第七章蛋白质的酶促降解及氨基酸代谢

蛋白质的酶促降解及氨基酸代谢本章着重讨论蛋白质在机体内的本章着重讨论蛋白质在机体内的降解，以及氨基酸的分解和合成的共降解，以及氨基酸的分解和合成的共同代谢途径同代谢途径 。第一节 蛋白质的酶促降解第二节 氨基酸的分解与转化第三节 氨的同化及氨基酸的生物合成氨基酸的分解与转化一、 氨基酸代谢概况三、 氨基酸的脱羧基作用四、 氨基酸分解产物的转化二、 氨基酸的脱氨基作用氨基酸代谢概况食物蛋白质食物蛋白质氨基酸氨基酸 特殊途径特殊途径-酮酸酮酸糖及其代谢糖及其代谢中间产物中间产物脂肪及其代脂肪及其代谢中间产物谢中间产物TCA鸟鸟 氨酸氨酸循环循环NH4+NH4+NH3CO2 H2O体蛋白体蛋白尿素尿素 尿酸尿酸激素激素卟啉卟啉尼克酰氨尼克酰氨衍生物衍生物肌酸胺肌酸胺嘧啶嘧啶嘌呤嘌呤SO4 2 -生物固氮生物固氮硝酸还原硝酸还原（次生物质代谢）（次生物质代谢）CO2 胺胺氨基酸的脱氨基作用氨基酸的脱氨基作用4、 非氧化脱氨基作用非氧化脱氨基作用1、 氧化脱氨基作用氧化脱氨基作用2、 转氨基作用转氨基作用3、 联合脱氨基作用联合脱氨基作用氧化脱氨基作用氧化脱氨基作用氨基酸在酶的催化下脱去氨基生成相氨基酸在酶的催化下脱去氨基生成相应的应的 -酮酸的过程称为氧化脱氨基作用。酮酸的过程称为氧化脱氨基作用。主要有以下两种类型：主要有以下两种类型： -氨基酸氨基酸氧化酶（ FAD、 FMN）-酮酸R-CH-COO- NH+3 | R-C-COO-+NH3O|H2O+O2 H2O2L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸谷氨酸 + H2O -酮酮 戊二戊二 酸酸 + NH3NAD（ P） + NAD（ P） H转氨基作用转氨基作用 -氨基酸 1R1-CH-COO- NH+3 |-酮酸 1R1-C-COO-O|R2-C-COO-O|-酮酸 2R2-CH-COO- NH+3 |-氨基酸 2转氨酶转氨酶（辅酶：（辅酶： 磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛 ）在转氨酶的催化下，在转氨酶的催化下， -氨基酸的氨基转移到氨基酸的氨基转移到 -酮酸的酮基碳原子上酮酸的酮基碳原子上，结果原来的，结果原来的 -氨基酸生成相应的氨基酸生成相应的 -酮酸，而原来的酮酸，而原来的 -酮酸则形成了相酮酸则形成了相应的应的 -氨基酸，这种作用称为转氨基作用或氨基移换作用。氨基酸，这种作用称为转氨基作用或氨基移换作用。磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛 的的 作用机理作用机理谷氨酰胺的生成 和 利用+NH2 +H2OATP ADP+Pi谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺合成酶Mg2+2H谷氨酸合成酶谷氨酸合成酶联合脱氨基作用联合脱氨基作用（ 1）概念）概念（ 2）类型）类型a、 转氨酶 与 L-谷氨酸脱氢酶作用相偶联b、 转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联转氨基作用和转氨基作用和氧化脱氨基作氧化脱氨基作用联合进行的用联合进行的脱氨基作用方脱氨基作用方式。式。转氨酶与 L-谷氨酸脱氢酶作用相偶联转氨酶 L-谷氨酸脱氢酶H20+NAD+NH3+NADH-酮酸 -氨基酸 -酮戊二酸L-谷氨酸转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联-氨基酸-酮酸-酮戊二酸谷氨酸 草酰乙酸天冬氨酸腺苷酰琥珀酸苹果酸 延胡索酸 腺苷酸次黄苷酸非氧化脱氨基作用（自学）非氧化脱氨基作用（自学）（ 1）直接脱氨基作用）直接脱氨基作用（ 2）还原脱氨基作用）还原脱氨基作用（ 3）水解脱氨基作用）水解脱氨基作用（ 4）脱水脱氨基作用）脱水脱氨基作用（ 5）氧化还原脱氨基作用）氧化还原脱氨基作用氨基酸的脱羧基作用氨基酸的脱羧基作用1、概念3、 脱羧产物的进一步转化（次生物质代谢）氨基酸在脱羧酶的作用下脱掉羧基生成相应的一级胺类化合物的作用。脱羧酶的辅酶为磷酸吡哆醛。