第八章蛋白質(zhì)降解和氨基酸代謝

第八章蛋白質(zhì)降解和氨基酸代謝第1頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月根據(jù)各種蛋白酶活性部位的性質(zhì)分為四大類絲氨酸蛋白酶（絲氨酸、組氨酸、天冬氨酸）巰基蛋白酶（半胱氨酸、組氨酸）（木瓜蛋白酶）天冬氨酸蛋白酶（兩個天冬氨酸）（胃蛋白酶）金屬蛋白酶胰臟羧肽酶A(Zn2+、谷氨酸、酪氨酸）。第2頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月蛋白質(zhì)營養(yǎng)氮平衡(nitrogenbalance)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蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值取決于必需氨基酸的數(shù)量、種類、比例第3頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月真核生物中蛋白質(zhì)的降解有兩條途徑

溶酶體內(nèi)降解過程依賴泛素(ubiquitin)的降解過程

依賴ATP

降解異常蛋白和短壽命蛋白第4頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月溶酶體途徑主要降解經(jīng)胞吞進入細(xì)胞中的胞外蛋白質(zhì)五十多種水解酶微酸性pH（5）沒有選擇性，主要降解外源蛋白、膜蛋白及長壽命的細(xì)胞內(nèi)蛋白第5頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月76個氨基酸的小分子蛋白(8.5kD)，普遍存在于真核生物中，一級結(jié)構(gòu)高度保守1975年從小牛的胰臟中分離出來的。80年代初，發(fā)現(xiàn)它有調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)死亡的作用，才稱它為“死亡標(biāo)簽”。切哈諾沃、赫爾什科和羅斯獲得2004年度諾貝爾獎。

泛素（ubiquitin）簡介第6頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月1.泛素化(ubiquitination)

泛素與選擇性被降解蛋白質(zhì)形成共價連接，并使其激活。涉及EI、E2、E3。典型的哺乳動物體內(nèi)都含有一種或數(shù)種不同的EI，幾十種E2和幾百種不同的E3E3是決定細(xì)胞中哪一種蛋白質(zhì)需要在蛋白酶體中被“處死”的決策者泛素介導(dǎo)的蛋白質(zhì)降解過程

第7頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月蛋白酶體(proteasome)對泛素化蛋白質(zhì)的降解細(xì)胞中30％以上的新合成蛋白質(zhì)是經(jīng)過蛋白酶體降解的泛素分子鏈則是開啟蛋白酶體這個“垃圾桶”的“鑰匙”進入蛋白酶體的蛋白質(zhì)，經(jīng)過處理會分解成7～9個氨基酸的短鏈一個人體細(xì)胞含有３萬個蛋白酶體泛素介導(dǎo)的蛋白質(zhì)降解過程

第8頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月E1類酶激活泛素（需ATP）泛素轉(zhuǎn)移至E2類酶E3類酶具有特異性，可以識別目標(biāo)蛋白質(zhì)，與目標(biāo)蛋白質(zhì)接近的E2-泛素復(fù)合體將泛素轉(zhuǎn)移至目標(biāo)蛋白質(zhì)；E3類酶釋放出被泛素標(biāo)記的蛋白被標(biāo)記的蛋白尾端形成一小段泛素分子鏈；泛素分子鏈在蛋白酶體的端口被識別并脫離蛋白質(zhì)，目標(biāo)蛋白質(zhì)進入蛋白酶復(fù)合體的桶狀通道最終降解為縮氨酸并由另一端口釋放出去。第9頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月二：氨基酸分解的核心在于脫氨第10頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月催化氨基酸直接脫氨的酶催化氧化脫氨的酶黃素蛋白：Ｌ-氨基酸氧化酶、D-氨基酸氧化酶吡啶蛋白：Glu脫氫酶非氧化脫氨。水解、脫水、加氫、脫硫化氫等第11頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月僅L-谷氨酸脫氫酶有明顯的生理活性在氨基酸代謝中起重要作用的脫氨酶是L-谷氨酸脫氫酶。是一種變構(gòu)酶，GTP、ATP是變構(gòu)抑制劑第12頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月氨基酸代謝的樞紐——轉(zhuǎn)氨在轉(zhuǎn)氨酶（aminotransferase）的催化下，α-氨基酸和α-酮酸之間發(fā)生的氨基轉(zhuǎn)移反應(yīng)其中一個底物對為α-酮戊二酸/Glu除Gly、Lys、Thr、Pro、HO-Pro外第13頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)氨機理H2O第14頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)氨基作用的主要生物學(xué)意義在于轉(zhuǎn)氨不脫氨，避免了氨對代謝的干擾。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，也是機體合成非必需氨基酸的重要途徑。轉(zhuǎn)氨作用的生理意義第15頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月聯(lián)合脫氨氨基酸

