第十一章蛋白质及氨基酸代谢ppt课件

1、第一节第一节 蛋白质的酶促降解蛋白质的酶促降解第二节第二节 氨基酸的分解与转化氨基酸的分解与转化第三节第三节 氨的同化及氨基酸的生物合成氨的同化及氨基酸的生物合成 第十一章 蛋白质及氨基酸代谢 第一节 蛋白质的降解一、蛋白质降解的特性 细胞可以有选择的降解蛋白质，蛋白质的存活期与其对细胞的代谢需求、营养形状和激素的作用相关。二、蛋白质降解的反响机制 真核细胞降解蛋白质有两种体系，溶酶体无选择的降解蛋白质，而泛肽给选择降解蛋白质加以标志，这一过程需求耗费ATP,有关的机制将在蛋白质生物合成一章引见。 ubiquitin三、机体对外源蛋白质的需求及消化作用 外源蛋白质在哺乳动物的消化道被分解为氨基

2、酸才干吸收，一个70kg的人每天大约有400g的蛋白质周转，其中约1/4被降解或转变为葡萄糖，需求外源蛋白质补充，其他3/4在体内再循环。 细胞内不同的蛋白质周转速度差别很大。 酶 水解位置 对 键 的 要 求肽链内切酶胃蛋白酶芳香族氨基酸和其它氨基酸形成的肽键胰凝乳蛋白酶COOH端芳香族氨基酸的羧基形成的肽键弹性蛋白酶COOH端丙氨酸、甘氨酸、丝氨酸等短脂肪链的氨基酸形成肽键胰蛋白酶COOH端碱性氨基酸羧基形成的肽键肽链外切酶羧肽酶ACOOH端中性氨基酸形成的肽键羧肽酶BCOOH端碱性氨基酸形成的肽键氨 肽 酶NH2端二肽酶要求相邻两个氨基酸上的-氨基和-羧基同时存在Phe.Tyr.TrpA

3、rg.Lys脂肪族脂肪族胰凝乳胰凝乳蛋白酶蛋白酶胃蛋白酶胃蛋白酶弹性蛋白酶弹性蛋白酶羧肽酶羧肽酶胰蛋白酶胰蛋白酶氨肽酶氨肽酶羧肽酶羧肽酶Phe. Trp氨基酸代谢库氨基酸代谢库第二节 氨基酸的分解代谢一、脱氨基作用1、氧化脱氨基作用 -氨基酸 氨基酸氧化酶FAD、FMN-酮酸酮酸 R-CH-COO- NH+3 | R-C-COO-+NH3 O|H2O+O2H2O2酶L-氨基酸氧化酶D-氨基酸氧化酶氧化专注氨基酸的酶：如L-谷氨酸脱氢酶2、转氨基作用 -氨基酸1 R1-CH-COO- NH+3 |-酮酸酮酸1 R1-C-COO- O| R2-C-COO- O|-酮酸酮酸2 R2-CH-COO-

4、NH+3 |-氨基酸氨基酸2转氨酶谷丙转氨酶GPT谷草转氨酶GOP* 转氨酶的辅酶只需一种：磷酸吡哆醛转氨酶与转氨酶与L-L-谷氨酸脱氢酶作用相偶联谷氨酸脱氢酶作用相偶联转氨酶L-谷氨酸脱氢酶-酮酸酮酸-氨基酸氨基酸-酮戊二酸酮戊二酸L-L-谷氨酸谷氨酸概念概念 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。氨基酸氨基酸脱羧酶脱羧酶伯胺伯胺 + CO2 + CO2 氨基酸脱羧基生成的胺类有不少是生理活性物质，如-氨基丁酸是重要的神经递质，组胺有降血压作用，酪胺有升血压作用。过多的胺类有毒，可以被氧化成醛类和氨，醛类氧化成脂肪酸，氨生成尿素。三、氨基酸分

