生物化学ppt第七章

生物化学ppt第七章第1页，共64页，2023年，2月20日，星期一第一节蛋白质的酶促降解人体内蛋白质处于不断降解与合成的动态平衡中。成人每天约有1%—2%的体内蛋白质被降解。第2页，共64页，2023年，2月20日，星期一

蛋白质的最低生理需要量在糖和脂肪等物质充分供应的条件下，为维持氮的总平衡，至少必需摄入的蛋白质的量，称为蛋白质的最低生理需要量。成人每日最低蛋白质需要量为30—50g我国营养学会推荐成人每日蛋白质需要量为80g。第3页，共64页，2023年，2月20日，星期一（一）真核细胞中存在两条不同的降解途径：1.不依赖ATP的降解途径：在溶酶体内进行，主要降解外源性蛋白质、膜蛋白和长寿命的胞内蛋白质。一、体内蛋白质的降解第4页，共64页，2023年，2月20日，星期一2.依赖ATP和泛素的降解途径：在胞液中进行，主要降解异常蛋白质和短寿命的蛋白质。需ATP和泛素参与泛素(ubiquitin)是一种小分子蛋白质，普遍存在于真核细胞中。第5页，共64页，2023年，2月20日，星期一（二）蛋白质水解酶（1）内肽酶（蛋白酶，肽链内切酶）形成各种短肽（2）端肽酶（肽酶）羧肽酶氨肽酶二肽酶（三）蛋白质酶促降解

需内肽酶、羧肽酶、氨肽酶和二肽酶的共同作用蛋白质多肽AA合成新蛋白质第6页，共64页，2023年，2月20日，星期一二、氨基酸代谢库食物蛋白经消化吸收的氨基酸（外源性氨基酸）与体内组织蛋白降解产生的氨基酸（内源性氨基酸）混在一起，分布于体内各处参与代谢，称为氨基酸代谢库(metabolicpool)。第7页，共64页，2023年，2月20日，星期一氨基酸代谢库食物蛋白质消化吸收

组织蛋白质分解体内合成氨基酸

(非必需氨基酸)氨基酸代谢概况α-酮酸脱氨基作用酮体氧化供能糖胺类脱羧基作用氨尿素代谢转变其它含氮化合物

(嘌呤、嘧啶等)合成

第8页，共64页，2023年，2月20日，星期一特殊分解代谢→特殊侧链的分解代谢一般分解代谢CO2胺脱羧基作用→脱氨基作用→NH3-酮酸氨基酸的分解代谢概况第9页，共64页，2023年，2月20日，星期一第二节氨基酸的分解与转化一、脱氨基作用氨基酸失去氨基的作用叫脱氨基作用氨基酸主要通过五种方式脱氨基

氧化脱氨基非氧化脱氨基脱酰胺作用转氨基作用联合脱氨基

第10页，共64页，2023年，2月20日，星期一㈠氧化脱氨基作用定义：-AA在酶的作用下，氧化生成-酮酸，同时消耗氧并产生氨的过程。氧化脱氨基的反应过程包括脱氢和水解两步，脱氢反应需酶催化，而水解反应则不需酶的催化。R-CH-COOHNH2

2H

R-C-COOH+NH3

OH2OR-C-COOHNH

酶第11页，共64页，2023年，2月20日，星期一AA氧化酶的种类

L-AA氧化酶：催化L-AA氧化脱氨，体内分布不广泛，最适pH10左右，以FAD或FMN为辅基。

D-AA氧化酶：体内分布广泛，以FAD为辅基。但体内D-AA不多。

L-谷氨酸脱氢酶：专一性强，分布广泛（动、植、微生物），活力强，以NAD+或NADP+为辅酶。+NAD(P)H+NH3CH2-COOHCHNH2-CH2COOH--+NAD(P)++H2O谷氨酸脱氢酶ATPGTPNADH变构抑制ADPGDP变构激活CH2-COOHC=O-CH2COOH--谷氨酸脱氢酶：第12页，共64页，2023年，2月20日，星期一还原脱氨基、脱水脱氨基、水解脱氨基、脱硫氢基脱氨基等。（在微生物中个别AA进行,不普遍）L-丝氨酸CH2COO-C-NH3+=-CH3COO-C=NH2+--COOHCH2OHNH2-C-H--COOHCH3C=O--丝氨酸脱水酶+NH3丙酮酸-H2O+H2Oα-氨基丙烯酸亚氨基丙酸㈡非氧化脱氨例：脱水脱氨基（只适于含一个羟基的AA)第13页，共64页，2023年，2月20日，星期一CH2-CONH2CH2-CHNH3+COO---+H2OCH2-COO-CH2-CHNH3+COO---+NH3谷氨酰胺酶CH2-CONH2CHNH3+COO---+H2O天冬酰胺酶CH2-COO-CHNH3+COO---+NH3

