蛋白质酶促降解与氨基酸代谢

蛋白质的酶促降解及氨基酸代谢 第七章 第七章蛋白质的酶促降解及氨基酸代谢 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基酸的生物合成 第一节蛋白质的酶促降解 一 水解蛋白质的酶的种类和专一性 蛋白酶 氨肽酶 羧肽酶 水解肽链内部肽键 对形成肽键的氨基酸残基有一定专一性 分别从氨基端和羧基端逐个水解肽键 蛋白质降解对于细胞 有机体的生长发育及适应内外环境变化具有重要意义 基因突变 生物合成误差 自发变性和疾病等可导致反常蛋白产生 通过降解具有重要生理功能的酶蛋白 对其调控的过程进行精确 快速的调节 维持体内AA代谢库的平衡 防御机制组成部分 蛋白质前体的裂解加工 2 蛋白酶降解的生物学意义 3 胞内蛋白质降解系统 细胞内两个最重要的蛋白质降解系统 溶酶体系统 酸性系统 主要水解长寿命蛋白和外来蛋白 无选择性 不需要能量 泛素系统 碱性系统 主要水解短寿命蛋白和反常蛋白 细胞质与细胞核中 通过降解众多重要的蛋白 参与多条信号转导途径 有选择性 消耗能量 20S蛋白酶体 ATP 19S调节亚基 E1 泛素活化酶E2 泛素结合酶E3 泛素连接酶 泛素系统 泛素 76aa组成的多肽 26S蛋白酶体 第七章蛋白质的酶促降解及氨基酸代谢 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基酸的生物合成 第二节氨基酸的分解与转化 二 脱羧基作用 三 氨基酸分解产物的转化 一 脱氨基作用 一 氨基酸的脱氨基作用 1 氧化脱氨基作用2 转氨基作用3 联合脱氨基作用 第二节氨基酸的分解与转化 1 氧化脱氨基作用 一 氨基酸的脱氨基作用 第二节氨基酸的分解与转化 氨基酸在酶的催化下脱去氨基生成相应酮酸的过程 2 转氨基作用 氨基酸与 酮酸之间的氨基转移反应 氨基酸 酮酸 酮酸 氨基酸 转氨酶 辅基 磷酸吡哆醛 谷丙转氨酶 GPT 和谷草转氨酶 GOT 谷丙转氨酶 GPT 谷草转氨酶 GOT 1 除脯 羟脯 甘 苏 赖氨酸外 其余的 氨基酸都可参加转氨基作用 2 转氨酶的辅基只有一种 磷酸吡哆醛 PLP 作为氨基的传递体 转氨酶 谷氨酸脱氢酶 H20 NAD NH3 NAD P H 酮酸 氨基酸 酮戊二酸 L 谷氨酸 3 转氨酶与谷氨酸脱氢酶联合脱氨基作用 第二节氨基酸的分解与转化 二 脱羧基作用 三 氨基酸分解产物的转化 一 脱氨基作用 Trp 5 羟色胺Orn 腐胺Lys 尸胺 1 直接脱羧基作用 氨基酸在脱羧酶作用下 发生脱羧反应生成胺类化合物 胺类很多具有活跃的生理功能 有刺激细胞分裂 生长和防止衰老的作用 2 羟化脱羧基作用 酪氨酸酶 多巴脱羧酶 第二节氨基酸的分解与转化 二 脱羧基作用 三 氨基酸分解产物的转化 一 脱氨基作用 1 氨的代谢转变 1 重新生成氨基酸NH3与 酮酸发生氨基化反应重新生成氨基酸 2 谷氨酰胺和天冬酰胺的生成 3 生成铵盐 与柠檬酸 苹果酸 草酰乙酸等生成铵盐 保持细胞内正常的pH 主要在植物中 4 尿素的生成 鸟氨酸循环 尿素循环 在哺乳动物体内 氨的主要去路是在肝脏中合成尿素并随尿排除体外 部分植物也能合成尿素 鸟氨酸循环 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 ATP