2014氨基酸代谢123

1、,第九章 蛋白质的酶促降解和氨基酸代谢,食物蛋白质,人体氨基酸代谢概况,第一节蛋白质的酶促降解 第二节氨基酸的分解 第三节氮素循环 第四节氨基酸的生物合成,第八章,第一节 蛋白质的酶促降解,一、蛋白质在消化道中的降解胃降解成肽段小肠降解成氨基酸并吸收从小肠毛细血管进入肝脏代谢二、蛋白质在细胞中的降解1、溶酶体中降解蛋白质（pH5，含50多种蛋白酶，吞噬，通常非选择性降解）2、细胞质中泛素降解途径,2、细胞质中泛素降解途径,ATP依赖的选择性降解,泛素降解途径基本元素,76个氨基酸组成的泛素（Ubiquitin） E1泛素激活酶（ubiquitin activating enzyme） E2泛素

2、载体蛋白（ubiquitin carrier protein） E3泛素连接酶（ubiquitin protein ligase） 26S蛋白酶体（protesome）,E1以ATP依赖的方式与76个氨基酸组成的泛素（Ub） C端形成一个硫酯共价键以激活Ub，并将其转移给E2。随后E2以多种方式把Ub传递并共价结合到 E3连接酶特异性识别的底物上。,异肽键,多泛素化降解,这条途径分为两个支路：一是底物的泛素化标记完成，单泛素化标记只对底物活性产生影响，但不发生降解； 二是通过以上的反复过程，对底物进行多泛素化标记，进而通过Ub/26S途径（the ubiquitin/26S proteasom

3、e pathway）降解蛋白质或者只影响底物的亚细胞定位或活性。,第二节 氨基酸的分解,一、脱氨基作用 二、脱羧基作用 三、氨的去向-尿素循环 四、氨基酸碳骨架的代谢 五、一碳单位代谢,氧化脱氨基作用 转氨基作用 联合脱氨基作用（主要）,一、脱氨基作用（deamination）,1、转氨基作用（transamination）,指 - 氨基酸与酮酸之间的氨基转移作用。,转氨酶的辅酶是PLP和PMP,L-谷氨酸脱氢酶,2、氧化脱氨基,L-谷氨酸脱氢酶,A生物体内最主要的氨基酸脱氢酶。 B既能以 NAD+ 作为辅酶（脱氨基），也能以 NADPH 作为辅酶（同化氨）。 C虽然催化的反应是可逆的，但主要

4、参与氨基酸的降解 D.广泛存在于植物、动物、微生物。,3、联合脱氨基作用(最重要的脱氨基作用),以谷氨酸脱氢酶为核心,以嘌呤核苷酸循环为核心,二、脱羧基作用,1、直接脱羧作用,氨基酸脱羧酶的专一性很高，一般是一种氨基酸一种脱羧酶，而且只对L-氨基酸起作用。 机体内部分氨基酸直接脱羧，形成一级胺。 动物脑中富含L-谷氨酸脱羧酶，产生的-氨基丁酸是重要的神经递质。,2、羟基化脱羧,以谷氨酸脱氢酶为核心,Arvid Carlsson确定多巴胺为脑内信息传递者的角色使他赢得了2000年诺贝尔医学奖。多巴胺是一种神经传导物质，用来帮助细胞传送脉冲的化学物质。这种脑内分泌主要负责大脑的情欲，感觉，将兴奋及

5、开心的信息传递，也与上瘾有关。,热恋期 多巴胺 “激情” 多巴胺的强烈分泌，会使人的大脑产生疲倦感，所以大脑只好让那些化学成分自然新陈代谢，这样的过程可能很快，也可能持续到三四年的时间。,在正常人体中，酪氨酸在酪氨酸酶的催化下形成多巴，既而形成黑色素。如果体内的酪氨酸合成缺陷，就会导致黑色素的缺乏。,脱羧基作用：,谷氨酸 -氨基丁酸 色氨酸 吲哚乙酸 丝氨酸 乙醇胺 胆碱 赖氨酸 戊二酸（ 尸胺） 鸟氨酸 丁二胺（腐胺）,三、氨的去向-尿素循环,1、线粒体内合成氨甲酰磷酸（消耗2ATP）,2 线粒体内由鸟氨酸合成瓜氨酸,鸟氨酸转氨甲酰酶,细胞质内由瓜氨酸和天冬氨酸合成精氨酸代琥珀酸（消耗ATP

6、）,4 精氨酸代琥珀酸在裂解酶催化下生成精氨酸和延胡索酸,细胞质内精氨酸在精氨酸酶的作用下 水解为尿素和鸟氨酸,精氨酸酶,精氨酸代琥珀酸合成酶,裂解酶,尿素的两个N来自哪里？,尿素循环共消耗四个高能磷酸键,尿素循环小结,哺乳动物尿素合成的部位是肝脏，分泌进入血液，汇集到肾脏，从尿中排出。 尿素的两分子氮，一分子来自氨，另一分子来自天冬氨酸。 延胡索酸、草酰乙酸、天冬氨酸将尿素循环和柠檬酸循环联系起来。,葡萄糖-丙氨酸循环,葡萄糖-丙氨酸循环的作用是将氨以无毒的丙氨酸 运入肝脏，又为肌肉提供葡萄糖。,不同生物排氨方式不同,原生动物、线虫、鱼类、两栖类：排氨动物 鸟类、陆生爬虫类：排 尿酸动物 绝

