课件-生化12-氨基酸代谢

第十二章蛋白质的酶促降解及氨基酸代谢

本章着重讨论蛋白质在机体内的降解，以及氨基酸的分解和合成的共同代谢途径。返回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、蛋白质酶的种类和专一性

肽酶（Peptidase）

蛋白酶(Proteinase)二、细胞组织蛋白的胞内降解

溶酶体(lysosome)途径

泛肽（ubiguitin）途径三、氨基酸的代谢概况肽酶的种类和专一性编号名称作用特征3、4、113、4、13-氨酰肽水解酶(-aminoacylpeptidehydrolase)作用于多肽链的N-末端-羧肽水解酶(-carboxylpeptidehydrolase)作用于多肽链的C-末端3、4、14二羧肽水解酶(depeptidehydrolase)水解二肽蛋白酶的种类和专一性编号名称作用特征实例3、4、2、13、4、2、2丝氨酸蛋白酶类(serinepritelnase)活性中心含Ser3、4、2、33、4、2、4硫醇蛋白酶类(Thiolpritelnase)活性中心含Cys羧基（酸性）蛋白酶类[carboxyl(asid)pritelnase]活性中心含Asp,最适pH在5以下金属蛋白酶类(metallopritelnase)活性中心含有Zn2+

、

Mg2+等金属胰凝乳蛋白酶胰蛋白酶凝血酶木瓜蛋白酶无花果蛋白酶菠萝酶胃蛋白酶凝乳酶枯草杆菌蛋白酶嗜热菌蛋白酶消化道内几种蛋白酶的专一性（Phe.Tyr.Trp）（Arg.Lys）（脂肪族）胰凝乳蛋白酶胃蛋白酶弹性蛋白酶羧肽酶胰蛋白酶氨肽酶羧肽酶（Phe.Trp）蛋白质降解的泛肽途径E1-S-E1-SHE2-S-E1-SHE2-SHE2-SHATPAMP+PPiE3多泛肽化蛋白ATP26S蛋白酶体20S蛋白酶体ATP19S调节亚基去折叠水解E1：泛肽激活酶E2：泛肽载体蛋白

E3：泛肽-蛋白质连接酶（ubiquitin）第二节氨基酸的分解与转化

一、氨基酸分解的基本反应

1、氨基酸的脱氨基作用

2、氨基酸的脱羧基作用二、氨的转运和排泄三、氨基酸碳骨架的转化途径四、氨基酸与一碳基团五、氨基酸衍生的生物活性物质氨基酸代谢概况食物蛋白质NH4+体蛋白生物固氮硝酸还原糖及其代谢中间产物脂肪及其代谢中间产物特殊途径尿酸激素卟啉尼克酰氨衍生物肌酸胺嘧啶嘌呤（次生物质代谢）CO2胺脱氨基脱羧基TCACO2H2O糖呼吸链2H糖异生鸟氨酸循环重新利用尿素合成AA氨基酸-酮酸1、氨基酸的脱氨基作用

其它脱氨基作用氧化脱氨基作用

转氨基作用联合脱氨基作用

氧化脱氨基作用

氨基酸在酶的催化下脱去氨基生成相应的α-酮酸的过程称为氧化脱氨基作用。主要有以下两种类型：

α-氨基酸

氨基酸氧化酶（FAD、FMN）α-酮酸

R-CH-COO-

NH+3

|

R-C-COO-+NH3O||H2O+O2H2O2

L-谷氨酸脱氢酶+H2O+NH3NAD(P)+NAD(P)H+H+COOHCH2CH2C=OCOOHCOOHCH2CH2CHNH2COOH谷氨酸-酮戊二氨酸转氨基作用

α-氨基酸1

R1-CH-COO-

NH+3

|α-酮酸1

R1-C-COO-O||

R2-C-COO-O||α-酮酸2

R2-CH-COO-

NH+3

|α-氨基酸2转氨酶（辅酶：磷酸吡哆醛）

在转氨酶的催化下，α-氨基酸的氨基转移到α-酮酸的酮基碳原子上，结果原来的α-氨基酸生成相应的α-酮酸，而原来的α-酮酸则形成了相应的α-氨基酸，这种作用称为转氨基作用或氨基移换作用。-氨基酸磷酸吡哆醛醛亚胺酮亚胺磷酸吡哆胺磷酸吡哆醛的作用机理-酮酸互变异构谷丙转氨酶(glutamate-pyruvatetransaminase)和