上述两种酶广泛存在于微生物、动物、植物中，有相当高的专一性。㈢氨基酸的脱酰胺作用第14页，共64页，2023年，2月20日，星期一指α-AA和酮酸之间氨基的转移作用，α-AA的α-氨基借助转氨酶的催化作用转移到酮酸的酮基上，结果原来的AA生成相应的酮酸，而原来的酮酸则形成相应的氨基酸。R’-CH-COOHR”-C-COOH

NH2

OR’-C-COOHR”-CH-COOH

O

NH2转氨酶（四）转氨基作用第15页，共64页，2023年，2月20日，星期一转氨基作用(transamination)可以在各种氨基酸与-酮酸之间普遍进行。除Lys，Pro外，均可参加转氨基作用。各种转氨酶(transaminase)均以磷酸吡哆醛(胺)为辅酶。谷丙转氨酶（GPT）活性是肝炎病人诊断的重要指标第16页，共64页，2023年，2月20日，星期一（五）联合脱氨基（动物组织主要采取的方式）转氨酶氨基酸-酮酸L-谷氨酸脱氢酶NH3

+NADH+H+H2O+NAD+

-酮戊二酸谷氨酸

由于转氨基作用不能最后脱掉氨基，氧化脱氨中只有谷氨酸脱氢酶活力高，转氨基作用与氧化脱氨基作用联合在一起才能迅速脱氨，这种作用就称为联合脱氨作用。第17页，共64页，2023年，2月20日，星期一

二、脱羧基作用脱羧基作用(decarboxylation)氨基酸脱羧酶氨基酸胺类RCH2NH2+CO2磷酸吡哆醛

由氨基酸脱羧酶(decarboxyase)催化，辅酶为磷酸吡哆醛，产物为CO2和胺。所产生的胺可由胺氧化酶氧化为醛、酸，酸可由尿液排出，也可再氧化为CO2和水。组胺的重要性第18页，共64页，2023年，2月20日，星期一主要讲Tyr代谢与黑色素形成问题Tyr酶聚合黑色素动物植物激素生物碱多巴多巴醌三、氨基酸的羟化作用多巴胺Tyr酶多巴多巴醌第19页，共64页，2023年，2月20日，星期一帕金森病(Parkinsondisease)患者多巴胺生成减少。在黑色素细胞中，酪氨酸可经酪氨酸酶等催化合成黑色素。人体缺乏酪氨酸酶，黑色素合成障碍，皮肤、毛发等发白，称为白化病(albinism)。第20页，共64页，2023年，2月20日，星期一四、氨基酸分解产物的代谢排氨生物：NH3转变成酰胺（Gln），运到排泄部位后再分解。（原生动物、线虫和鱼类）以尿酸排出：将NH3转变为溶解度较小的尿酸排出。通过消耗大量能量而保存体内水分。（陆生爬虫及鸟类）以尿素排出：经尿素循环（肝脏）将NH3转变为尿素而排出。（哺乳动物）重新利用合成AA：合成酰胺（高等植物中）嘧啶环的合成（核酸代谢）（一）氨的去路第21页，共64页，2023年，2月20日，星期一（二）尿素的生成体内氨的主要代谢去路是用于合成无毒的尿素(urea)。合成尿素的主要器官是肝，但在肾及脑中也可少量合成。尿素合成是经称为鸟氨酸循环(ornithinecycle)的反应过程来完成的。催化这些反应的酶存在于胞液和线粒体中。第22页，共64页，2023年，2月20日，星期一（1）氨基甲酰磷酸的合成此反应在线粒体中进行，由氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ（carbamoylphosphatesynthetase-Ⅰ,CPS-Ⅰ）催化，该酶需N-乙酰谷氨酸（AGA）作为变构激活剂，反应不可逆。1.尿素生成的鸟氨酸循环NH3

