II第九章蛋白質(zhì)的酶促降解及氨基酸代謝

第九章蛋白質(zhì)的酶促降解及氨基酸代謝

本章著重討論蛋白質(zhì)在機體內(nèi)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(zhì)的酶促降解第二節(jié)氨基酸的酶促降解第三節(jié)氨基酸的生物合成第四節(jié)一碳單位目前一頁\總數(shù)六十一頁\編于十四點第一節(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。目前二頁\總數(shù)六十一頁\編于十四點

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)學會推薦成人每日蛋白質(zhì)需要量為80g。目前三頁\總數(shù)六十一頁\編于十四點根據(jù)蛋白水解酶的作用方式和蛋白質(zhì)酶的種類和專一性，可以分為：

一、蛋白酶(Proteinase)內(nèi)肽酶（蛋白酶，肽鏈內(nèi)切酶）形成各種短肽。二、肽酶（Peptidase）端肽酶氨肽酶羧肽酶二肽酶蛋白質(zhì)的酶促降解過程是在蛋白水解酶系統(tǒng)的催化下進行，使肽鍵斷裂，最后生成氨基酸或者小肽。目前四頁\總數(shù)六十一頁\編于十四點一、蛋白酶：

也稱為肽鏈內(nèi)切酶，廣泛存在于各種生物體內(nèi)。它能隨機地水解多肽鏈內(nèi)部的肽鍵，將肽鏈降解為小肽。二、肽酶：

肽酶也稱肽鏈端鏈酶，作用于肽鏈末端的肽鍵，每次水解下一個或者兩個氨基酸。目前五頁\總數(shù)六十一頁\編于十四點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目前六頁\總數(shù)六十一頁\編于十四點編號名稱作用特征3、4、113、4、13β-氨酰肽水解酶(β-aminoacylpeptidehydrolase)作用于多肽鏈的N-末端例如：細菌亮氨酸氨肽酶、胞質(zhì)丙氨酸氨肽酶等。β-羧肽水解酶(β-carboxylpeptidehydrolase)作用于多肽鏈的C-末端例如：羧肽酶、二肽羧肽酶、三肽羧肽酶。3、4、14二羧肽水解酶(depeptidehydrolase)水解二肽目前七頁\總數(shù)六十一頁\編于十四點消化道內(nèi)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）目前八頁\總數(shù)六十一頁\編于十四點三、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)目前九頁\總數(shù)六十一頁\編于十四點真核細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)。溶酶體：細胞器，50種蛋白酶。目前十頁\總數(shù)六十一頁\編于十四點2.依賴ATP和泛素的降解途徑：在胞液中進行，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)，普遍存在于真核細胞中（76個氨基酸）。目前十一頁\總數(shù)六十一頁\編于十四點細胞內(nèi)蛋白質(zhì)降解

溶酶體途徑:------無選擇地降解蛋白質(zhì)

泛肽（ubiguitin）途徑:-------給選擇降解的蛋白質(zhì)加以標記目前十二頁\總數(shù)六十一頁\編于十四點蛋白質(zhì)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(diào)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(zhì)連接酶（ubiquitin）目前十三頁\總數(shù)六十一頁\編于十四點第二節(jié)氨基酸的酶促降解

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目前十四頁\總數(shù)六十一頁\編于十四點氨基酸的結(jié)構(gòu)通式不同的側(cè)鏈基團不同的理化性質(zhì)目前十五頁\總數(shù)六十一頁\編于十四點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)。目前十六頁\總數(shù)六十一頁\編于十四點一、氨基酸代謝概況食物蛋白質(zhì)氨基酸特殊途徑-酮酸糖及其代謝中間產(chǎn)物脂肪及其代謝中間產(chǎn)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(zhì)代謝）CO2胺目前十七頁\總數(shù)六十一頁\編于十四點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

目前十八頁\總數(shù)六十一頁\編于十四點特殊分解代謝→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-酮酸氨基酸代謝概況目前十九頁\總數(shù)六十一頁\編于十四點氨基酸的分解代謝目前二十頁\總數(shù)六十一頁\編于十四點二、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(zhuǎn)氨基作用3、聯(lián)合脫氨基作用目前二十一頁\總數(shù)六十一頁\編于十四點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(yīng)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

谷氨酸α-酮戊二酸目前二十二頁\總數(shù)六十一頁\編于十四點2、轉(zhuǎn)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(zhuǎn)氨酶（輔酶：磷酸吡哆醛）