5、解产物的排泄氨基酸脱羧基作用胺：随尿排除或转变为其它物质CO2：脱氨基作用-酮酸：？氨：？由肺呼出血血 氨氨氨基酸氨基酸脱氨脱氨肠道肠道吸收吸收肾小管肾小管分泌分泌合成合成尿素尿素合成合成合成氨基酸等合成氨基酸等 含氮化合物含氮化合物铵盐铵盐生成生成排出排出合成合成谷氨酰胺谷氨酰胺高血氨症与肝昏迷氨中毒高血氨症与肝昏迷氨中毒氨氨的的代代谢谢转转变变一、氨的排泄方式水生动物直接排出鸟类、爬行类尿酸人、哺乳类尿素 A丙氨酸丙氨酸-葡萄糖循环葡萄糖循环 (alanine-glucose cycle)：肌肉中的氨基酸将氨基转给丙酮酸生成丙氨肌肉中的氨基酸将氨基转给丙酮酸生成丙氨酸，后者经血液循环转运至

6、肝脏再脱氨基，酸，后者经血液循环转运至肝脏再脱氨基，生成的丙酮酸经糖异生合成葡萄糖后再经血生成的丙酮酸经糖异生合成葡萄糖后再经血液循环转运至肌肉重新分解产生丙酮酸，经液循环转运至肌肉重新分解产生丙酮酸，经过这一循环反响过程即可将肌肉中氨基酸的过这一循环反响过程即可将肌肉中氨基酸的氨基转移到肝脏进展处置。这一循环反响过氨基转移到肝脏进展处置。这一循环反响过程就称为丙氨酸程就称为丙氨酸-葡萄糖循环。葡萄糖循环。 肝外组织，如脑、骨骼肌、心肌在谷氨酰胺合成肝外组织，如脑、骨骼肌、心肌在谷氨酰胺合成酶酶glutamine synthetase)的催化下，合成谷氨的催化下，合成谷氨酰胺，以谷氨酰胺的方式

7、将氨基经血液循环带到酰胺，以谷氨酰胺的方式将氨基经血液循环带到肝脏，再由谷氨酰胺酶将其分解，肝脏，再由谷氨酰胺酶将其分解， 产生的氨即可产生的氨即可用于合成尿素。因此，谷氨酰胺对氨具有运输、用于合成尿素。因此，谷氨酰胺对氨具有运输、储存和解毒作用。储存和解毒作用。 ATP + NH ATP + NH3 3 ADP + Pi ADP + Pi glutamine synthetase glutamine synthetase glutamic acid glutamine glutamic acid glutamine glutaminase glutaminase NH NH3 3 H H2

8、2O O 三、尿素的生成三、尿素的生成1 1、尿素循环的发现、尿素循环的发现 1932 1932年德国学者年德国学者Hans Hans KrebsKrebs等发如今肝脏切片悬浮液等发如今肝脏切片悬浮液中参与鸟氨酸，瓜氨酸和精氨中参与鸟氨酸，瓜氨酸和精氨酸可以促进尿素生成酸可以促进尿素生成, , 早就知早就知道精氨酸可以分解生成鸟氨酸道精氨酸可以分解生成鸟氨酸和尿素，尿素循环因此提出。和尿素，尿素循环因此提出。NH3+CO2NH3尿素鸟氨酸瓜氨酸精氨酸从鸟氨酸合成瓜氨酸从瓜氨酸合成精氨酸精氨酸水解生成尿素和鸟氨酸2、鸟氨酸循环、鸟氨酸循环ornithine cycle)的主要反响的主要反响过程为

9、：过程为： 1氨基甲酰磷酸的合成：氨基甲酰磷酸的合成： 此反响在线粒体中进展，由氨基甲酰磷酸合此反响在线粒体中进展，由氨基甲酰磷酸合成酶成酶carbamoyl phosphate synthetase - ,CPS-催化，该酶需催化，该酶需N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸AGA作为变构激活剂，反响不可逆。作为变构激活剂，反响不可逆。 氨基甲酰磷酸合成氨基甲酰磷酸合成酶酶(AGA，Mg2+)NH3 + CO2 + H2O + 2ATP H2NCOOPO3H2 + 2ADP + Pi 2瓜氨酸的合成：瓜氨酸的合成： 在线粒体内进展，由鸟氨酸氨基甲酰转移在线粒体内进展，由鸟氨酸氨基甲酰转移酶酶ornithi