+CO2

H2O+2ATP2ADP+Pi氨基甲酰磷酸合成酶ⅠAGA，Mg2+NH2O~PO32-CO氨基甲酰磷酸=第23页，共64页，2023年，2月20日，星期一在线粒体内进行，由鸟氨酸氨基甲酰转移酶（ornithinecarbamoyltrans-ferase,OCT）催化，将氨甲酰基转移到鸟氨酸的氨基上，生成瓜氨酸。(2)瓜氨酸的合成NH2O~PO32-CO(CH2)3NH2H2N-CHCOOHCO(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2+H3PO4+氨基甲酰磷酸鸟氨酸瓜氨酸鸟氨酸氨基甲酰转移酶=第24页，共64页，2023年，2月20日，星期一

转运至胞液的瓜氨酸在精氨酸代琥珀酸合成酶(argininosuccinatesynthetase)催化下，消耗能量合成精氨酸代琥珀酸。(3)精氨酸代琥珀酸的合成CO(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2精氨酸代琥珀酸合成酶ATPAMP+PPi+H2OCH2-CHCOOHCOOHH2NCH2-CHCOOHCOOHCN(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2+瓜氨酸天冬氨酸精氨酸代琥珀酸限速酶第25页，共64页，2023年，2月20日，星期一在胞液中由精氨酸代琥珀酸裂解酶(arginino-succinatelyase)催化，将精氨酸代琥珀酸裂解生成精氨酸和延胡索酸。

（4）精氨酸代琥珀酸的裂解精氨酸代琥珀酸裂解酶CH2-CHCOOHCOOHCN(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2精氨酸代琥珀酸CHCHCOOHCOOH+CNH(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2精氨酸延胡索酸第26页，共64页，2023年，2月20日，星期一在胞液中由精氨酸酶催化，精氨酸水解生成尿素(urea)和鸟氨酸(ornithine)。鸟氨酸可再转运入线粒体继续进行循环反应。（5）精氨酸的水解(CH2)3NH2H2N-CHCOOHCNH(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2精氨酸-NH2H2N-OC+鸟氨酸尿素精氨酸酶H2O第27页，共64页，2023年，2月20日，星期一1．合成主要在肝细胞的线粒体和胞液中进行；

2．合成一分子尿素需消耗4分子ATP；

3．精氨酸代琥珀酸合成酶是尿素合成的限速酶；

4．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。尿素合成的特点第28页，共64页，2023年，2月20日，星期一氨基酸代谢库食物蛋白质消化吸收

组织蛋白质分解体内合成氨基酸

(非必需氨基酸)氨基酸代谢概况α-酮酸脱氨基作用酮体氧化供能糖胺类脱羧基作用氨尿素代谢转变其它含氮化合物

(嘌呤、嘧啶等)合成

第29页，共64页，2023年，2月20日，星期一鸟氨酸循环2ADP+PiCO2+NH3

+H2O氨甲酰磷酸2ATPN-乙酰谷氨酸Pi鸟氨酸瓜氨酸精氨酸延胡索酸氨基酸草酰乙酸苹果酸α-酮戊二酸谷氨酸α-酮酸精氨酸代琥珀酸瓜氨酸天冬氨酸ATPAMP+PPi鸟氨酸尿素线粒体胞液第30页，共64页，2023年，2月20日，星期一（三）AA碳骨架的去路（AA脱氨基的意义）AA分解产生5种产物进入TCA循环，进行彻底的氧化分解。

七种产物为：丙酮酸、乙酰CoA、乙酰乙酰CoA、-酮戊二酸、琥珀酰CoA、延胡索酸、草酰乙酸再合成AA第31页，共64页，2023年，2月20日，星期一AA碳骨架代谢去向第32页，共64页，2023年，2月20日，星期一

转变成糖和脂肪

生糖AA：凡能生成丙酮酸、琥珀酸、草酰乙酸和-酮戊二酸的AA。（AlaThrGlySerCysAspAsnArgHisGlnProIleMetVal）凡能生成乙酰CoA和乙酰乙酰CoA的AA均能通过乙酰CoA转变成脂肪。转变成酮体

