蛋白质的降解和氨基酸代谢ppt课件

第十二章蛋白质的降解和氨基酸代谢,1,一、蛋白质的水解,水解,胞外酶,氨基酸,吸收入,作为氮源和能源进行代谢。,蛋白质不能储备。,外源蛋白质,2,细胞内能有选择的降解“过期蛋白”，而不影响细胞的正常功能？,内源过期蛋白质,水解,氨基酸,？,泛肽识别并在溶酶体中水解,3,泛肽,过期蛋白质,泛肽,复合体,溶酶体,4,提问：不同蛋白酶之间功能上区别可能有什么？,外切酶氨肽酶,内切酶,限制性内切酶,外切酶羧肽酶,最终产物氨基酸,5,1.下列哪项与蛋白质的变性无关？（）A、氢键被破坏B离子键被破坏C、肽键断裂D、疏水键被破坏2.下列物质中是标准（基本）氨基酸的是（）A.HPro；B、Orn；C、Ser；D、DGlu3.典型的右手螺旋可以表示成（）A、310B、3.613C、4.416D、5.0184.谷氨酸的Pk1=2.19(-COOH)、pk2=9.67(-NH3)、pk3=4.25(-COOH)pI=（）A、1/2（2.19+9.67）；B、1/2（9.67+4.25）；C、1/2(2.19+4.25)；D、1/3(2.17+9.04+9.67),6,5.某蛋白质的pI为8，在pH6的缓冲液中进行自由界面电泳，其泳动方向为（）A、正极方向泳动；B、没有泳动；C、向负极方向泳动；D、向正负极扩散6.蛋白质中多肽链形成-螺旋时，主要靠哪种次级键维持（）A、疏水键；B、肽键；C、氢键；D、二硫键7.转角中肽链主链出现（）回折A、800B、600C、1800D、15008.酶的纯粹竞争抑制剂具有（）动力学效应。A、使Km增大，但不影响Vmax；B、使Km减小，但不影响Vmax；C、使Vmax增大，但不影响Km；D、使Vmax减小，但不影响Km。8.作为典型催化剂的酶具有下列哪种能量效应（）A、增高活化能B、降低活化能C、为反应提供活化能D、降低反应的自由能,7,氨基酸代谢库：食物蛋白经消化吸收的氨基酸（外源性氨基酸）与体内组织蛋白质降解的氨基酸（内源性氨基酸）混在一起，分布于体内各处，参与代谢，称为氨基酸代谢库。,生酮氨基酸,生糖氨基酸,8,氨基酸,？,分解,NH3、尿素、尿酸CO2、H2O、ATP,合成其他,合成,？,四大物质、激素等,二、氨基酸的共同反应,9,脱氨酶,NH3,？,酮酸,（一）脱氨基作用,定义：氨基酸失去氨基的作用叫脱氨基作用。脱氨基作用是氨基酸分解代谢最主要的反应。,氨基酸脱氨基的主要方式：转氨基（氨基转移）作用氧化脱氨基作用联合脱氨基作用,10,L-谷氨酸脱氢酶（专一催化谷氨酸脱氢分解及逆过程）,1.氧化脱氨作用,脱氨酶脱氢氧化酶,酶L-氨基酸氧化酶、D-氨基酸氧化酶,亚氨基酸不稳定,H2O+H+,水解加氧,脱氢,NH4+,-酮酸,！,定义：-AA在酶的作用下，氧化生成-酮酸，同时消耗氧并产生氨的过程。,11,AA氧化酶的种类L-AA氧化酶：催化L-AA氧化脱氨，体内分布不广泛，最适pH10左右，以FAD或FMN为辅基。在动物体内仅分布于肝肾，且活性不高，因此作用不大。D-AA氧化酶：体内分布广泛，以FAD为辅基。但体内D-AA不多。