东北师范大学生物化学-第十章氨基酸代谢.ppt

第十章蛋白质的降解和氨基酸代谢 蛋白质的酶促降解 本章内容 氨基酸的分解代谢 氨基酸合成代谢 排除那些不正常的蛋白质 它们一旦积累 将对细胞有害 蛋白质有自己的存活时间 短到几分钟 长到几周 通过排除积累过多的酶和调节蛋白使细胞代谢的井然有序得以维持 细胞总是不断的从氨基酸合成蛋白质 又把蛋白质降解为氨基酸 蛋白质的不断更新具有非常重要的意义 一蛋白质的酶促降解 二 内源蛋白质的降解 一 外源蛋白质的降解 一 外源蛋白质的降解 细胞外途径 1蛋白质的消化 2氨基酸的吸收需要载体 耗能 有的还需要钠 将细胞外的氨基酸转入细胞内 二 内源蛋白质的降解 1溶酶体的蛋白质降解途径 溶酶体内pH为5在营养充足的细胞中 蛋白质的降解无选择性 饥饿细胞中 进行选择性降解提供必须的营养 具组织特异性 如发生在肝 肾 而不发生在脑 睾丸 许多正常和病理过程中均伴有溶酶体的增加 二 内源蛋白质的降解 1溶酶体的蛋白质降解途径 2泛肽介导的蛋白质降解途径 ATP依赖的蛋白质水解体系 需要泛肽 能量 发现 未成熟的红细胞可选择性的降解非正常的蛋白质 2004年诺贝尔化学奖 泛肽 76个氨基酸组成的蛋白质单体 广泛存在 序列高度保守 人和酵母只有3个氨基酸不同 氨基酸代谢的基本情况 苯蛋苏缬亮赖色异 氨基酸代谢的基本情况 必需氨基酸 苯蛋苏缬亮赖色异 机体没有专一的器官贮存氨基酸 蛋白质的酶促降解 本章内容 氨基酸的分解代谢 氨基酸合成代谢 二氨基酸的分解代谢 大部分氨基酸在肝脏中进行分解代谢 二氨基酸的分解代谢 一 脱氨基作用 氧化脱氨 转氨基作用 联合脱氨 主要方式 非氧化脱氨 二氨基酸的分解代谢 一 脱氨基作用 氧化脱氨 转氨基作用 联合脱氨 主要方式 非氧化脱氨 二氨基酸的分解代谢 一 脱氨基作用 1 氧化脱氨基作用 NH2 CHRCOOH 氨基酸氧化酶 NH CRCOOH 2H 脱氢 NH CRCOOH H2O RCOCOOH NH3 脱氨 2H O2 H2O2 2H2O2 2H2O O2 L 氨基酸氧化酶 D 氨基酸氧化酶 L 谷氨酸脱氢酶 分布不广泛 最适pH为10 在生理条件下活力低 辅酶为FMN或FAD 只催化L 氨基酸氧化脱氨 分布广泛 生理条件下活力高 辅酶为FAD 只催化D 氨基酸氧化脱氨 L 谷氨酸脱氢酶 L 谷氨酸脱氢酶 主要催化谷氨酸的合成 分布分布广泛 生理条件下活力高 L 谷氨酸脱氢酶的特点 别构酶 其辅酶为NADH或NADPH 只催化L 谷氨基酸氧化脱氨 2 转氨基作用 除Lys Thr Gly Pro 转氨酶 2 转氨基作用 除Lys Thr Gly Pro 转氨酶 谷丙转氨酶 肝脏活力强 谷草转氨酶 心脏活力强 转氨酶的辅酶 磷酸吡哆醛 磷酸吡哆醛 磷酸吡哆醇 磷酸吡哆胺 转氨酶的辅酶 磷酸吡哆醛 磷酸吡哆醛 磷酸吡哆醇 磷酸吡哆胺 转氨酶广泛存在动植物和微生物 转氨作用的特点 辅酶为磷酸磷酸吡哆醛 甘氨酸 赖氨酸 苏氨酸和脯氨酸不参加转氨基作用 反应是可逆的 3 联合脱氨基作用 1 转氨酶和L 