生物化學(xué)第九章蛋白質(zhì)的降解與氨基酸代謝

生物化學(xué)第九章蛋白質(zhì)的降解與氨基酸代謝第一頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日第一節(jié)蛋白質(zhì)的酶促降解第二頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日一、蛋白質(zhì)的消化蛋白質(zhì)消化的生理意義由大分子轉(zhuǎn)變?yōu)樾》肿?，便于吸收?/p>

protein眎胨肽AA消除種屬特異性和抗原性，防止過敏、毒性反應(yīng)。第三頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日蛋白質(zhì)的消化吸收第四頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日二、降解酶

動(dòng)物的蛋白水解酶，又稱肽酶，其作用在于使肽鍵破壞。肽酶有肽鏈內(nèi)切酶（endopeptidase）、肽鏈外切酶（exopeptidase）和二肽酶3類。這些肽酶對(duì)不同氨基酸形成的肽鍵有專一性：第五頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日

胃蛋白酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶、羧肽酶A和羧肽酶B、氨肽酶等（這些酶以酶原的形式分泌）協(xié)同作用，最后生成游離氨基酸。下面是幾種酶的專一性。（虛線箭頭表示酶作用的鍵）第六頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日第二節(jié)氨基酸的分解代謝MetabolismofAminoAcids第七頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日

氨基酸（aminoacids)是蛋白質(zhì)(protein)的基本組成單位。氨基酸代謝包括合成代謝和分解代謝。

個(gè)別分解代謝→特殊側(cè)鏈的分解代謝氨基酸的分解代謝脫羧基作用→CO2+胺一般分解代謝→脫氨基作用→NH3+α-酮酸

第八頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日一、氨基酸的脫氨基作用定義：指氨基酸在酶的作用下脫去氨基生成相應(yīng)α-酮酸的過程。主要在肝、腎中進(jìn)行脫氨基方式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

轉(zhuǎn)氨基和氧化脫氨基偶聯(lián)轉(zhuǎn)氨基和嘌呤核苷酸循環(huán)偶聯(lián)第九頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日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(shí)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

酶第十頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日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(dòng)、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：體內(nèi)（正）體外（反）第十一頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日（二）轉(zhuǎn)氨基作用(transamination)1.定義：在轉(zhuǎn)氨酶的作用下，某一氨基酸脫去α-氨基生成相應(yīng)的α-酮酸，而另一種α-酮酸得到此氨基生成相應(yīng)的氨基酸的過程。2.反應(yīng)式大多數(shù)氨基酸可參與轉(zhuǎn)氨基作用，但賴氨酸、脯氨酸、羥脯氨酸除外。第十二頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日體內(nèi)較為重要的轉(zhuǎn)氨酶有：⑴丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（alaninetrans-aminase,ALT），又稱為谷丙轉(zhuǎn)氨酶（GPT）。催化丙氨酸與α-酮戊二酸之間的氨基移換反應(yīng)，為可逆反應(yīng)。該酶在肝臟中活性較高，在肝臟疾病時(shí)，可引起血清中ALT活性明顯升高。

ALT丙氨酸+α-酮戊二酸丙酮酸+谷氨酸

3.轉(zhuǎn)氨酶第十三頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日⑵天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（aspartatetransaminase,AST），又稱為谷草轉(zhuǎn)氨酶（GOT）。催化天冬氨酸與α-酮戊二酸之間的氨基移換反應(yīng)，為可逆反應(yīng)。該酶在心肌中活性較高，故在心肌疾患時(shí)，血清中AST活性明顯升高。

AST天冬氨酸+α-酮戊二酸草酰乙酸+谷氨酸

第十四頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日第十五頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日4.轉(zhuǎn)氨基作用的機(jī)制轉(zhuǎn)氨酶的輔酶是磷酸吡哆醛氨基酸

