第章蛋白质和氨基酸的代谢

第12章蛋白质和

氨基酸代谢教学目的：

1.熟悉泛肽在蛋白质降解体系中的作用。2.掌握氨基酸分解代谢的公共途径。3.了解合成各种氨基酸碳架的来源。教学重点：氨基酸分解代谢的公共途径。1一蛋白质的降解活细胞的组成成分在不断地转换更新。细胞总是在不断地由氨基酸合成蛋白质，同时又将蛋白质降解为氨基酸。细胞内蛋白质不断更新的意义：排除一些不正常的蛋白质；通过排除累积过多的酶和调节蛋白使细胞内代谢维持正常状态。酶的活动能力是根据其合成速度和分解速度决定的。在细胞“经济学”中，控制蛋白质的降解与控制其合成速度同等重要。21蛋白质降解的特性细胞有选择性地降解非正常蛋白质，大多数非正常蛋白质可能基于某种化学修饰而变得易于降解，在转录和翻译时出现误差产生的受损蛋白质更易降解。细胞内正常蛋白质被排除的速度是由其个性决定，在组织中不同酶的半存活期有较大差异。细胞中蛋白质降解的速度与营养和激素状态而有所不同，在营养不足时，细胞将提高蛋白质降解速度以维持其必需营养源和保证不可缺代谢的正常进行。蛋白质的周转代谢使各种代谢途经能顺利实现。32蛋白质降解的反应机制1)溶酶体降解蛋白质体系溶酶体为单层膜细胞器，内含50多种水解酶。内部pH5.0左右，其中酶的最适pH都是酸性的，在细胞质生理pH下无活性。溶酶体可降解膜蛋白、细胞外蛋白质和长存活期蛋白质。通过吞噬泡将胞内分解物降解，通过胞吞作用将胞外蛋白质降解。溶酶体降解蛋白质无选择性。许多正常和病理活动可使溶酶体活性升高。如糖尿病会刺激溶酶体对蛋白质的分解；产后子宫体在9天内从2kg萎缩到50g；慢性炎症可引起溶酶体酶向细胞外释放，而损伤周围组织。42)ATP-依赖性的蛋白质降解体系ATP-依赖的蛋白质分解需要有泛肽相伴。泛肽是有76个氨基酸残基的蛋白质单体，广泛存在于各种真核细胞中。氨基酸序列高度保守，在不同种属生物中只相关几个氨基酸。泛肽以共价键与被降解蛋白质相连接，对被选定降解的蛋白质加以标记，这个过程分为3步：①在“需-ATP”的情况下，泛肽的羧基末端通过硫酯键与泛肽活化酶(E1)偶联。②泛肽转移到泛肽携带蛋白(E2)的巯基上，形成“泛肽-携带蛋白”。5③泛肽-蛋白连接酶(E3)将活化了的泛肽转移到赖氨酸的ε-氨基上，形成异肽键。在选择蛋白质降解过程中E3起关键作用。泛肽连接的蛋白质被“蛋白水解酶体”降解，该酶只对泛肽结合的蛋白质有效。63机体对外源蛋白质的需要及其消化作用高等动物摄入的蛋白质在消化道内经过一系列的消化过程降解为氨基酸，吸收后经血液循环，进入肝脏及其他组织细胞。蛋白质在胃内经胃蛋白酶水解成较小分子多肽，在小肠中经胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶的作用水解成短链肽和部分游离氨基酸；短链肽再经羧肽酶、氨肽酶的作用变为游离氨基酸。氨基酸在细胞内的代谢途经：合成蛋白质、转化为糖或脂肪酸和氧化分解。71)胃蛋白酶Pepsin:R1=苯丙氨酸(Phe)，色氨酸(Trp)，酪氨酸(Tyr)；亮氨酸(Leu)以及其它疏水性氨基酸水解速度较快。82)胰蛋白酶R1=赖氨酸(Lys)和精氨酸(Arg)侧链(专一性较强，水解速度快)。93)糜蛋炒白酶啄或胰唱凝乳蚂蛋白苏酶Chy宅mo创tr围yp求si饭n:成R1=苯丙句氨酸(Ph妥e)、色犹氨酸(Tr隔p)、酪兽氨酸(T确yr血);亮氨练酸(Le储u)，蛋指氨酸(M近et缝)和组手氨酸(H题is库)水解荒稍慢烘。104)羧肽赤酶和盖氨肽疑酶分别私从肽简链羧爬基端磨和氨酷基端毕水解突。114氮平袋衡氮是公蛋白狂质、通核酸毯等含紧氮化呢合物靠的组政成成抢分，熟是生晚物必残不可随少的亮营养跳元素便。人注和动散物从枕食物隔中摄奶取的障蛋白单质，升在消气化道给中经船多种粒酶水至解成胆氨基简酸，思被吸夏收。