10、ne carbamoyl trans-ferase,OCT催化该酶需生物素作辅催化该酶需生物素作辅基，将氨基甲酰基转移到鸟氨酸的基，将氨基甲酰基转移到鸟氨酸的-氨氨基上，生成瓜氨酸。基上，生成瓜氨酸。 OCTH2NCOOPO3H2 + H2NCH23CHNH2COOH H2NCOHNCH23CHNH2COOH + Pi 3精氨酸琥珀酸的合成：精氨酸琥珀酸的合成： 转运至胞液的瓜氨酸在精氨酸琥珀酸合成转运至胞液的瓜氨酸在精氨酸琥珀酸合成酶酶(argininosuccinate synthetase)催化下，催化下，耗费能量合成精氨酸琥珀酸。精氨酸琥珀酸耗费能量合成精氨酸琥珀酸。精氨酸琥珀酸合成酶

11、是尿素合成的关键酶。合成酶是尿素合成的关键酶。 H2NCOHNCH23CHNH2COOH + HOOCCH2CHNH2COOH + ATP HOOCCHCH2COOH精氨琥珀酸合成酶精氨琥珀酸合成酶 N=C(NH2)NH(CH2)3CH(NH2)COOH +AMP+PPi+ H2O4精氨酸琥珀酸的裂解：精氨酸琥珀酸的裂解： 在胞液中由精氨酸琥珀酸裂解酶在胞液中由精氨酸琥珀酸裂解酶(argininosuccinate lyase)催化，催化，将精氨酸琥珀酸裂解生成精氨酸和将精氨酸琥珀酸裂解生成精氨酸和延胡索酸。延胡索酸。 HOOCCHCH2COOH N=C(NH2)NH(CH2)3CH(NH2)

12、COOH HN=C(NH2)NH(CH2)3CH(NH2)COOH+HOOCCH=CHCOOH精氨酸琥珀酸裂解酶精氨酸琥珀酸裂解酶5精氨酸的水解：精氨酸的水解： 在胞液中由精氨酸酶的催化，精氨酸水解在胞液中由精氨酸酶的催化，精氨酸水解生成尿素生成尿素(urea)和鸟氨酸和鸟氨酸(ornithine)。鸟。鸟氨酸可再转运入线粒体继续进展循环反响。氨酸可再转运入线粒体继续进展循环反响。 精氨酸精氨酸酶酶HN=C(NH2)NH(CH2)3CH(NH2)COOH + H2O H2NCONH2 + H2NCH23CHNH2COOH 氨基酸氨基酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸鸟氨酸鸟氨酸瓜氨

13、酸瓜氨酸瓜氨酸瓜氨酸精氨琥珀酸精氨琥珀酸鸟氨酸鸟氨酸精氨酸精氨酸延胡索酸延胡索酸草酰乙酸草酰乙酸氨基酸氨基酸谷氨酸谷氨酸 -酮戊二酸酮戊二酸天冬氨酸天冬氨酸ATPAMP+PPiH2O2ATP+CO2+NH3+H2O2ADP+Pi基质基质线线粒粒体体胞液胞液尿素尿素1、总反响和过程2、合成尿素的主要器官是肝脏，但在肾及脑中也可少量合成。3、尿素合成是经称为鸟氨酸循环的反响过程来完成的。催化这些反响的酶存在于胞液和线粒体中。4、耗能过程：4ATP/urea5、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。6、意义：是体内解除氨毒的最主要方式,也是氨在体 内的主要代谢去路四、酰胺的生

