第十章蛋白质的酶促降解及氨基酸代谢

第十章 蛋白质的酶促降解及氨基酸代谢4学时学时本章着重讨论蛋白质在机体内的降解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同代谢途，以及氨基酸的分解和合成的共同代谢途径径 。思考 第一节 蛋白质的酶促降解第二节 氨基酸的分解第三节 氨基酸分解产物的转化第四节 氨的同化及氨基酸的生物合成 重点：蛋白质在机体内的降解；氨基酸的重点：蛋白质在机体内的降解；氨基酸的分解和合成途径。分解和合成途径。 难点：氨基酸的分解和合成途径。难点：氨基酸的分解和合成途径。第一节 蛋白质的酶促降解一、蛋白质酶的种类和专一性一、蛋白质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、细胞内蛋白质降解溶酶体途径溶酶体途径 : 无选择地降解蛋白质无选择地降解蛋白质泛肽（泛肽（ ubiguitin） 途径途径 : 给选择降解的蛋白质加以标记给选择降解的蛋白质加以标记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）第二节 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 胺胺二、氨基酸的脱氨基作用二、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1、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应的氨基酸在酶的催化下脱去氨基生成相应的 -酮酸酮酸的过程称为氧化脱氨基作用。主要有以下两种类型：的过程称为氧化脱氨基作用。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+ H2O + NH3NAD(P)+ NAD(P)H+H+COOHCH2CH2C=OCOOHCOOHCH2CH2CH NH2COOH2、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。-氨基酸氨基酸 磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛醛亚胺醛亚胺酮亚胺酮亚胺磷酸吡哆胺磷酸吡哆胺磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛 的的 作用机理作用机理-酮酸酮酸互变异构互变异构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3、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转氨基作用和氧化脱氨基和氧化脱氨基作用联合进行作用联合进行的脱氨基作用的脱氨基作用方式。方式。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4、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三、氨基酸的脱羧基作用三、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 :第三节第三节 氨基酸分解产物的转化氨基酸分解产物的转化一、一、 氨的代谢转变氨的代谢转变二、二、 氨基酸碳骨架的转化途径氨基酸碳骨架的转化途径三、三、 氨基酸与一碳基团氨基酸与一碳基团四、四、 氨基酸与生物活性物质氨基酸与生物活性物质一、 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谷氨酸谷氨酸 +丙酮酸丙酮酸 -酮酮 戊二戊二 酸酸 + 丙氨酸转氨酶转氨酶在大脑中发生上述反应，大量消耗了在大脑中发生上述反应，大量消耗了 -酮戊二酮戊二 酸和酸和 NADPH，引起中毒症状。引起中毒症状。在肌肉中，可利用这一反应生成的谷氨酸的转氨基作用，生在肌肉中，可利用这一反应生成的谷氨酸的转氨基作用，生成丙氨酸，将氨转运到肝脏中去。成丙氨酸，将氨转运到肝脏中去。2、尿 素 的 生 成（ 1） 概念（ 2） 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+延胡索酸延胡索酸尿素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2ADP+Pi2ATP+CO2+NH3+H2O1细胞溶液线粒体NH2-C-NH2O尿素-酮戊二酸-酮戊二酸H2N-C- PO2345二、 氨基酸碳骨架的转化途径1、 再氨基化生成氨基酸2、 转变成糖或脂肪生糖氨基酸生酮氨基酸3、 氧化供能生成 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一碳基团一碳基团在代谢过程中，某些化合在代谢过程中，某些化合物（如氨基酸）可以分解产生具物（如氨基酸）可以分解产生具有一个碳原子的基团（不包括有一个碳原子的基团（不包括CO2），）， 称为称为 一碳基团一碳基团 ，一碳基，一碳基团的转移除了和许多氨基酸的代团的转移除了和许多氨基酸的代谢直接有关外，还参与嘌呤和胸谢直接有关外，还参与嘌呤和胸腺嘧啶及磷脂的生物合成。腺嘧啶及磷脂的生物合成。 一碳基团的转移由相应的一碳基团转移酶催化，一碳基团的转移由相应的一碳基团转移酶催化，其辅酶其辅酶 为为 FH4 一碳基团和氨基酸代谢一碳基团和氨基酸代谢-CH=NH 亚氨甲基H-CO- 甲酰基-CH2OH 甲醇基-CH= 次甲基-CH2- 亚甲基-CH3 甲基叶酸 和 四氢叶酸（ FH4或 THFA）叶酸四氢叶酸 HH105N5， N10-CH2-FH4N5-CHO-FH4CH2CHO一碳基团的来源与转变 S-腺苷蛋氨酸腺苷蛋氨酸N5-CH3-FH4N5