L-谷氨酸脱氢酶：专一性强，分布广泛（动、植、微生物），活力强，以NAD+或NADP+为辅酶。是别构酶，别构抑制剂：ATPGTP、DADH；别构激活剂：ADPGDP,12,L-谷氨酸脱氢酶,NAD+H2O,NADH+H+NH4+,-谷氨酸,-酮戊二酸,谷氨酸氧化脱氨,13,若外环境NH3大量进入细胞，或细胞内NH3大量积累,酮戊二酸大量转化NADPH大量消耗三羧酸循环中断，能量供应受阻，某些敏感器官（如神经、大脑）功能障碍。表现：语言障碍、视力模糊、昏迷、死亡。,氨中毒原理,14,还原脱氨基、脱水脱氨基、水解脱氨基、脱硫氢基脱氨基等。（在微生物中个别AA进行,但不普遍）,2、非氧化脱氨,15,由解氨酶催化,CH=CH-COOH,(OH),+NH3,L-苯丙氨酸(酪氨酸),反式肉桂酸(反式香豆酸),单宁等次生物辅酶Q,PAL,16,3.谷氨酰胺和天冬酰胺的脱氨,？脱氨,H2O,NH3,谷氨酰胺,谷氨酸,天冬酰胺与之类似。,NH3何处去呢？,上述两种酶广泛存在于微生物、动物、植物中，有相当高的专一性。,17,4.转氨基作用,特点：a.可逆，受平衡影响b.氨基大多转给了-酮戊二酸（产物谷氨酸）,转氨酶,-酮酸,-氨基酸,-酮酸,逆过程,酮戊二酸,提问：为什么多转给-酮戊二酸？答案：来源有保证，谷氨酸可由氧化脱氨迅速降解产生-酮戊二酸。,指-AA和酮酸之间氨基的转移作用，-AA的-氨基借助转氨酶的催化作用转移到酮酸的酮基上，结果原来的AA生成相应的酮酸，而原来的酮酸则形成相应的氨基酸。,18,转氨酶(transaminase)/氨基转移酶(aminotransferase)催化氨基转移的酶，广泛存在于各组织中，以心肝脑肾含量较高。重要的转氨酶有：1）.2）.,谷丙转氨酶（glutamicpyruvictransaminase,GPT）或丙氨酶氨基转移酶（alanineaminotransferase,ALT）,谷草转氨酶（glutamicoxaloacetictransaminase,GOT）或天冬氨酸氨基转移酶（aspartateaminotransferase,AST）,19,提示：肝细胞中转氨酶活力比其他组织高出许多，是血液的100倍抽血化验若转氨酶比正常水平偏高则有可能肝组织受损破裂，肝细胞的转氨酶进入血液。（结合乙肝抗原等指标进一步确定是什么原因引起的）,查肝功为什么要抽血化验转氨酶指数呢？,转氨基本质上没有真正脱氨。,20,葡萄糖-丙氨酸循环，氨运入肝脏肌肉中的氨基转移酶，可把丙酮酸作为它的-酮酸的载体。在它们的作用下，产物为丙氨酸，丙氨酸被释放到血液，经血液循环进入肝脏，在肝脏中经转氨作用又产生丙酮酸，通过葡萄糖异生途径形成葡萄糖，葡萄糖通过血液循环回到肌肉中，通过糖酵解作用降解为丙酮酸。称为葡萄糖-丙氨酸循环,21,5.联合脱氨转氨与氧化脱氨的联合,谷氨酸,L-谷氨酸脱氢酶,-酮戊二酸,转氨酶,NH4+,-氨基酸,NAD+H2O,-酮酸,NH3,2H,由于两种酶活性强，分布广，动物体内大部分氨基酸联合脱氨。,骨骼肌、心肌、肝脏和脑组织主要以嘌呤核苷酸脱氨基为主。