7、大多数陆生动物：排 尿素动物 植物：把多余的氨储存在酰胺里并重新利用,冬眠的生化,白熊冬眠主要能源是脂肪，糖代谢很少，其氮代谢必然产生尿素，如何及时排出体外呢？ 冬眠时氮代谢效率不变，产生的尿素进入膀胱以后被重新吸收到血液，进入大肠后，被里面的微生物产生的脲酶水解为氨，而氨再被这些微生物合成氨基酸。,四、氨基酸碳骨架的代谢,氨基酸生糖及生酮性质的分类 - 类别 氨基酸 - 生糖氨基酸 甘、丝、缬、精、半胱、脯、苏、丙、 组、谷、谷氨酰胺、天冬、天冬酰胺、蛋 生酮氨基酸 亮、赖 生糖生酮氨基酸 异亮、苯丙、酪、色 -,五、一碳单位代谢,四氢叶酸,N5, N10-亚甲基四氢叶酸,一碳单位代谢的意义

8、,许多氨基酸可以作为一碳单位的来源。 (丝氨酸、甘氨酸、组氨酸、苏氨酸) 一碳单位是体内各种甲基化反应的甲基来源。 一碳单位还参与嘌呤和嘧啶的生物合成。 一碳单位的转移靠四氢叶酸（FH4）。,第三节 氮素循环,一、生物固氮（Nitrogen fixation）,一些 微生物在常温常压下通过体内复杂的固氮酶系统把大气中的分子态氮转化为有机体可利用的氨态氮的作用过程。 自生固氮：固氮菌，蓝细菌等 共生固氮：根瘤菌,生物固氮,图11-21,固氮酶复合体,固氮酶复合体,铁蛋白（固氮还原酶）： 提供很强还原力的电子，具有ATP结合位点。负责传递电子给固氮酶。 钼铁蛋白（固氮酶）： 利用高能电子将氮气还原

9、为氨。,生物固氮过程中的电子传递链,N2 +8H+ + 8e-+16ATP 2NH3+H2+16ADP+16Pi,固氮反应所需条件：,固氮酶对氧非常敏感，需要厌氧环境 (防氧措施)，类菌体，豆血红蛋白协助。 需充分的能量（ATP） 需强的还原剂(还原型铁氧还蛋白),豆血红蛋白,由根瘤菌产生的血红素和由豆科植物产生的珠蛋白构成。 运输氧的功能，氧分压高时吸氧，保证厌氧的固氮环境；氧分压低时放氧，保证氧化磷酸化，产生ATP。,二、硝酸还原作用,硝酸 还原酶,亚硝酸 还原酶,植物的叶部和根部吸收硝酸盐 还原为氨方可利用。,小结：植物氨的来源,三、氨的同化,1、谷氨酸的形成（植物） 谷氨酸合酶途径是N

10、H4+同化和转移的重要形式 谷氨酸脱氢酶途径(主要降解) 2、氨甲酰磷酸的生成 （消耗ATP）,1、氨掺入谷氨酸和谷氨酰胺,谷氨酰胺合成酶,谷氨酸 脱氢酶,在氨浓度较低时，绿色植物的氨同化作用选择的酶是（A） 在氨浓度较高时，绿色植物的氨同化作用选择的酶是（B） A谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合酶 B谷氨酸脱氢酶和谷氨酰胺合成酶,2、氨甲酰磷酸的形成,氨甲酰磷酸合成酶II,氨甲酰磷酸合成酶I,谷氨酰胺,两种氨基甲酰磷酸合成酶的比较 - 氨基甲酰磷酸合成酶I 氨基甲酰磷酸合成酶II - 分布 线粒体（肝） 胞液（所有细胞） 氮源 氨 谷氨酰胺 变构激活剂 N-乙酰谷氨酸 无 反馈抑制剂 无 UMP（哺

11、乳动物） 功能 尿素合成 嘧啶合成 -,一、谷氨酸通过转氨基作用为各种氨基酸合成提供氨基。 二、呼吸和光合作用的碳代谢为各种 氨基酸的合成提供碳骨架。 三、SO42-的同化和含S氨基酸合成,第四节 氨基酸的生物合成,一、谷氨酸通过转氨基作用为各种氨基酸合成提供氨基,二、碳骨架的来源,丙氨酸族,天冬氨酸族,丝氨酸族,谷氨酸族,芳香氨基酸族,组氨酸族,三、SO42-的同化和含S氨基酸合成,APS和PAPS是硫酸根的活化形式,植物的半胱氨酸来自于丝氨酸 动物的半胱氨酸来自于食物中的甲硫氨酸,哺乳动物必需氨基酸,异亮氨酸 亮氨酸 赖氨酸 甲硫氨酸 苯丙氨酸 苏氨酸 色氨酸 缬氨酸 精氨酸、组氨酸（青少年时代必需）,复习重点,蛋白质泛素化降解途径 尿素循