蛋白质代谢.ppt

生物化学 第十二章氨基酸代谢 甘 丙 缬 亮 异亮是一氨基一羧基氨基酸丝 苏是羟基氨基酸半胱 甲硫是含硫氨基酸天 谷是一氨基二羧基氨基酸 天冬酰胺和谷氨酰胺是酰胺赖和精是二氨基一羧基氨基酸苯丙和酪是芳香族氨基酸组 色 脯是杂环氨基酸 第十二章氨基酸代谢 重点 氨基酸的氧化脱氨基作用 氨基酸的非氧化脱氨基作用 氨基酸合成途径的类型 难点 氨基酸碳骨架的氧化途径 一碳单位概念 一碳单位的产生 氨基酸的生物合成 氨基酸的分解代谢 蛋白质的酶促降解 人及动物体内蛋白质处于不断降解和合成的动态平衡 成人每天有总体蛋白的1 2 被降解 更新 一 蛋白质的酶促降解 一 蛋白质降解的特性 不同蛋白的半寿期差异很大 人血浆蛋白质的t1 2约10天 肝脏的t1 2约1 8天 结缔组织蛋白的t1 2约180天 许多关键性的调节酶的t1 2均很短 二 细胞内蛋白质降解溶酶体途径 无选择地降解蛋白质泛肽 ubiguitin 途径 给选择降解的蛋白质加以标记 不依赖ATP的途径在溶酶体中进行主要降解外源蛋白 膜蛋白及长寿命的细胞内蛋白 溶酶体途径 泛肽 ubiguitin 途径 依赖ATP和泛素的途径在胞质中进行主要降解异常蛋白和短寿命蛋白 此途径在不含溶酶体的红细胞中尤为重要 蛋白质降解的泛肽途径 E1 SH E1 SH E2 SH E2 SH ATPAMP PPi E3 多泛肽化蛋白 ATP 26S蛋白酶体 20S蛋白酶体 ATP 19S调节亚基 去折叠 水解 E1 泛肽激活酶E2 泛肽载体蛋白E3 泛肽 蛋白质连接酶 ubiquitin 内肽酶 胃蛋白酶 胰蛋白酶 糜蛋白酶 弹性蛋白酶 水解蛋白质内部肽键 外肽酶 氨基肽酶 羧基肽酶 从肽链两端开始水解肽键 据水解肽键部位的不同分为两类 三 蛋白质酶的种类和专一性 消化道内几种蛋白酶的专一性 1 氨基酸代谢概况 3 氨基酸的脱羧基作用 2 氨基酸的脱氨基作用 二 氨基酸的分解代谢 4 氨的代谢去路 5 氨基酸碳骨架的代谢去路 氨基酸代谢概况 食物蛋白质 氨基酸 特殊途径 酮酸 糖及其代谢中间产物 脂肪及其代谢中间产物 TCA 鸟氨酸循环 NH4 NH4 NH3 CO2 H2O 体蛋白 尿素 尿酸 激素 卟啉 尼克酰胺衍生物 肌酸胺 嘧啶 嘌呤 次生物质代谢 CO2 胺 2 氨基酸的脱氨基作用 3 非氧化脱氨 2 氧化脱氨 1 转氨基作用 4 联合脱氨 在转氨酶的催化下 氨基酸的氨基转移到 酮酸的酮基碳原子上 结果原来的 氨基酸生成相应的 酮酸 而原来的 酮酸则形成了相应的 氨基酸 这种作用称为转氨基作用或氨基移换作用 1 转氨基作用 转氨酶 辅酶 磷酸吡哆醛PLP 特点 接受氨基的主要酮酸有 只有氨基的转移 没有氨的生成 催化的反应可逆 其辅酶都是磷酸吡哆醛 丙酮酸 酮戊二酸草酰乙酸 转氨基作用特点及意义 谷丙转氨酶 GPT 临床意义 急性肝炎患者血清GPT升高 谷草转氨酶 GOT 临床意义 心肌梗患者血清GOT升高 GPT 谷氨酸 丙酮酸 酮戊二酸 丙氨酸 GOT 谷氨酸 草酰乙酸 酮戊二酸 天冬氨酸 重要的转氨酶 谷丙转氨酶和谷草转氨酶 谷丙转氨酶 GPT 谷草转氨酶 GOT 生理意义 是体内合成非必需氨基酸的重要途径 也是联系糖代谢与氨基酸代谢的桥梁 葡萄糖 丙氨酸循环 2 氧化脱氨基作用 