14、成(五、其它代谢途径四、 -酮酸的代谢转变再合成氨基酸转变成糖和脂肪氧化成CO2和H2O生糖、生酮氨基酸草酰乙酸草酰乙酸磷酸烯磷酸烯醇式酸醇式酸 -酮戊二酸酮戊二酸天冬氨酸天冬氨酸天冬酰氨天冬酰氨丙酮酸丙酮酸延胡索酸延胡索酸琥珀酰琥珀酰CoA乙酰乙酰CoA乙酰乙酰乙酰乙酰CoA苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸亮氨酸亮氨酸赖氨酸赖氨酸色氨酸色氨酸丙氨酸丙氨酸苏氨酸苏氨酸甘氨酸甘氨酸丝氨酸丝氨酸半胱氨酸半胱氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺精氨酸精氨酸组氨酸组氨酸脯氨酸脯氨酸异亮氨酸异亮氨酸亮氨酸亮氨酸缬氨酸缬氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸天冬氨酸天冬氨酸异亮氨酸异亮氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸缬氨酸缬氨酸葡

15、萄糖葡萄糖柠檬酸柠檬酸第三节 氨基酸的合成代谢必需氨基酸、非必需氨基酸氨基酸的合成复原氨基化转氨基作用氨基酸之间的转化一碳单位的定义和化学构造：一碳单位的定义和化学构造：一碳单位一碳单位(one carbon unit)是指只含一个碳是指只含一个碳原子的有机基团，这些基团通常由其载体原子的有机基团，这些基团通常由其载体携带参与代谢反响。携带参与代谢反响。常见的一碳单位有甲基常见的一碳单位有甲基-CH3、亚甲基、亚甲基或甲烯基或甲烯基-CH2-、次甲基或甲炔基、次甲基或甲炔基=CH-、甲酰基、甲酰基-CHO、亚氨甲基、亚氨甲基-CH=NH、羟甲基、羟甲基-CH2OH等。等。 一碳单位一碳单位on

16、e carbon unit)通常由其载体携带，通常由其载体携带，常见的载体有四氢叶酸常见的载体有四氢叶酸FH4和和S-腺苷同型半腺苷同型半胱氨酸，有时也可为胱氨酸，有时也可为VitB12。 常见的一碳单位的四氢叶酸衍生物有：常见的一碳单位的四氢叶酸衍生物有： 1N10-甲酰四氢叶酸甲酰四氢叶酸N10-CHO FH4。 2N5-亚氨甲基四氢叶酸亚氨甲基四氢叶酸N5-CH=NH FH4。 3N5,N10-亚甲基四氢叶酸亚甲基四氢叶酸 N5,N10-CH2-FH4。 4N5,N10-次甲基四氢叶酸次甲基四氢叶酸 N5,N10=CH-FH4。 5N5-甲基四氢叶酸甲基四氢叶酸N5-CH3 FH4。 L

17、-氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶L-amino acid oxidase) 及及D-氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶D-amino acid oxidase)是一种需氧脱氢酶，以是一种需氧脱氢酶，以FAD或或FMN为辅基，脱下的氢原子交给为辅基，脱下的氢原子交给O2，生成，生成H2O2。该酶活性不高，在各。该酶活性不高，在各组织器官中分规划限，因此作用不大。组织器官中分规划限，因此作用不大。 L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶(L-glutamate dehydro-genase)是一种不需氧脱氢酶，以是一种不需氧脱氢酶，以NAD+或或NADP+为辅酶，生成的为辅酶，生成的NADH或或NADPH可进入呼吸链进展氧化磷酸化。可进入呼吸链进展氧化磷酸化。该酶活性高，分布广泛，因此作用较大。该酶活性高，分布广泛，因此作用较大。该酶属于变构酶，其活性受该酶属于变构酶，其活性受ATP，GTP的抑制，受的抑制，受ADP，GDP的激活。的激活。 丙氨酸氨基转移酶丙氨酸氨基转移酶alanine trans-aminase,ALT，又称为谷丙转氨酶，又称为谷丙转氨酶GPT。催化丙氨酸与。催化丙氨酸与-酮戊二酸之酮戊二酸之间的氨基移换反响，为可逆反响。该酶间的氨基移换反响，为可逆反响。该酶在肝脏中活性较高，在肝脏疾