生酮AA：凡能生成乙酰乙酸、-丁酸的AA（PheTyrLeuLysTrp,在动物肝脏中）第33页，共64页，2023年，2月20日，星期一氨同化氨基酸的合成第三节氨的同化及氨基酸的生物合成第34页，共64页，2023年，2月20日，星期一一、氨的同化定义：生物体将无机态的氨转化为含氮有机化合物的过程（N素亦称生命元素）生物体N的来源食物来源的N（食物中的蛋白质和氨基酸）：人和动物的N源生物固N（某些微生物和藻类通过体内固氮酶系的作用将分子氮转变成氨的过程，1862年发现）

第35页，共64页，2023年，2月20日，星期一生物固N机制的研究历史：1862-1962：完整的细胞水平（分离固氮微生物）1960-1966：无细胞水平（发现固N需要铁氧还蛋白等作电子传递体，需要ATP等）1966-目前：分子水平（固N酶纯化，组分I为钼铁蛋白；组分II为铁蛋白，1992年测定其空间结构）第36页，共64页，2023年，2月20日，星期一氨同化的途径谷AA的形成途径氨甲酰磷酸形成途径硝酸还原酶NO2-亚硝酸还原酶NH3AAPr其它含N化合物3.硝酸还原生成（植物体中的N源）NO3-第37页，共64页，2023年，2月20日，星期一1.谷AA脱氢酶（细菌）NH3

谷AA其它AACH2-COOHCH2-C=OCOOH--CH2-COOHCH2-CHNH2COOH--+NH3+NADH+NAD++H2O

α-酮戊二酸（TCA循环产生的）

此反应要求有较高浓度的NH3，不可能是无机氨转为有机氮的主要途径㈠谷AA合成途径第38页，共64页，2023年，2月20日，星期一CH2-COOHCH2-CHNH2COOH--CH2-CONH2CH2-CHNH2COOH--+NH3+ATP+ADP+Pi+H2O

谷氨酰胺(贮存了氨）可做为NH3的供体将其转移2.谷氨酰胺合成酶（高等植物的主要途径）第39页，共64页，2023年，2月20日，星期一CH2-CONH2CH2-CHNH2COOH--CH2-COOHCH2-C=OCOOH--+2HCH2-COOHCH2-CHNH2COOH--2谷AA合酶+第40页，共64页，2023年，2月20日，星期一㈡氨甲酰磷酸合成途径（微生物和动物）原料：NH3CO2ATP1氨甲酰激酶NH3+CO2+ATPMg2+

OH2N-C-OPO3H2+ADP=氨甲酰磷酸2氨甲酰磷酸合成酶NH3+CO2+2ATPMg2+辅因子OH2N-C-OPO3H2+2ADP+Pi利用体内代谢的氨第41页，共64页，2023年，2月20日，星期一主要通过转氨基作用AA-R1α-酮酸R1转氨酶AA-R2α-酮酸R2许多氨基酸可以作为氨基的供体，其中最主要的是谷氨酸，其被称为氨基的“转换站”，先转变成Glu再合成其它AA。二、氨基酸的合成第42页，共64页，2023年，2月20日，星期一有C架（α-酮酸）有AA提供氨基(最主要为谷AA，领头AA)氨基酸的合成1.一碳基团的定义

生物化学中将具一个碳原子的基团称为一碳单位或一碳基团。第43页，共64页，2023年，2月20日，星期一2.种类甲基(methyl)-CH3亚甲基(methylene)-CH2-次甲基(methenyl)-CH=甲酰基(formyl)-CHO亚氨甲基(formimino)-CH=NH

第44页，共64页，2023年，2月20日，星期一3.四氢叶酸是一碳单位的载体FH4的生成FFH2FH4FH2还原酶FH2还原酶NADPH+H+NADP+NADPH+H+NADP+第45页，共64页，2023年，2月20日，星期一4.FH4携带一碳单位的形式

