蛋白质的降解与氨基酸代谢

1、第九章 蛋白质的降解与氨基酸代谢,一、蛋白酶（肽链内切酶,作用于肽链内部的肽键。e.g. 胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝蛋白酶、枯草杆菌蛋白酶、弹性蛋白酶、木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶,二、肽酶（肽链外切酶,又称肽链端解酶，只作用于多肽链末端，依次将AA一个一个、或两个两个地从肽链水解下来。 1、二肽酶：专门水解二肽。 2、氨肽酶：专一作用于氨基末端的肽键。 3、羧肽酶：专一作用于羧基末端的肽键,第二节 氨基酸的降解与转化,第九章 蛋白质的降解与氨基酸代谢,氨基酸代谢概况,一、脱氨基作用,1. 氧化脱氨基作用（主要方式） 指AA在酶作用下先脱去两个H形成亚氨基酸，亚氨基酸再自动与水反应生成a-酮酸和氨（N

2、H4+）的过程。 L-氨基酸氧化酶：辅基为FMN，最适pH为10； D-氨基酸氧化酶：辅基为FAD，分布广活性强,谷氨酸脱氢酶（GDH）：普遍存在于动植物和微生物体内，无需氧气，活性和专一性都很强，且只对L-谷氨酸起催化作用,此酶是一个结构很复杂的别构酶。ATP、GTP、NADH可抑制其活性；ADP、GDP及某些AA可激活其活性。因此当ATP、GTP不足时，Glu的氧化脱氨会加速进行，有利于AA分解供能,2. 转氨基作用 指-AA和-酮酸间由转氨酶催化的氨基转移反应。 转氨作用是肝外组织中AA脱氨的重要方式，除Gly、Lys、Thr、Pro外，其它AA都能参与转氨基作用。 体内转氨酶种类繁多，

3、其辅酶均为磷酸吡哆醛；大多数转氨酶优先利用-酮戊二酸作为氨基受体,在大多数动物组织细胞中，谷草转氨酶的含量最高，活性最大；且Asp是合成尿素时氮的供体，通过转氨作用解决氨的去向,正常情况下血清中转氨酶活性很低，但在心脏和肝脏中则很高；当心脏或肝脏受损时，大量的转氨酶流入血清，会引起血清中转氨酶活性升高，可依据这一变化来诊断肝炎,3. 联合脱氨基作用 指AA不直接氧化脱氨，而是先与-酮戊二酸通过转氨作用生成相应的-酮酸和谷氨酸，谷氨酸再氧化脱氨的过程。 单靠转氨基作用不能最终脱掉氨基，单靠氧化脱氨基作用也不能满足机体脱氨基的需要，因为只有Glu脱氢酶活力最高，其余L-氨基酸氧化酶的活力都低,谷氨

4、酸脱氢酶联合脱氨基作用：合成非必需AA的主要途径；也是肝、肾等组织的主要脱氨途径,嘌呤核苷酸循环联合脱氨基作用,4. 非氧化脱氨基作用 直接脱氨基作用；（氨解酶催化Phe、Tyr） 还原脱氨基作用； 水解脱氨基作用； 脱水脱氨基作用； 脱巯基脱氨基作用； 氧化还原脱氨基作用,5. 脱酰氨作用,二、脱羧基作用,体内部分L-AA可在脱羧酶作用下，脱羧生成相应的一级胺。生物体内广泛存在脱羧酶，其辅酶为磷酸吡哆醛，但是His脱羧酶无需要辅基（生成组胺）。脱羧酶的专一性很高，一般一种AA对应一种脱羧酶,直接脱羧基作用,氧化脱羧基作用,多巴进一步氧化可生成聚合物黑素。人体皮肤的表皮基底层及毛囊中存在黑素细

5、胞，能将酪氨酸转变为黑素，使皮肤和毛发呈现黑色。 *帕金森病人因中枢神经递质多巴胺的减少表现出颤抖等症状,三、氨基酸降解产物去路,1. NH3的去路 再生为氨基酸：组织细胞中碳水化合物代谢旺盛时，氨可与碳水化合物生成的-酮酸发生氨基化反应重新生成氨基酸。虽然通过脱氨基作用产生的氨再用来合成AA时并不能增加AA的数量，但却能改变AA的种类 。 生成酰胺：生成Gln和Asn是生物体贮藏和运输氨的主要形式，也是解除氨毒害的最主要途径。另一方面还可作为蛋白质合成的原料。 生成铵盐：有些植物组织中含有大量有机酸，如柠檬酸、异柠檬酸、苹果酸、酒石酸和草酰乙酸等，氨可以和之结合生成铵盐，以保持细胞内正常的p