磷酸吡哆醛α-酮酸

磷酸吡哆胺谷氨酸α-酮戊二酸轉(zhuǎn)氨酶第十六頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日第十七頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日轉(zhuǎn)氨基作用不僅是體內(nèi)多數(shù)氨基酸脫氨基的重要方式，也是機(jī)體合成非必需氨基酸的重要途徑。通過此種方式并未產(chǎn)生游離的氨。5.轉(zhuǎn)氨基作用的生理意義第十八頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日（三）聯(lián)合脫氨基作用

兩種脫氨基方式的聯(lián)合作用，使氨基酸脫下α-氨基生成α-酮酸的過程。聯(lián)合脫氨基作用可在大多數(shù)組織細(xì)胞中進(jìn)行，是體內(nèi)主要的脫氨基的方式。2.類型①轉(zhuǎn)氨基偶聯(lián)氧化脫氨基作用1.

定義②轉(zhuǎn)氨基偶聯(lián)嘌呤核苷酸循環(huán)第十九頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日①轉(zhuǎn)氨基偶聯(lián)氧化脫氨基作用氨基酸

谷氨酸

α-酮酸α-酮戊二酸H2O+NAD+轉(zhuǎn)氨酶NH3+NADH+H+L-谷氨酸脫氫酶

此種方式既是氨基酸脫氨基的主要方式，也是體內(nèi)合成非必需氨基酸的主要方式。主要在肝、腎組織進(jìn)行。第二十頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日②轉(zhuǎn)氨基偶聯(lián)嘌呤核苷酸循環(huán)嘌呤核苷酸循環(huán)（purinenucleotidecycle,PNC）蘋果酸

腺苷酸代琥珀酸次黃嘌呤核苷酸

(IMP)腺苷酸代琥珀酸合成酶α-酮戊二酸氨基酸

谷氨酸α-酮酸轉(zhuǎn)氨酶1草酰乙酸天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶

2此種方式主要在肌肉組織進(jìn)行。腺苷酸脫氫酶H2ONH3延胡索酸腺嘌呤核苷酸(AMP)第二十一頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日第二十二頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日還原脫氨基、脫水脫氨基、水解脫氨基、脫硫氫基脫氨基等。（在微生物中個(gè)別AA進(jìn)行,但不普遍）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（四）非氧化脫氨例：脫水脫氨基（只適于含一個(gè)羥基的AA)第二十三頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日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(dòng)物、植物中，有相當(dāng)高的專一性。（五）氨基酸的脫酰胺作用第二十四頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日二、氨基酸分解產(chǎn)物的去向

α-酮酸的代謝去路（C架的去路）

NH3的去路第二十五頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日氨基酸碳架的分解

1.進(jìn)入TCA循環(huán)

丙甘絲蘇色半丙酮——丙酮酸二谷精組脯酮酸——α-酮戊二酸二天草乙酸——草酰乙酸甲硫異亮纈蘇琥珀——琥珀酸苯丙酪延胡——延胡索酸蘇酪亮異乙酰CoA苯酪色

亮賴酮體——乙酰乙酰CoA生糖氨基酸生糖兼生酮氨基酸生酮氨基酸第二十六頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日琥珀酰CoA延胡索酸草酰乙酸α-酮戊二酸檸檬酸乙酰CoA丙酮酸PEP磷酸丙糖葡萄糖或糖原糖α-磷酸甘油脂肪酸脂肪甘油三酯乙酰乙酰CoA丙氨酸半胱氨酸絲氨酸蘇氨酸甘氨酸異亮氨酸亮氨酸色氨酸天冬氨酸天冬酰胺苯丙氨酸酪氨酸異亮氨酸蛋氨酸絲氨酸蘇氨酸纈氨酸酮體亮氨酸賴氨酸酪氨酸色氨酸苯丙氨酸谷氨酸精氨酸谷氨酰胺組氨酸脯氨酸CO2CO2氨基酸、糖及脂肪代謝的聯(lián)系TCA第二十七頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日2.再合成為氨基酸谷氨酸＋丙酮酸α-酮戊二酸＋丙氨酸谷氨酸＋草酰乙酸α-酮戊二酸＋天冬氨酸氨基酸碳架的分解