谷氨酸脱氢酶联合催化 酮戊二酸是一种氨基传递体 分布广泛 犹在肝 肾中含量丰富 但不是所有组织的主要脱氨方式 联合脱氨基作用的特点 由L 谷氨酸脱氢酶和转氨酶联合催化 联合脱氨反应是可逆的 3 联合脱氨基作用 2 嘌呤核苷酸循环 骨骼肌和心肌等组织L Glu脱氢酶含量低但含有丰富的腺苷酸脱氨酶 腺苷酸琥珀酸合成酶 腺苷酸琥珀酸裂解酶 主要早骨骼肌 心肌等组织中进行 嘌呤核苷酸循环的特点 由腺苷酸脱氨酶催化 联合脱氨是不可逆反应 把氨基酸代谢与核苷酸代谢联系起来 4非氧化脱氨基作用 脱水脱氨基 脱硫化氢脱氨基 直接脱氨基 5脱酰氨基作用 动植物内氨的储运形式 二 脱羧基作用 氨基酸脱羧酶的专一性很高 氨基酸脱羧酶的辅酶为磷酸吡哆醛 组氨酸脱羧酶不需要辅酶 脱羧基作用可生成有重要生理功能的胺 重要的神经递质 降压作用 重要的神经递质使血管收缩 三 氨基酸分解产物的代谢 NH3 酮酸 CO2 由肺呼出 胺 RCH2NH2 在酶的作用下转变为其它物质 三 氨基酸分解产物的代谢 氨中毒 血液中1 的氨即可引起中枢神经系统的中毒 症状 语言混乱 视力模糊 机体震颤 昏迷甚至死亡 高浓度的氨为什么会引起中毒现象 氨的去路 1 合成非必需氨基酸 3 排泄 2 合成谷氨酰胺 合成尿素或尿酸 极少直接随尿液排出 三 氨基酸分解产物的代谢 环境条件可以影响生物的物质代谢 高浓度的氨为什么会引起中毒现象 1 尿素的合成 1 氨的代谢转变 氨基甲酰磷酸合成酶 一种在线粒体中参与尿素的合成 一种在细胞质中参与嘧啶的从头合成 肝脏是合成尿素的主要器官 肾脏是排出尿素的主要器官 尿素合成的特点 主要在肝脏的线粒体和胞液中进行 一分子尿素需消耗4个高能磷酸键 精氨琥珀酸合成酶是尿素合成的关键酶 尿素分子中的两个氮原子 一个来源于NH3 一个来源于天冬氨酸 葡萄糖 丙氨酸循环 2 氨在血液中的运输 谷氨酰胺的运氨作用 脑和肌肉组织 主要在肝脏 合成尿素 肾脏 以铵盐形式排除体外 NH3 2 氨在血液中的运输 2 酮酸的代谢转变 1 再合成氨基酸 非必需氨基酸 2 转变为糖或脂肪 3 氧化成CO2和H2O 1 再合成氨基酸 在动物体内辅酶为NAD 在植物体内辅酶为NADP 非必需氨基酸由相应的 酮酸氨基化生成八种必需氨基酸中 除赖氨酸和苏氨酸外其余六种亦可由相应的 酮酸加氨生成 但和必需氨基酸相对应的 酮酸不能在体内合成 所以必需氨基酸依赖于食物供应 2 转变为糖或脂肪 生酮氨基酸 生糖氨基酸 生糖兼酮氨基酸 中间产物大多为丙酮酸 草酰乙酸 酮戊二酸 琥珀酰辅酶A 中间产物大多为乙酰辅酶A 乙酰乙酸 3 氧化成CO2和H2O 氨基酸碳骨架进入三羧酸循环途径 必需氨基酸 非必需氨基酸和生糖氨基酸 生酮氨基酸的关系 生酮氨基酸LysLeu 生酮兼生糖氨基酸Tyr 酪 Phe 苯 Ile 异 Trp 色 生糖氨基酸 非必需氨基酸 10 半必需氨基酸 HisArg 必需氨基酸 8 Phe Met Thr Val Leu Lys Trp Ile 三氨基酸合成代谢 一 氨基酸合成途径类型 许多氨基酸生物合成都与机体内的几个代谢途径相关 