概念 氨基酸在酶催化下氧化脱氢生成 酮酸 同时释放出游离氨 氧化脱氨基作用包含脱氨与水解两个步骤 L 氨基酸氧化酶 活性低 分布于肝及肾脏 D 氨基酸氧化酶 活性强 但体内D 氨基酸少 L 谷氨酸脱氢酶 活性强 分布于肝 肾及脑组织 辅酶为NAD 或NADP 专一性强 只作用于谷氨酸 催化的反应可逆 氨基酸氧化脱氨主要酶 意义 联系糖代谢与氨基酸代谢 L 谷氨酸脱氢酶特性 特异性强 只催化L 谷氨酸氧化脱氨 是氨基酸直接脱去氨基活力最强的酶 别构酶 ATP NADH是其别构抑制剂 ADP是其别构激活剂 存在 动物 植物 微生物中 特别是肝 肾组织中活力最强 氨基转移作用与氧化脱氨基作用联合进行的脱氨基作用 A 转氨偶联氧化脱氨 B 转氨偶联AMP循环脱氨 3 联合脱氨作用 转氨偶联氧化脱氨 转氨酶 L 谷氨酸脱氢酶 H2O 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 骨骼肌 心肌 肝脏 脑都是以嘌呤核苷酸循环的方式为主 4 非氧化脱氨基作用 还原脱氨基作用水解脱氨基作用脱水脱氨基作用 在严格无氧的条件下 某些含有氢化酶的微生物 能用还原脱氨基方式使氨基酸脱去氨基 还原脱氨基作用 氨基酸在水解酶的作用下 产生羟酸和氨 水解脱氨基作用 L 丝氨酸和L 苏氨酸的脱氨基是利用脱水方式完成 脱水脱氨基作用 3 氨基酸的脱羧基作用 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 R CH2 NH2 PLP 醛亚胺 氨基丁酸是谷氨酸经谷氨酸脱羧酶催化脱羧的产物 是重要的神经介质 组胺可使血管舒张 降低血压 酪胺则使血压升高 胺的代谢 氨基酸脱羧形成的胺可在胺氧化酶的催化下生成醛 醛在醛脱氢酶的催化下 加水脱氢生成有机酸 有机酸再经 氧化生成乙酰CoA 乙酰CoA进入三羧酸循环 最后被氧化成CO2和H2O 4 氨的代谢去路 来源 氨基酸脱氨 胺的氧化 去路 合成尿素排出 与谷氨酸合成谷氨酰胺 合成非必需氨基酸及含氮物 经肾脏以铵盐形式排出 不同动物排泄氨的方式 动物方式水生动物氨爬虫类尿酸两栖类尿素鸟类尿酸哺乳类尿素 氨的毒性 血液中1 的氨就可引起中枢神经系统中毒 高浓度的氨使TCA中间产物 酮戊二酸转变成L Glu 而导致TCA无法运转 以上反应还使NADPH大量消耗 严重地影响需要还原力 NADPH H 反应的正常进行 谷氨酰胺是中性无毒物质 容易透过细胞膜 是氨的主要运输形式 也是体内氨的储存形式 氨的转运 A 谷氨酰胺的运氨作用 尿素 铵盐等 脑 肌肉 肝 肾 临床上用谷氨酸盐降低血氨 谷氨酰胺 谷氨酸 Asp Asn H2O NH3 L 天冬酰胺酶 白血病细胞不能 临床上用此酶分解血的Asn治疗白血病 COOH CH 2 CHNH 2 COOH CONH 2 CH 2 CHNH 2 COOH B 丙氨酸 葡萄糖循环 实现了氨的无毒转运 肝组织为肌肉活动提供能量 C 尿素的形成 在排尿动物体内由NH3合成尿素是在肝脏中通过一个循环机制完成的 这一个循环称为尿素循环 又称鸟氨酸循环 鸟氨酸循环 分为三个步骤 a 瓜氨酸的生成氨和二氧化碳 来源于糖代谢 在氨基甲酰磷酸合成酶作用下生成氨基甲酰磷酸 再在鸟氨酸氨基甲酰转移酶作用下 