AMP PPi H2O 2ATP CO2 NH3 H2O 2ADP Pi 线粒体 尿素 2 1 3 4 5 Pi 氨甲酰磷酸合成酶 鸟氨酸转氨甲酰基酶 精氨琥珀酸合成酶 精氨琥珀酸裂解酶 精氨酸酶 H2N CH2 3 CH COOH NH 酮戊二酸 总反应式 NH3 CO2 3ATP Asp 2H2O 尿素 2ADP 2Pi AMP PPi 延胡索酸 1 合成新氨基酸 三 氨基酸降解产物的去路 2 酮酸的代谢转变 酮戊二酸 延胡索酸 草酰乙酸 丙酮酸 乙酰CoA 乙酰乙酸 PEP 葡萄糖 脂肪酸 3 氧化成CO2和H2O 生糖氨基酸 能生成丙酮酸或者柠檬酸循环中间产物的氨基酸 生酮氨基酸 能生成乙酰CoA或者乙酰乙酸的氨基酸 只有Leu是纯粹生酮的 生糖兼生酮氨基酸 第七章蛋白质的酶促降解及氨基酸代谢 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基酸的生物合成 第三节氨基酸的生物合成 一 氨的来源二 氨的同化三 氨基酸的生物合成四 一碳基团代谢 一 NH3的来源 第三节氨基酸的生物合成 植物 生物固氮 NO3 还原 含N有机物分解 生物固氮 微生物 藻类及与高等植物共生的微生物通过自身的固氮酶复合物把分子氮变成氨的过程 动物 主要来源是AA的脱氨基作用 此外嘌呤 嘧啶的分解也生成氨 一 氨的来源二 氨的同化三 氨基酸的生物合成四 一碳基团代谢 第三节氨基酸的生物合成 二 氨的同化 第三节氨基酸的生物合成 1 谷氨酸合成途径 2 氨甲酰磷酸的合成 生物固氮和硝酸盐还原形成了无机NH3 必须进一步被同化转变为含氮有机化合物 二 氨的同化 第三节氨基酸的生物合成 1 谷氨酸合成 生物体内谷氨酸主要是通过谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合酶这条双酶途径合成的 氨甲酰激酶或氨甲酰磷酸合成酶 Mg2 二 氨的同化 第三节氨基酸的生物合成 2 氨甲酰磷酸的生成 氨甲酰磷酸 第三节氨基酸的生物合成 一 氨的来源二 氨的同化三 氨基酸的生物合成四 一碳基团代谢 1 氨基酸生物合成与转氨基作用通过谷氨酰胺合成酶 谷氨酸合酶途径 NH3同化生成谷氨酸 然后再通过转氨基作用 将NH3转移给其他 酮酸合成相应的氨基酸 谷氨酸作为氨基的转换站 三 氨基酸的生物合成 第三节氨基酸的生物合成 2 各族氨基酸的合成 根据氨基酸合成的碳架来源不同 将氨基酸分为若干族 同一族里的氨基酸具有共同的碳架来源 碳架主要来源于糖酵解 TCA循环 PPP途径 乙醛酸循环等途径代谢中间产物 谷氨酸族 天冬氨酸族 丙氨酸族 丝氨酸族 His和芳香族 各族氨基酸的合成 第三节氨基酸的生物合成 一 氨的来源二 氨的同化三 氨基酸的生物合成四 一碳基团代谢 4 1一碳基团 一碳单位 的概念 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 CH NH亚氨甲基H CO 甲酰基 CH2OH羟甲基 CH 次甲基 CH2 亚甲基 CH3甲基 第三节氨基酸的生物合成 四 一碳基团代谢 4 2一碳基团和氨基酸代谢 Ser His Gly Trp都可以作为一碳基团的供体 一碳基团转移酶的辅酶 THF FH4在专一性的一碳基团转移酶作用下 携带着一碳基团的四氢叶酸可将一碳基团转移给其