在轉(zhuǎn)氨酶的催化下，α-氨基酸的氨基轉(zhuǎn)移到α-酮酸的酮基碳原子上，結(jié)果原來的α-氨基酸生成相應(yīng)的α-酮酸，而原來的α-酮酸則形成了相應(yīng)的α-氨基酸，這種作用稱為轉(zhuǎn)氨基作用或氨基移換作用。目前二十三頁\總數(shù)六十一頁\編于十四點-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(gòu)目前二十四頁\總數(shù)六十一頁\編于十四點谷丙轉(zhuǎn)氨酶和谷草轉(zhuǎn)氨酶谷丙轉(zhuǎn)氨酶（GPT）谷草轉(zhuǎn)氨酶(GOT)目前二十五頁\總數(shù)六十一頁\編于十四點谷氨酰胺的生成和利用+NH2+H2OATPADP+Pi谷氨酰胺合成酶Mg2++2H谷氨酸合成酶目前二十六頁\總數(shù)六十一頁\編于十四點肝細胞中轉(zhuǎn)氨酶活力比其他組織高出許多，是血液的100倍抽血化驗若轉(zhuǎn)氨酶比正常水平偏高則有可能：肝組織受損破裂結(jié)合乙肝抗原等指標進一步確定原因查肝功抽血化驗轉(zhuǎn)氨酶指數(shù)目前二十七頁\總數(shù)六十一頁\編于十四點目前二十八頁\總數(shù)六十一頁\編于十四點3、聯(lián)合脫氨基作用

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

轉(zhuǎn)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。目前二十九頁\總數(shù)六十一頁\編于十四點轉(zhuǎn)氨酶與L-谷氨酸脫氫酶作用相偶聯(lián)

轉(zhuǎn)氨酶L-谷氨酸脫氫酶H20+NAD+NH3+NADHα-酮酸L-氨基酸α-酮戊二酸L-谷氨酸目前三十頁\總數(shù)六十一頁\編于十四點肌肉、肝、腦、腎中的嘌呤核苷酸循環(huán)目前三十一頁\總數(shù)六十一頁\編于十四點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目前三十二頁\總數(shù)六十一頁\編于十四點三、氨基酸的脫羧基作用

1、概念3、脫羧產(chǎn)物的進一步轉(zhuǎn)化（次生物質(zhì)代謝）

氨基酸在脫羧酶的作用下脫掉羧基生成相應(yīng)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:目前三十三頁\總數(shù)六十一頁\編于十四點四、氨基酸分解產(chǎn)物的去路1、重新生成氨基酸3、谷氨酰胺和天冬酰氨的生成4、尿素的生成——尿素循環(huán)5、合成其他含N物質(zhì)2、形成銨鹽目前三十四頁\總數(shù)六十一頁\編于十四點1.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(zhuǎn)氨酶

在大腦中發(fā)生上述反應(yīng)，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(yīng)生成的谷氨酸的轉(zhuǎn)氨基作用，生成丙氨酸，將氨轉(zhuǎn)運到肝臟中去。目前三十五頁\總數(shù)六十一頁\編于十四點2.形成銨鹽

生物體內(nèi)物質(zhì)代謝產(chǎn)生的檸檬酸、蘋果酸、延胡索酸、草酰乙酸等大量有機酸均可以與氨基結(jié)合形成銨鹽。3.形成酰胺

谷氨酸或天冬氨酸可與相應(yīng)的酰胺，反應(yīng)由谷氨酰胺合成酶或天冬酰胺合成酶催化。目前三十六頁\總數(shù)六十一頁\編于十四點4、尿素的生成

（1）概念（2）總反應(yīng)和過程

在排尿動物體內(nèi)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+延胡索酸目前三十七頁\總數(shù)六十一頁\編于十四點有毒！L-谷氨酸脫氫酶NAD++H2ONADH+H++NH4+α-谷氨酸α-酮戊二酸谷氨酸氧化脫氨

氨的轉(zhuǎn)運與排泄血氨過高可引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)中毒！目前三十八頁\總數(shù)六十一頁\編于十四點尿素循環(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目前三十九頁\總數(shù)六十一頁\編于十四點第三節(jié)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)目前四十頁\總數(shù)六十一頁\編于十四點自然界的氮素循環(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(zhì)入地下水動植物廢物死的有機體目前四十一頁\總數(shù)六十一頁\編于十四點生物固氮（N）的化學本質(zhì)