谷草转氨酶(glutamate-oxaloacetatetransaminase)谷丙转氨酶（GPT）谷草转氨酶(GOT)谷氨酸谷氨酸丙氨酸天冬氨酸丙酮酸草酰乙酸-酮戊二氨酸-酮戊二氨酸联合脱氨基作用

（1）概念（2）类型a、转氨酶与L-谷氨酸脱氢酶作用相偶联b、转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联

转氨基作用和氧化脱氨基作用联合进行的脱氨基作用方式。转氨酶与L-谷氨酸脱氢酶作用相偶联

转氨酶L-谷氨酸脱氢酶H20+NAD+NH3+NADHα-酮酸α-氨基酸α-酮戊二酸L-谷氨酸转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联

α-氨基酸α-酮酸α-酮戊二酸谷氨酸草酰乙酸天冬氨酸腺苷酰琥珀酸苹果酸延胡索酸腺苷酸次黄苷酸其它脱氨基作用（自学）

（1）直接脱氨基作用（2）还原脱氨基作用（3）水解脱氨基作用（4）脱水脱氨基作用（5）氧化还原脱氨基作用2、氨基酸的脱羧基作用

概念脱羧产物的进一步转化（次生物质代谢）

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。直接脱羧胺羟化脱羧羟胺

类型:-氨基酸磷酸吡哆醛醛亚胺胺磷酸吡哆醛作为脱羧酶辅酶机理磷酸吡哆醛HR-CH2-NH2++-H2O+H2O二、氨的转运和排泄1、氨的转运以谷氨酰胺的形式转运以丙氨酸的形式转运2、尿素的生成——尿素循环以谷氨酰胺的形式转运氨+NH2+H2OADP+Pi谷氨酰胺合成酶(Mg2+)ATP谷氨酰胺酶葡萄糖—丙氨酸循环谷氨酸-酮戊二酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸葡萄糖葡萄糖葡萄糖（肌肉）（血液）（肝脏）丙酮酸糖异生丙酮酸其它氨基酸NH3-酮酸糖酵解尿素尿素以丙氨酸的形式转运氨2、尿素的生成

（1）概念（2）尿素循环的全过程（3）尿素循环的总反应和氨中毒机制

在排尿动物体内由NH3合成尿素是在肝脏中通过一个循环机制完成的，这一个循环称为尿素循环。尿素循环氨基酸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氨基酸谷氨酸-酮戊二酸天冬氨酸+2ADP+Pi2ATP+CO2+NH3+H2O细胞溶液线粒体NH2-C-NH2O尿素-酮戊二酸-酮戊二酸②PNH2-C-O-O14532尿素循环总反应NH3+CO2+3ATP+天冬氨酸+2H2ONH2-CO-NH2+

2ADP+AMP+PPi+延胡索酸氨中毒可能机制●

氨不能正常排泄时，与-酮戊二酸和谷氨酸分别合成谷氨酸和谷氨酰胺，严重干扰脑中能量代谢；●

-酮戊二酸和谷氨酸水平的降低影响TCA循环和-氨基丁酸的合成，导致脑细胞的损伤。三、氨基酸碳骨架的转化途径1、转变成糖或脂肪生糖氨基酸生酮氨基酸生糖兼生酮氨基酸2、生成糖及氧化供能生成CO2和H2O

练习：分别写出Glu、Asp和Ala在体内生成葡萄糖和氧化分解成CO2、H2O的代谢途径，写出催化各反应的酶及辅助因子。氧化分解时生成ATP有哪两种方式？计算氧化分解时可产生的ATP数。氨基酸碳骨架进入三羧酸循环的途径

草酰乙酸磷酸烯醇式酸-酮戊二酸天冬氨酸天冬酰氨丙酮酸延胡索酸琥珀酰CoA乙酰CoA乙酰乙酰CoA苯丙氨酸酪氨酸亮氨酸赖氨酸色氨酸丙氨酸苏氨酸甘氨酸丝氨酸半胱氨酸谷氨酰胺精氨酸组氨酸脯氨酸异亮氨酸亮氨酸缬氨酸苯丙氨酸酪氨酸天冬氨酸异亮氨酸甲硫氨酸苏氨酸缬氨酸葡萄糖柠檬酸谷氨酸生酮氨基酸生糖氨基酸四、一碳单位