,NADH+H+,由于转氨并不能最后脱掉氨基，氧化脱氨中只有谷氨酸脱氢酶活力高，转氨基和氧化脱氨联合在一起才能迅速脱氨。,(1)转氨酶与谷氨酸脱氢酶的联合脱氨基作用,22,23,(二)脱羧基作用,+,磷酸吡哆醛,醛亚胺,+H2O,CO2,H2O,+,24,谷AA-氨基丁酸+CO2天冬AA-丙AA+CO2赖AA尸胺+CO2鸟AA腐胺+CO2丝氨酸乙醇胺胆碱卵磷脂色氨酸吲哚丙酮酸吲哚乙醛吲哚乙酸,胺类有一定作用，但有些胺类化合物有害（尤其对人），应维持在一定水平，体内胺氧化酶可将多余的胺氧化成醛，进一步氧化成脂肪酸。,RCH2NH2+O2+H2ORCHO+H2O2+NH3RCHO+1/2O2RCOOHCO2+H2O,AA,尿素,25,1.氨的去路：,排氨生物：NH3转变成酰胺（Gln），运到排泄部位后再分解。（原生动物、线虫和鱼类）以尿酸排出：将NH3转变为溶解度较小的尿酸排出。通过消耗大量能量而保存体内水分。（陆生爬虫及鸟类）以尿素排出：经尿素循环（肝脏）将NH3转变为尿素而排出。（哺乳动物）重新利用合成AA：合成酰胺（高等植物中）嘧啶环的合成（核酸代谢）,(三)NH3的代谢去路,26,2.氨的转运（向动物肝脏的运输）,以Gln的形式（氨的主要运输形式）：NH4+Glu+ATPGln+ADP+Pi+H+Gln+H2OGlu+NH4+以Ala转运（葡萄糖-丙氨酸转运：肌肉）NH4+-酮戊二酸+NADPH+H+Glu+NADP+H2OGlu+丙酮酸-酮戊二酸+AlaAla+-酮戊二酸Glu+丙酮酸,Gln合成酶,Gln酶,Glu脱氢酶,丙酮酸转氨酶,丙酮酸转氨酶,在肌肉,在肝脏,尿素循环,尿素循环,27,3.尿素的形成尿素循环（鸟氨酸循环）,部位肝脏细胞,氨基酸,（外来的或自身的）,-酮戊二酸（转氨作用）,谷氨酸,谷氨酸,酮戊二酸,NH4+,CO2,2ADP+Pi+H+,2ATP,Pi,鸟氨酸,瓜氨酸,氨甲酰磷酸,Pi,瓜氨酸,转氨基氨,精氨琥珀酸,ATP,AMP+PPi,延胡索酸,鸟氨酸,精氨酸,H2O,尿素,消耗4ATP能量,28,尿素循环的详细步骤1.氨基甲酰磷酸的合成（线粒体）2.瓜氨酸的合成（线粒体）3.精氨琥珀酸的合成（细胞质）4.精氨酸的合成（细胞质）5.精氨酸水解生成尿素（细胞质）,29,1.氨甲酰磷酸的合成（线粒体）,线粒体中的氨甲酰磷酸合成酶（CPS-）：变构酶，变构激活剂：N-乙酰谷氨酸（AGA），用氨做氮的供体，参与尿素的合成。细胞质内还有另外一类氨甲酰磷酸合成酶，即氨甲酰磷酸合成酶（CPS-），用谷氨酸做氮的供给体，参与嘧啶生物合成。,HCO3-+,30,CO2NH3H2O2ATP氨甲酰磷酸2ADPPi,精氨酸,AGA乙酰CoA谷氨酸,AGA合成酶,CPS-,（+）,（+）,31,2.瓜氨酸的合成（线粒体）,32,3、4.精氨琥珀酸和精氨酸的合成（细胞质）,33,5.精氨酸水解生成尿素（细胞质）,34,尿素的两个氨基，一个来源于氨，另一个来源于天冬氨酸；一个碳原子来源于HCO3-，共消耗4个高能磷酸键，是一个需能过程，但谷氨酸脱氢酶催化谷氨酸反应生成1分子NADH；延胡索酸经草酰乙酸转化为天冬氨酸也形成1分子NADH。