第二十八頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日3.轉(zhuǎn)變?yōu)樘呛椭?/p>

當(dāng)體內(nèi)不需要將α-酮酸再合成氨基酸，并且體內(nèi)的能量供給充足時(shí)，α-酮酸可以轉(zhuǎn)變?yōu)樘腔蛑尽＠?，用氨基酸飼養(yǎng)患人工糖尿病的狗，大多數(shù)氨基酸可使尿中的葡萄糖的含量增加，少數(shù)幾種可使葡萄糖及酮體的含量同時(shí)增加。在體內(nèi)可以轉(zhuǎn)變?yōu)樘堑陌被岱Q為生糖氨基酸，按糖代謝途徑進(jìn)行代謝；能轉(zhuǎn)變?yōu)橥w的氨基酸稱為生酮氨基酸。

氨基酸碳架的分解

第二十九頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日第三十頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日甘氨酸、絲氨酸、纈氨酸、組氨酸、精氨酸、羥脯氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸類別氨基酸生糖氨基酸生酮氨基酸亮氨酸、賴氨酸生糖兼生酮氨基酸甘氨酸、絲氨酸、纈氨酸、組氨酸、精氨酸、類別氨基酸亮氨酸、賴氨酸生糖兼生酮氨基酸甘氨酸、絲氨酸、纈氨酸、組氨酸、精氨酸、類別氨基酸亮氨酸、賴氨酸生糖兼生酮氨基酸類別氨基酸亮氨酸、賴氨酸生糖兼生酮氨基酸異亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、蘇氨酸、色氨酸氨基酸生糖及生酮性質(zhì)的分類第三十一頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日

(二)氨的代謝去路1、直接排出體外

海洋水生動(dòng)物(魚) 氨 爬行類、鳥類 尿酸 哺乳類 尿素 兩棲動(dòng)物：如青蛙，蝌蚪時(shí)排氨，變態(tài)成熟后排尿素。

(與其體內(nèi)的酶變化有關(guān))第三十二頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日

(二)氨的代謝去路2、

生成酰胺指Gln、Asn。

(是體內(nèi)氨的儲(chǔ)存、運(yùn)轉(zhuǎn)方式，腦組織中氨的主要去路。)第三十三頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日3、生成尿素1.生成部位

主要在肝細(xì)胞的線粒體及胞液中。2.生成過程尿素生成的過程由HansKrebs和KurtHenseleit1932年提出，稱為鳥氨酸循環(huán)(orinithinecycle)，又稱尿素循環(huán)(ureacycle)或Krebs-Henseleit循環(huán)。第三十四頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日（1）氨甲酰磷酸的合成

CO2+NH3+H2O+2ATP氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ（N-乙酰谷氨酸，Mg2+）COH2NO

~

PO32-+2ADP+Pi氨基甲酰磷酸反應(yīng)在線粒體中進(jìn)行第三十五頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日反應(yīng)由氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ(carbamoylphosphatesynthetaseⅠ,CPS-Ⅰ)催化。N-乙酰谷氨酸為其激活劑，反應(yīng)消耗2分子ATP。N-乙酰谷氨酸(AGA)第三十六頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日（2)瓜氨酸的合成鳥氨酸氨甲酰基轉(zhuǎn)移酶H3PO4+氨基甲酰磷酸反應(yīng)在線粒體中進(jìn)行，瓜氨酸生成后進(jìn)入胞液。第三十七頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日(3)精氨酸的合成反應(yīng)在胞液中進(jìn)行。