直接脱羧 胺羟化脱羧 羟胺 2、类型 :氨基酸分解产物的转化氨基酸分解产物的转化1、 氨的代谢转变氨的代谢转变2、 氨基酸碳骨架的代谢途径氨基酸碳骨架的代谢途径氨的代谢转变（ 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 尿素循环（ 4） 合成其他含 N物质谷丙转氨酶和谷草转氨酶谷丙转氨酶（ GPT）谷草转氨酶(GOT)谷氨酸谷氨酸 的的 重新生成重新生成L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶谷氨酸谷氨酸 + H2O-酮酮 戊二戊二 酸酸 + NH3NAD（ P） +NAD（ P） H尿 素 的 生 成a、 概念b、 总反应和过程在排尿动物体内由在排尿动物体内由NH3合成合成 尿素是在肝脏尿素是在肝脏中通过一个循环机制完中通过一个循环机制完成的，这一个循环称为成的，这一个循环称为尿素循环。尿素循环。NH3+CO2+3ATP+天冬氨酸天冬氨酸 +2H2O NH2-CO-NH2 + 2ADP +2+ AMP +PPi+延胡索酸延胡索酸鸟氨酸循环氨基酸谷氨酸谷氨酸氨甲酰磷酸鸟氨酸瓜氨酸瓜氨酸精氨琥珀酸鸟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ATPAMP+PPiH2O2ATP+CO2+NH3+H2O2ADP+Pi基质线粒体胞液NH2-C-NH2O尿素氨基酸碳骨架的代谢途径（ 1） 再氨基化生成氨基酸（ 2） 转变成糖或脂肪生糖氨基酸 和生酮氨基酸（ 3） 氧化成 CO2和 H2O作业：分别写出谷氨酸在体内生成糖和氧化分解成作业：分别写出谷氨酸在体内生成糖和氧化分解成 CO2、 H2O的代谢途径，并计算氧化分解时可产生的的代谢途径，并计算氧化分解时可产生的 ATP数。数。氨基酸碳骨架进入三羧酸循环的途径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赖氨酸色氨酸丙氨酸苏氨酸甘氨酸丝氨酸半胱氨酸谷氨酸谷氨酰胺精氨酸组氨酸脯氨酸异亮氨酸亮氨酸缬氨酸苯丙氨酸酪氨酸天冬氨酸异亮氨酸甲硫氨酸缬氨酸葡萄糖柠檬酸转氨基作用是 氨基酸与 - 酮酸之间的氨基的转移作用。即：一种- 氨基酸的 - 氨基在转氨酶作用下转移到 - 酮酸的酮基上，结果原来的氨基酸生成相应的酮酸，而原来的酮酸则形成相应的氨基酸， 反应如图蛋白质的酶促降解一、水解蛋白质的酶的种类和专一性一、水解蛋白质的酶的种类和专一性肽酶肽酶 （ Peptidase）蛋白酶蛋白酶 (Proteinase)二、细胞内蛋白质降解二、细胞内蛋白质降解胞内蛋白质降解的意义胞内蛋白质降解的意义胞内蛋白质降解系统：溶酶系统和胞内蛋白质降解系统：溶酶系统和 泛肽系统泛肽系统蛋白质降解的泛肽途径蛋白质降解的泛肽途径肽酶的种类和专一性肽酶的种类和专一性编号编号 名名 称称 作作 用用 特特 征征3、 4、 113、 4、 13-氨酰肽水解酶氨酰肽水解酶(-aminoacyl peptide hydrolase)作用于多肽链的作用于多肽链的 N-末端末端-羧肽水解酶羧肽水解酶(-carboxyl peptide hydrolase)作用于多肽链的作用于多肽链的 C-末端末端3、 4、 14 二羧肽水解酶二羧肽水解酶(depeptide hydrolase)水解二肽水解二肽蛋白酶的种类和专一性蛋白酶的种类和专一性编号编号 名名 称称 作用特征作用特征 实例实例3、 4、 2、 13、 4、 2、 2丝氨酸蛋白酶类丝氨酸蛋白酶类(serine pritelnase)活性中心含活性中心含Ser3、 4、 2、 33、 4、 2、 4硫醇蛋白酶类硫醇蛋白酶类(Thiol pritelnase)活性中心含活性中心含Cys羧基（酸性）蛋白酶类羧基（酸性）蛋白酶类carboxyl(asid) pritelnase活性中心含活性中心含Asp,最适最适 pH在在 5以下以下金属蛋白酶类金属蛋白酶类(metallopritelnase)活性中心含有活性中心含有Zn2+ 、 Mg2+等等金属金属胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶胰蛋白酶胰蛋白酶凝血酶凝血酶木瓜蛋白酶木瓜蛋白酶无花果蛋白酶无花果蛋白酶菠萝酶菠萝酶胃蛋白酶胃蛋白酶凝乳酶凝乳酶枯草杆菌蛋白酶枯草杆菌蛋白酶嗜热菌蛋白酶嗜热菌蛋白酶消化道内几种蛋白酶的专一性（ Phe.Tyr.Trp） （ Arg.Lys）（脂肪族）胰凝乳蛋白酶胃蛋白酶 弹性蛋白酶羧肽酶胰蛋白酶氨肽酶 羧肽酶（ Phe. Trp）蛋白质降解的泛肽途径E1-S-E1-SHE2-S-E1-SHE2-SHE2-SHATP AMP+PPi E3多多 泛肽化蛋白泛肽化蛋白ATP26S蛋白酶体蛋白酶体20S蛋白酶体蛋白酶体ATP19S调节亚基调节亚基去折叠去折叠水解水解E1： 泛肽激活酶泛肽激活酶 E2： 泛肽载体蛋白泛肽载体蛋白 E3： 泛肽泛肽 -蛋白质连接酶蛋白质连接酶（ ubiquitin）氨的同化及氨基酸的生物合成一、 氮素循