两个NADH再氧化，可产生5个ATP。,总反应,35,尿素合成的调节1.食物蛋白质的影响：高蛋白饮食尿素合成速度2.CPS-的调节：精氨酸尿素合成速度N-乙酰谷氨酸激活该酶3.尿素合成酶系的调节精氨酸代琥珀酸合成酶鸟氨酸氨基甲酰转移酶（肝细胞再生时，活性）,36,高血氨症正常血氨浓度0.6mol/L血氨浓度高血氨症常见原因：肝功能严重损害尿素合成的酶缺陷,37,鸟类、爬虫排尿酸,均来自转氨,不溶于水，毒性很小，合成需要更多的能量。,提问：为什么这类生物如此排氨？,水循环太慢，保留水分同时不中毒得付出高能量代价。,高等植物，以谷氨酰胺或天冬酰胺形式储存氨，不排氨。,38,（四）-酮酸的转化,(1)合成氨基酸（合成代谢占优势时）(2)进入三羧酸循环彻底氧化分解!,(3)转化为糖及脂肪,除亮氨酸、赖氨酸外的氨基酸可由？转化为糖。,糖异生,39,碳骨架的氧化（肝脏中）,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,丙酮酸,精氨酸组氨酸谷氨酰胺脯氨酸,谷氨酸,异亮氨酸甲硫氨酸缬氨酸,苯丙氨酸酪氨酸,天冬酰胺谷氨酰胺,40,四、氨基酸的生物合成,概论,对动物来说：必需氨基酸动物体内不能合成的氨基酸，必须从外界获得才能维持正常生长发育。苯丙氨酸、色氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、苏氨酸、甲硫氨酸、赖氨酸、精氨酸、组氨酸。非必需氨基酸凡是动物体内能合成的氨基酸。对植物来说：能合成全部所需的氨基酸，可利用氨和硝酸根来合成氨基酸。对微生物来说：不同微生物合成氨基酸的能力差异很大。,41,柠檬酸循环糖酵解戊糖磷酸途径氨基酸分解途径,氨基酸合成的碳架来源：,氨基酸合成的氨基来源：,起始于无机氮，即无机氮先转变为氨气，再转变为含氮有机化合物。,42,氨基酸的分族,柠檬酸循环,-酮戊二酸,草酰乙酸,谷氨酸,天冬氨酸,脯氨酸,精氨酸,谷氨酰胺,天冬酰胺,甲硫氨酸,苏氨酸,赖氨酸,（天冬氨酸族）,（谷氨酸族）,43,糖酵解,丙酮酸,丝氨酸,半胱氨酸,甘氨酸,丙氨酸,缬氨酸,亮氨酸,甘油-3-磷酸,（丝氨酸族）,（丙酮酸族）,44,糖酵解,苯丙氨酸,色氨酸,酪氨酸,组氨酸,磷酸烯醇式丙酮酸,赤藓糖-4-磷酸,戊糖磷酸途径,戊糖磷酸途径,核糖-5-磷酸,（芳香族氨基酸）,45,无机界,有机界,N2,NH3,NO3-,氨基酸核苷酸叶绿素,蛋白质DNA、RNA多糖脂类,无机氮和有机氮的相互代谢转化,固氮作用,反硝化作用,绝大多数植物及微生物,某些微生物,同化作用生物合成,异化作用分解代谢,生物合成,分解代谢,46,生物体利用3种反应途径把氨转化为有机化合物，这些有机物进一步合成氨基酸。,1、氨甲酰磷酸合成酶催化CO2（以HCO3-的形式）及ATP合成氨甲酰磷酸，通过尿素循环合成精氨酸。2、谷氨酸脱氢酶催化-酮戊二酸还原、氨化，生成谷氨酸。3、谷氨酰胺合成酶催化谷氨酸，转化为谷氨酰胺。,47,谷AA脱氢酶（细菌）,+NH3+NADH,+NAD+H2