可以将氨基酸生物合成相关代谢途径的中间产物 看作氨基酸合成的起始物质 Gln 酮戊二酸 Glu Pro 羟脯氨酸 鸟氨酸 瓜氨酸 Arg 共同碳架 酮戊二酸 TCA GluGlnProArg 1 酮戊二酸衍生类型 Asn OAA Asp Lys MetThr Ile 共同碳架 草酰乙酸 TCA AspAsnThrMetIleLys 2 草酰乙酸衍生类型 3 丙酮酸衍生类型 Ala丙酮酸Val 酮异戊酸 酮异己酸 Leu 共同碳架 丙酮酸 EMP AlaValLeuIle 酮 甲基戊酸 IIe Gly3 P 甘油酸 Ser Cys 共同碳架 3 P 甘油酸 EMP SerGlyCys 4 甘油酸 3 磷酸衍生类型 5 赤藓糖 4 磷酸和烯醇丙酮酸磷酸衍生类型 4 P 赤藓糖Trp 磷酸烯醇式丙酮酸 莽草酸 分枝酸 Phe Tyr 合成芳香族氨基酸 莽草酸途径 His合成的碳架 5 P 核糖 HMP ATP Glu Gln 6 组氨酸生物合成 二 一碳单位代谢 某些氨基酸在代谢过程中生成含有一个碳原子的基团 经过转移参与生物合成过程 含有一个碳原子的基团称为一碳单位 四氢叶酸 1一碳单位的载体 S 腺苷同型半胱氨酸 四氢叶酸 活性部位是N5 N10 1一碳单位的载体 2一碳单位的来源 3一碳单位和含硫氨基酸的关系 S 腺苷蛋氨酸 甲基转移酶 蛋氨酸是体内重要的甲基供体 S 腺苷 蛋氨酸是其活化形式 S 腺苷蛋氨酸循环 肾上腺素 胆碱 肌酸 核酸 蛋氨酸的甲基只能由少数反应供给 甲硫氨酸的特点 是必需氨基酸 S 腺苷甲硫氨酸是其活化形式 是体内最主要的甲基供体 4一碳单位的作用 将氨基酸代谢与核苷酸代谢联系起来 见核苷酸代谢部分 SAM提供甲基可参与体内多种物质合成 例如肾上腺素 胆碱 胆酸等 儿茶酚胺的合成 三 氨基酸与某些重要的生物活性物质 巴金森病 Parkinson 多巴胺 去肾上腺素 肾上腺素在中枢神经系统中起重要作用 三 氨基酸与某些重要的生物活性物质 巴金森病 Parkinson 巴金森氏病基本上是一种退化性的神经系统疾病 多发生在老年人身上 一般发病在55岁左右 虽然最早的病例可出现在40岁左右的成年人 但毕竟不多 10 此种病在亚洲人及黑人较少 欧美白人较多 最有名的例子就是美国前总统Regan先生 巴金森氏病是由不明原因的脑神经系统退化所引起 另外所谓的巴金森氏症 Parkinsonism 则可由 1 病毒感染破坏脑特定部份而引起或2 不当服用药物 尤其是阻断Dopamine多巴胺的药物 如 Phenothiazine Reserpine 以及治疗精神病的药物如 Haloperidol thioridazine Valproate等 另胃药Metoclopramide也可引起 三 氨基酸与某些重要的生物活性物质 巴金森病 Parkinson 巴金森氏病是所有运动中最常見的疾病之一 1817年由英国的詹姆士 巴金森先生所发现并命名 患者有明显的肢体顫抖現象 肌肉关节僵硬 无力 行动会逐渐变得缓慢 脸部也会逐渐变得无表情 由于病患的症