（一碳单位通常是结合在FH4分子的N5、N10位上）N5—CH3—FH4N5、N10—CH2—FH4N5、N10=CH—FH4N10—CHO—FH4N5—CH=NH—FH4第46页，共64页，2023年，2月20日，星期一5.一碳单位的生理功能某些氨基酸分解代谢产生的作为合成嘌呤和嘧啶的原料如N5,N10-CH＝FH4直接提供甲基用于脱氧核苷酸dUMP向dTMP的转化

把氨基酸代谢和核酸代谢联系起来磺胺药及某抗癌药(氨甲喋呤等)正是分别通过干扰细菌及瘤细胞的叶酸、四氢叶酸合成，进而影响核酸合成而发挥药理作用的。第47页，共64页，2023年，2月20日，星期一包括：丙(Ala)、缬(Val)、亮(Leu)共同碳架：EMP中的丙酮酸COOHCH3C=O--CH2-COOHCH2-CHNH2COOH--COOHCH3CHNH2--CH2-COOHCH2-C=OCOOH--谷丙转氨酶++丙酮酸谷AA

丙AA

α-酮戊二酸

㈠丙氨酸族氨基酸的合成(GPT)第48页，共64页，2023年，2月20日，星期一2丙酮酸α-酮异戊酸缩合CO2转氨基缬氨酸α-酮异己酸

亮氨酸转氨基-CH3C=OCOO---CH2-CH3CH3-CH-C=OCOOH--CH3-CHα-酮异戊酸丙氨酸族其它氨基酸的合成第49页，共64页，2023年，2月20日，星期一包括：丝(Ser)、甘(Gly)、半胱(Cys)共同碳架：3-磷酸甘油酸㈡丝氨酸族氨基酸的合成3-磷酸甘油酸3-磷酸丙酮酸脱氢酶转氨酶Gluα-酮戊二酸3-磷酸丝氨酸磷酸酶丝氨酸甘氨酸转羟甲基酶（含辅酶FH4）第50页，共64页，2023年，2月20日，星期一丝AA+乙酰-CoAO-乙酰丝AA+CoAO-乙酰丝AA+硫化物半胱氨酸+乙酸

三种氨基酸的关系丝AA甘AA半胱AA3-磷酸甘油酸转乙酰基酶提供硫氢基团半胱氨酸的合成途径（植物或微生物中）第51页，共64页，2023年，2月20日，星期一包括：天冬AA(Asp)、天冬酰胺(Asn)、赖(Lys)、苏(Thr)、甲硫(Met)、异亮(Ile)共同碳架：TCA中的草酰乙酸CH2-COO-C=OCOO---CH2-COO-CH2-CHNH2COO---CH2-COO-CHNH2COO---CH2-COO-CH2-C=OCOO---++转氨天冬AA㈢天冬氨酸族氨基酸的合成第52页，共64页，2023年，2月20日，星期一（植，细)动物天冬酰胺合酶Mg2+Asp+NH3+ATPAsn+H2O

+AMP+PPiMg2+Asp+Gln+ATPAsn+Glu+AMP+PPi第53页，共64页，2023年，2月20日，星期一CH2-COOHCHNH2COOH--ATPADP天冬氨酸激酶CH2-C-O-P=OCHNH2COOH--O=OHOHNADPH+H+NADP+天冬氨酸激酶天冬氨酰磷酸CH2-CHOCHNH2COOH--β-天冬氨酸半醛L-高丝氨酸甲硫氨酸苏氨酸异亮氨酸（4个C来自Asp,2个C来自丙酮酸）α,ε-二氨基庚二酸赖氨酸CO2天冬氨酸天冬氨酸族其它氨基酸的合成第54页，共64页，2023年，2月20日，星期一草酰乙酸赖氨酸苏氨酸甲硫氨酸异亮氨酸天冬酰胺天冬氨酸β-天冬氨酸半醛几种氨基酸的关系第55页，共64页，2023年，2月20日，星期一包括：谷AA(Glu)、谷氨酰胺(Gln)、脯(Pro)、羟脯(Hyp)、精(Arg)共同碳架：TCA中的α-酮戊二酸

α-酮戊二酸Glu为还原同化作用+NH3

+NADH+NAD++H2O谷AA

脱H酶

（动物和真菌，不普遍）谷氨酰胺+α-酮戊二酸2谷AA（普遍）