将氨基甲酰转移给鸟氨酸生成瓜氨酸 整个反应在线粒体内进行 尿素循环 鸟氨酸循环 b 精氨酸的生成线粒体内合成的瓜氨酸穿过线粒体膜转运到细胞液中 在精氨酸代琥珀酸合成酶和精氨酸代琥珀酸裂解酶作用下生成精氨酸 尿素循环 ASP 线粒体 细胞质 鸟氨酸循环 c 精氨酸水解生成尿素精氨酸在精氨酸酶催化下生成尿素和鸟氨酸 精氨酸酶专一性很强 只对L 精氨酸有作用 存在于排尿素动物的肝脏中 产生的鸟氨酸又可穿过线粒体膜进入线粒体中 参与循环 尿素循环示意图 1 主要器官 肝脏 肝细胞线粒体和胞浆 CO2 2NH3 其中1分子来自于天冬氨酸 3个ATP的4个高能磷酸键 4 生理意义 是体内氨的主要去路 解氨毒的重要途径 3 总反应方程式 2 原料 合成1分子尿素需 尿素合成小结 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 生酮兼生糖氨基酸 3 氧化供能生成CO2和H2O 5 氨基酸碳骨架的分解代谢 生糖氨基酸 凡能生成丙酮酸 酮戊二酸 琥珀酸 延胡索酸 草酰乙酸的a a 都称为生糖a a 它们都能生成Glc 如Asp Asn Ser Gly Thr Ala Cys Glu Gln His Arg Pro Met 生酮氨基酸 Leu Lys 在分解过程中转变为乙酰乙酰CoA 后者在动物肝脏中可生成乙酰乙酸和 羟丁酸 Phe Tyr Ile Trp是生酮兼生糖a a 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 异亮氨酸甲硫氨酸缬氨酸苏氨酸 葡萄糖 柠檬酸 一碳基团 在代谢过程中 某些化合物 如氨基酸 可以分解产生具有一个碳原子的基团 不包括CO2 称为一碳基团 一碳基团的转移除了和许多氨基酸的代谢直接有关外 还参与嘌呤和胸腺嘧啶及磷脂的生物合成 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 一碳基团 一碳基团的转移由相应的一碳基团转移酶催化 其辅酶为四氢叶酸 THF 一碳基团和氨基酸代谢 叶酸和四氢叶酸 FH4或THFA 叶酸 N5 N10 CH2 FH4 一碳基团的来源与转变 S 腺苷甲硫氨酸 N5 CH3 FH4 N5 N10 CH2 FH4 N5 N10 CH FH4 N10 CHO FH4 N5 N10 CH2 FH4还原酶 N5 N10 CH2 FH4脱氢酶 环水化酶 组氨酸 参与甲基化反应 胆碱 肌酸 肾上腺素等 为胸腺嘧啶合成提供甲基 参与嘌呤合成 FH4 FH4 FH4 HCOOH H2O NAD NDAH H NAD NDAH H H 参与嘌呤合成 丝氨酸甘氨酸 三 氨基酸的合成代谢 1 由a 酮酸经还原性氨基化作用而成2 a 酮酸经氨基转移作用可产生氨基酸3 由氨基酸的相互转化 必需氨基酸的概念 Thr Val Leu Ile Met Lys Phe Trp His Arg 凡是机体不能自己合成 必需来自外界的氨基酸 称为必需氨基酸 人的必需氨基酸 1 由a 酮酸经还原性氨基化作用而成 碳源 氨源 自然界的氮素循环 氨源 利用生物固氮合成氨有硝酸盐和亚硝酸盐合成氨由含氮有机物分解而来 生物固N的化学本质 硝酸还原作用 硝酸还原作用的化学本质 植物 微