6、H。 生成其它含氮物质：如嘧啶类化合物 。 生成尿素（鸟氨酸循环，urea cycle）：哺乳动物体内大部分氨在肝脏中转变为尿素，再经由尿液排出体外,鸟氨酸转 氨甲酰酶,谷氨酸脱氢酶,氨甲酰磷酸合酶I,精氨琥珀酸 合成酶,精氨琥珀酸 裂解酶,精氨酸裂酶,血氨的转运（肝外肝脏,谷氨酰胺的运氨作用：Gln无毒，易透过细胞膜，是氨的主要运输形式,丙氨酸-葡萄糖循环：肌肉中糖酵解提供丙酮酸；肝中，丙酮酸又可生成Glc。肌肉运动产生大量的氨和丙酮酸，两者都要运回肝脏进一步转化，而以Ala的形式运送，一举两得,丙氨酸-葡萄糖循环,2. -酮酸（C架）的去路 再生为氨基酸：脱氨基的逆反应 。 进入TCA：彻

7、底氧化为CO2和H2O，产生能量。 转变为糖和脂肪：大多数AA在体内可转变为糖，称为生糖AA；生糖氨基酸可降解为-酮戊二酸、琥珀酰CoA、草酰乙酸、丙酮酸等糖代谢中间物。另一些AA则在体内能转变为酮体，称为生酮氨基酸，如Leu、Lys等。既能生成糖又能生成酮体的AA称为生糖兼生酮AA，如Phe 、Tyr等,3. 胺的去路 胺类氧化：在胺氧化酶催化下生成醛，再氧化为FA，最终生成CO2和H2O,转变为其它含氮物质 ：如Ser脱羧后生成乙醇胺再转变为胆碱,H2N-CH2-CH2-OH,CH3)3N+-CH2-CH2-OH,Cholamine,Choline,第三节 氨和氨基酸的生物合成,第九章 蛋

8、白质的降解与氨基酸代谢,一、氮素循环,二、生物固氮,指大气中的分子氮在某些微生物体内固氮酶的作用下还原为NH3，然后再被植物吸收，用于合成氨基酸及其它含氮化合物的过程。 生物固氮反应在常温常压下进行，是氮素循环的重要环节，为氨的主要来源，每年自然界生物固氮总量达到2亿吨，远远超过工业固氮（Fe作催化剂，450，2030MPa,1. 固氮生物 自生型：鱼腥藻、念珠藻（利用光能）；巴斯德梭菌、固氮菌（利用化学能） 共生型：根瘤菌、红萍,2. 固氮的化学 固氮酶复合体（两个组分均含有铁硫蛋白） 还原酶组分（铁蛋白）：二聚体，给另一组分提供强还原力的电子； 固氮酶组分（钼铁蛋白）：22，利用高能电子把

9、N 2还原为NH4+。 固氮反应 固氮：N2 + 6H+ + 6e 2NH3 放氢：2H3O+ + 2e H2 + 2H2O 固氮条件 充足的ATP；强还原剂（还原态铁氧蛋白）；厌氧环境。 固氮酶的放氢反应：固氮酶能同时或单独催化H+还原为H2，因此H+是N2的竞争性抑制剂。 可逆性氢酶的放氢反应：除去过剩的还原力，保证细胞正常生理活动；无需ATP，受CO抑制。 单向性氢酶的放氢反应：需ATP，受KCN抑制,三、硝酸还原作用,植物的根系可吸收土壤中的硝酸态氮和铵态氮，铵态氮可直接用于合成AA，但硝酸态氮必须还原成氨才能被植物利用,四、氨基酸的一般合成途径,1. 氨的同化 生物固氮和硝酸还原生成无机态氨，氨很快又可转变成含氮有机化合物，这一过程称为氨的同化。 谷氨酸生成途径 谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合酶途径：主要途径,谷氨酸脱氢酶途径：谷氨酸脱氨生成a-酮戊二酸的逆过程,氨甲酰磷酸生成途径,2. 转氨基作用 转氨酶催化可逆反应，即在AA分解代谢和合成代谢中均起作用。谷氨酸是氨基的转换站，生物体内任一条途径合成的谷氨酸，经转氨基后可得到各种AA,五、各种氨基酸的生物合成,1. 丝氨酸族 3种：Ser、Gly、Cys,2. 丙氨酸族 3种：Ala、Val、Leu,3. 谷氨酸族 4+1种：Glu、G