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-生物固氮的概念目前四十二頁\總數(shù)六十一頁\編于十四點固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(zhuǎn)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(jié)構(gòu)組成二聚體、含F(xiàn)e和S

形成[Fe4S4]簇四聚體（α2β2）含Mo、Fe和S目前四十三頁\總數(shù)六十一頁\編于十四點硝酸還原作用（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(zhì)NH+4NO-32e-6e-硝酸還原酶亞硝酸還原酶NO-2目前四十四頁\總數(shù)六十一頁\編于十四點硝酸還原酶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-目前四十五頁\總數(shù)六十一頁\編于十四點亞硝酸還原酶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+目前四十六頁\總數(shù)六十一頁\編于十四點氨的同化1、谷氨酸的形成途徑2、氨甲酰磷酸的生成目前四十七頁\總數(shù)六十一頁\編于十四點三、氨基酸的生物合成

1、必需氨基酸2、20種氨基酸的生物合成概況3、氨基酸生物合成的調(diào)節(jié)目前四十八頁\總數(shù)六十一頁\編于十四點必需氨基酸的概念I(lǐng)le、Met、Val、Leu、Trp、Phe、Thr、Lys、(His、Arg)異亮氨酸、甲硫氨酸、纈氨酸、亮氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蘇氨酸、賴氨酸（組氨酸和精氨酸）“一家寫兩三本書來”

凡是機體不能自己合成，必需來自外界的氨基酸，稱為必需氨基酸。

人的必需氨基酸：目前四十九頁\總數(shù)六十一頁\編于十四點二十種氨基酸的生物合成概況

谷氨酸族天冬氨酸族丙氨酸族絲氨酸族His和芳香族目前五十頁\總數(shù)六十一頁\編于十四點氨基酸生物合成的分族情況（1）丙氨酸族丙酮酸Ala、Val、Leu（2）絲氨酸族甘油酸-3-磷酸Ser、Gly、Cys（3）谷氨酸族

-酮戊二酸Glu、Gln、Pro、Arg（4）天冬氨酸族草酰乙酸Asp、Asn、Lys、Thr、Ile、Met（5）組氨酸和芳香氨基酸族磷酸核糖His

磷酸赤蘚糖+PEPPhe、Tyr、Trp目前五十一頁\總數(shù)六十一頁\編于十四點3、氨基酸生物合成的調(diào)節(jié)

(1)通過終端產(chǎn)物對氨基酸生物合成的抑制(2)通過酶生成量的改變調(diào)節(jié)氨基酸的生物合成目前五十二頁\總數(shù)六十一頁\編于十四點氨基酸合成的反饋調(diào)控反硝化作用氧化亞氮氨甲酰磷酸分支酸脫氧庚酮糖酸-7-磷酸天冬氨酸天冬氨酰磷酸赤蘚糖-4-磷酸脫氫奎尼酸莽草酸谷氨酸磷酸烯醇式丙酮酸+預苯酸TryPheTrpIleTrpHisCTPAMPGlnLysMetThr酮丁酸GlyAla谷氨酰胺合酶天冬氨酰半醛高絲氨酸氨基苯甲酸目前五十三頁\總數(shù)六十一頁\編于十四點二、氨基酸碳骨架的轉(zhuǎn)化途徑1、再氨基化生成氨基酸2、轉(zhuǎn)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(nèi)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(chǎn)生的ATP數(shù)。目前五十四頁\總數(shù)六十一頁\編于十四點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目前五十五頁\總數(shù)六十一頁\編于十四點第四節(jié)一碳單位

一、一碳單位的概念：

在代謝過程中，某些化合物（如氨基酸）可以分解產(chǎn)生具有一個碳原子的基團（不包括CO2），稱為一碳單位或者一碳基團，一碳基團的轉(zhuǎn)移除了和許多氨基酸的代謝直接有關(guān)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(zhuǎn)移由相應(yīng)的一碳基團轉(zhuǎn)移酶催化，其輔酶為FH4

一碳基團和氨基酸代謝目前五十六頁\總數(shù)六十一頁\編于十四點葉酸和四氫葉酸（FH4或THFA）葉酸四氫葉酸HH105N5，N10-CH2-FH4N5-CHO-FH4CH2CHO目前五十七頁\總數(shù)六十一頁\編于十四點二、一碳單位的生物學意義：