谷氨酸

α-酮酸α-酮戊二酸H2O+NAD(P)+轉(zhuǎn)氨酶

NH3+NAD(P)HL-谷氨酸脫氫酶

聯(lián)合脫氨：轉(zhuǎn)氨與脫氨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。第16頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月嘌呤核苷酸循環(huán)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主要在肌肉組織進行。腺苷酸脫氫酶H2ONH3延胡索酸腺嘌呤核苷酸(AMP)第17頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月高濃度的氨對高等動物具有毒性高等動物的大腦對氨極敏感，血中1%的氨會引起中樞神經(jīng)中毒氨中毒的機理：在腦細(xì)胞的線粒體大量消耗α-酮戊二酸等第18頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月氨的排泄排氨動物（水生如魚類）尿素形成（陸棲高等動物和兩棲類）排尿酸動物（如陸生爬蟲類和鳥類）第19頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月氨的轉(zhuǎn)運尿素循環(huán)發(fā)生于肝臟，其他部位“脫下”的氨被轉(zhuǎn)運到肝臟丙氨酸-葡萄糖循環(huán)（Ala-Glccycle）谷氨酰胺的運氨作用第20頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月丙氨酸-葡萄糖循環(huán)肌肉第21頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月谷氨酰胺的運氨作用氨的運轉(zhuǎn)主要通過Gln，動物細(xì)胞內(nèi)由Gln合成酶催化Glu與氨結(jié)合，生成Gln谷氨酸+NH3谷氨酰胺谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi谷氨酰胺酶第22頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月尿素循環(huán)主要在肝細(xì)胞的線粒體及胞液中。占排氮總量80—90%；生理意義：把有毒的NH3轉(zhuǎn)化成無毒的尿素，排除體外，使血NH3濃度低、穩(wěn)定。第23頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月氨的活化——

氨基甲酰磷酸的合成

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)在線粒體中進行第24頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月尿素循環(huán)第25頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月尿素循環(huán)第26頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月尿素循環(huán)小結(jié)

原料：2分子氨，一個來自于NH4＋，另一個來自天冬氨酸。過程：先在線粒體中進行，再在胞液中進行。耗能：3個ATP，4個高能磷酸鍵。第27頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月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氨基酸碳骨架進入三羧酸循環(huán)的途徑第28頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月生糖氨基酸與生酮氨基酸第29頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月氨基酸與一碳單位

將具有一個碳原子的基團稱為“一碳單位”。如—CH=NH；HCO—；—CH2OH；—CH2—；—CH3，—CH=等等。四氫葉酸（FH4）是一碳單位的主要轉(zhuǎn)移載體。一碳單位的生理意義：（1）與氨基酸代謝密切相關(guān)；（2）參與嘌呤和嘧啶的生物合成以及S—腺苷甲硫氨酸的生物合成；（3）是生物體各種化合物甲基化的甲基來源；第30頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月一碳單位及其載體第31頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月氨基酸合成的主要原料來自糖代謝第32頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月第33頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月必需氨基酸和非必需氨基酸必需氨基酸(essentialaminoacid)指體內(nèi)需要而又不能自身合成，必須由食物供給的氨基酸，共有8種：Val、Ile、Leu、Thr、Met、Lys、Phe、Trp。其余12種氨基酸體內(nèi)可以合成，稱非必需氨基酸第34頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月氨基酸代謝小結(jié)第35頁，課件共39頁，創(chuàng)作于20