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），称为一碳单位，一碳单位的转移除了和许多氨基酸的代谢直接有关外，还参与嘌呤和胸腺嘧啶及磷脂的生物合成。

一碳单位的转移由相应的一碳基团转移酶催化，其辅酶为FH4

一碳单位的来源和利用-CH=NH

亚氨甲基H-CO-

甲酰基-CH2OH

甲醇基-CH=

次甲基-CH2-

亚甲基-CH3

甲基叶酸和四氢叶酸（FH4或THFA）叶酸四氢叶酸HH105N5，N10-CH2-FH4N5-CHO-FH4CH2CHO一碳基团的来源与转变S-腺苷蛋氨酸N5-CH3-FH4N5，N10-

CH2-FH4N5，N10=CH-FH4

N10-CHO-FH4N5，

N10-CH2-FH4还原酶N5，

N10-CH2-FH4脱氢酶环水化酶

丝氨酸

组氨酸甘氨酸参与

甲基化反应为胸腺嘧啶合成提供甲基参与嘌呤合成FH4FH4FH4

HCOOHH2ONAD+NDAH+H+NAD+NDAH+H+H+参与嘌呤合成五、氨基酸衍生的生物活性物质组氨酸与组胺色氨酸代谢与5-羟色胺和吲哚乙酸谷氨酸与-氨基丁酸酪氨酸代谢与儿茶酚胺类物精氨酸与NO……第三节氨基酸的生物合成

一、必需氨基酸的概念二、20种氨基酸的生物合成概况三、氨基酸生物合成的调节必需氨基酸的概念Thr、Val、Leu、Ile、Met、Lys、Phe、Trp(His、Arg)

凡是机体不能自己合成，必需来自外界的氨基酸，称为必需氨基酸。

人的必需氨基酸：二十种氨基酸的生物合成概况

谷氨酸族天冬氨酸族丙氨酸族丝氨酸族His和芳香族氨基酸生物合成的分族情况（1）丙氨酸族丙酮酸Ala、Val、Leu（2）丝氨酸族甘油酸-3-磷酸Ser、Gly、Cys（3）谷氨酸族

-酮戊二酸Glu、Gln、Pro、Arg（4）天冬氨酸族草酰乙酸Asp、Asn、Lys、Thr、Ile、Met（5）组氨酸和芳香氨基酸族磷酸核糖His

磷酸赤藓糖+PEPPhe、Tyr、Trp三、氨基酸生物合成的调节

1、酶活性调节(产物对合成途径中限速酶进行别构调节)2、通过酶生成量的改变调节氨基酸的生物合成(基因表达调控)反馈调节主要模式

1、单向途径终端产物的反馈抑制2、顺序反馈抑制3、酶的多重性抑制（同工酶抑制）4、协同反馈调节氨基酸合成的反馈调控反硝化作用氧化亚氮氨甲酰磷酸分支酸脱氧庚酮糖酸-7-磷酸天冬氨酸天冬氨酰磷酸赤藓糖-4-磷酸脱氢奎尼酸莽草酸谷氨酸磷酸烯醇式丙酮酸+预苯酸TryPheTrpIleTrpHisCTPAMPGlnLysMetThr酮丁酸GlyAla谷氨酰胺合酶天冬氨酰半醛高丝氨酸氨基苯甲酸第四节氨的同化及氨基酸的生物合成一、氨基酸的生物合成二、生物固氮三、氨基酸重要衍生物的生物合成(自学)自然界的氮素循环硝酸盐亚硝酸NH3生物固氮工业固氮固氮生物动植物硝酸盐还原大气固氮大气氮素岩浆源的固定氮火成岩反硝化作用氧化亚氮蛋白质入地下水动植物废物死的有机体生物固N的化学本质

2NH33H26e-N2+12ATP+12H2O12ADP+12Pi固氮酶（厌氧环境）N2还原剂铁蛋白钼铁蛋白NADPH生物固氮的作用机理e-e-e-e-固N酶

ATP酶活性：能催化ATP分解，从中获取能量推动电子向还原底物上转移。（2）作用机理：（3）特点：是一种多功能酶N2还原剂铁蛋白钼铁蛋白

氧化还原酶：不仅能催化N2还原，还可催化