精氨酸代琥珀酸合成酶ATPAMP+PPiH2OMg2++天冬氨酸精氨酸代琥珀酸第三十八頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日精氨酸延胡索酸精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸代琥珀酸第三十九頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日(4)精氨酸水解生成尿素反應(yīng)在胞液中進(jìn)行尿素鳥氨酸精氨酸H2O第四十頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日鳥氨酸循環(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四十一頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日3.反應(yīng)小結(jié)原料：2分子氨，一個(gè)來自于游離氨，另一個(gè)來自天冬氨酸。過程：先在線粒體中進(jìn)行，再在胞液中進(jìn)行。耗能：3個(gè)ATP，4個(gè)高能磷酸鍵。第四十二頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日

三、氨基酸脫羧基作用直接脫羧：

脫羧酶分布廣、專一性強(qiáng)，每一個(gè)氨基酸都有自己對(duì)應(yīng)的脫羧酶。除His外，均需輔酶：磷酸吡哆醛。生成相應(yīng)的胺，進(jìn)一步氧化為醛。氧化脫羧：

如丙酮酸脫氫酶系?；蛉缋野彼崦甘筎yr羥化，生成多巴(dopa)，進(jìn)一步脫羧成為多巴胺(dopamine)。重要功能

生物堿(inplants)或黑素blackskin&hair(inanimals)第四十三頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日第三節(jié)氨基酸的生物合成第四十四頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日一、材料來源（一）NH3來源1.植物：生物固氮

硝酸的還原作用

含N有機(jī)物分解（蛋白質(zhì)、氨基酸、酰胺、嘌呤、嘧啶、尿素等）第四十五頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日（1）

生物固氮在特定條件下，N2與其它物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成含氮化合物的過程，它是微生物、藻類和與微生物共生的高等植物通過自身固氮酶復(fù)合物將分子氮轉(zhuǎn)變成NH3的過程。第四十六頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日（2）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(xué)本質(zhì)硝酸還原酶NO2-亞硝酸還原酶NH3AAPr其它含N化合物NO3-第四十七頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日（3）

含氮有機(jī)物的分解

主要指蛋白質(zhì)分解，少量的抗生素、維生素、核酸分解。第四十八頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日一、材料來源（一）NH3來源2.動(dòng)物：AA的脫氨基作用

嘌呤、嘧啶的分解也生成氨

從消化道吸收來的一些氨。第四十九頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日一、材料來源（二）S的來源：硫酸的還原

細(xì)菌、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(dòng)物中不存在。植物由外界吸收的硫酸鹽先經(jīng)活化，然后被還原。第五十頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日一、材料來源（二）S的來源：硫酸的還原1.硫酸離子的活化：第一步是硫酸離子在ATP硫酸化酶催化下與ATP反應(yīng)，生成腺苷酰硫酸（APS）第二步，APS在相應(yīng)的激酶催化下，在3—位形成磷酸酯，即磷酸腺苷酰硫酸第五十一頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日一、材料來源（二）S的來源：硫酸的還原2.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(gè)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。第五十二頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日一、材料來源（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。第五十三頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日1.一碳基團(tuán)的定義在代謝過程中，某些化合物可以分解產(chǎn)生具有一個(gè)碳原子的基團(tuán)，稱為“一碳基團(tuán)”或“一碳單位”。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

第五十四頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日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+第五十五頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日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第五十六頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日一碳單位主要來源于絲氨酸、甘氨酸、組氨酸及色氨酸的分解代謝絲氨酸

FH4

—

N5,N10—CH2甘氨酸

FH4—N5,N10—CH=組氨酸

FH4—N5—CH=NH

色氨酸FH4—

N10—CHO一碳基團(tuán)的來源和互變第五十七頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日一碳基團(tuán)的來源與轉(zhuǎn)變S-腺苷蛋氨酸N5-CH2-FH4N5N10-

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

組氨酸甘氨酸參與

甲基化反應(yīng)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+參與嘌呤合成第五十八頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日5.一碳單位的生理功能（1）一碳基團(tuán)的轉(zhuǎn)移與許多氨基酸代謝有直接關(guān)系。

例Gly、