2+12ATP+12H2O12ADP+12Pi固氮酶（厭氧環(huán)境）N2還原劑鐵蛋白鉬鐵蛋白NADPH生物固氮的作用機理e-e-e-e-第35頁/共46頁固N酶

ATP酶活性：能催化ATP分解，從中獲取能量推動電子向還原底物上轉移。（2）作用機理：（3）特點：是一種多功能酶N2還原劑鐵蛋白鉬鐵蛋白

氧化還原酶：不僅能催化N2還原，還可催化N2O化合物等還原。（1）結構組成二聚體、含F(xiàn)e和S

形成[Fe4S4]簇四聚體（α2β2）含Mo、Fe和S第36頁/共46頁硝酸還原作用（2）硝酸還原酶(3)亞硝酸還原酶（1）硝酸還原作用的化學本質NH+4NO-32e-6e-硝酸還原酶亞硝酸還原酶NO-2第37頁/共46頁硝酸還原酶a、鐵氧還蛋白——硝酸還原酶b、NAD(P)H-硝酸還原酶H2ONO-3+2Fd還原態(tài)+2H+NO-2+2Fd氧化態(tài)++NAD(P)H+H+NO-2+NAD(P)++H2ONO3-第38頁/共46頁亞硝酸還原酶2H2Oa、鐵氧還蛋白——亞硝酸還原酶NO-2+6Fd還原態(tài)+8H+NH+4+6Fd氧化態(tài)+2H2Ob、NAD(P)H——亞硝酸還原酶NO-2+3NAD(P)H+NH+4+3NAD(P)++5H+第39頁/共46頁氨的同化1、谷氨酸的形成途徑2、氨甲酰磷酸的生成第40頁/共46頁三、氨基酸的生物合成

1、必需氨基酸2、20種氨基酸的