白氨基仓酸是误蛋白乏质、桐核酸店等生法物分随子合抛成的过素材啄，细秀胞内察总是懂有相联当数券量的裤游离山氨基嘉酸存利在。候这些皱游离毕氨基零酸一脊部分煮是从毛外界准吸收坟的，改一部患分是申细胞克自身暖合成祥的，省也有苗的是荐由体腔内蛋乳白质豪更新仪释放腿出来葡的，械细胞植内所匆有游础离存趟在的枣氨基识酸称信为氨基汉酸库。库对内氨四基酸躲不断示被利舌用，扁又不廊断被榆补充阴，处解于动摸态平神衡中则。12细胞谋内蛋绑白质分解合成氨基雪酸库脱氨氨基误化转化非蛋恨白质估含氮耐物质(嘌呤,嘧啶,核酸,卟啉扔等)外源堪蛋白未质氨基棉酸合构成代缎谢氨铵盐司酰胺α-酮酸糖,脂肪CO2+H2O+忽AT述P氨基豆酸代与谢概评况131)总氮榆平衡人体说摄入民的氮踏量与逮排出悄的氮繁量相垮等，暮称为申总氮逼平衡矛。各桑组织闪细胞闭内蛋贵白质盛的分椅解与网合成旋处于摆动态螺平衡丈状态讽。2)正氮桐平衡摄入拐的氮被量多常于排衰出的孝氮量肌，称浅为正奥氮平坚衡。仪体内纵蛋白柏质合览成大衔于分苦解。趴如儿孔童，者孕妇魔和恢省复期宅病人葱。3)负氮巧平衡排出餐的氮超量多踢于摄予入的般氮量暴，称候为负析氮平抄衡。齐体内爬蛋白觉质分汗解大围于合绿成。共如慢哨性消筝耗性般疾病恨、组玩织创香伤或标食物牛中蛋僵白质缘瑞量过研低等坐。145必需进氨基弯酸与消非必够需氨糠基酸组成拣蛋白沉质的哭氨基淹酸有20种，舰其中军有些趟氨基凭酸可巾在人报和动绕物体柱内合礼成，纵或由搏别的骄氨基掌酸转身变而叫来，势称为非必嫩需氨忘基酸。有羡些氨潜基酸知在人规和动雹物体胖内不汽能合缸成，简也不浴能由讯别的赢氨基花酸转步变而送来，篮必须挑由食刮物提裹供，歌称为必需桥氨基做酸。人体旬必需杰的氨息基酸卷有8种，旋即：缬氨依酸、都异亮据氨酸立、亮而氨酸丝式、苯尖丙氨翅酸、破蛋氨邻酸、垄色氨汇酸、并苏氨艘酸和着赖氨孔酸。15二鲜氨碰基酸听的分抢解代震谢不同丸氨基蔬酸的逼分解挎代谢单途径堵有共待性，帝也有挽个性煌。一创方面视因为摧所有α-地L-氨基强酸分浑子都茶有共割同的容结构臂特征卧，因现而具携有相伙同的总分解映代谢脏途径霜；另唯一方钻面氨损基酸帝的R基团孕都不鉴一样怕，而柏各自系有其轻特殊胶代谢食途径雷。氨基剑酸分然解代蹲谢的友公共妙途径趴有脱团氨基敏作用爷、脱皱羧基意作用雁和脱津氨脱舍羧作嫩用等禾。氨岁基酸妹经脱夸氨、练脱羧躁后，库生成度的有唤机酸毅、胺甚、NH3、CO2等产谦物可摸被进轻一步姿分解匆利用群或排占出体塑外。16转氨侦基作孤用又铅称氨鸣基移仔换作千用，著是α-氨基榜酸和α-酮酸贤之间萝的氨堪基转漂移作迫用。α-氨基流酸的α-氨基裳在转案氨酶殃的催垫化下荣转移末到α-酮酸似的酮疑基位稻置，春结果案原来借的氨痛基酸匆生成联相应创的α-酮酸锈，原欣来的α-酮酸屯形成画相应盏的α-氨基挺酸。1转氨育基作煤用17L-天冬氨酸α-酮戊二酸草酰乙酸L-谷氨酸L-天冬氨酸转氨酶L-丙氨酸α-酮戊二酸丙酮酸L-谷氨酸L-丙氨酸转氨酶182葡萄世糖-丙氨腥酸循甩环将改氨运浮入肝麻脏在肌箩肉中想有种雪氨基岸转移根酶，碑可将嘱丙酮谎酸转誉化为灰丙氨笨酸后承释放冈进入喘血液蛮，传机送到妈肝脏商。在壳肝脏闹中经烈过转辣氨作宰用又延变为萍丙酮耐酸，柿经葡镜萄糖而异生泥作用绵形成揪葡萄圆糖后析再回心到肌点肉中许，经麻糖酵梨解途逼经降搅解为顾丙酮负酸。岛这个雷途经横称为挺葡萄休糖-丙氨直酸循杂环。细胞篇内的惹氨基粒酸最也后以捷氨或瓜天冬忧氨酸卷为终织产物计，再港经尿历素循叨环，钥形成图氮的铅终级冷产物——尿素可。葡航萄糖-丙氨蹈酸循粥环起席着将触氨转你入肝漏脏的棒作用睡。193谷氨镇酸脱枝氢酶阶催化永的氧工化脱期氧基剥作用谷氨以酸携枣带着畅由许便多氨缘瑞基酸饱脱下等的氨间基进捐入肝逆细胞库后，扮经细祝胞质殿进入社到线著粒体明内。游由谷假氨酸单脱氢巾酶催衡化其志氧化驾脱氢厕作用面。氨岩基酸乓由氨悉基转束移酶背和谷号氨酸基脱氢缺酶联邪合脱趋掉氨拳基的弃作用傍称为跃联合标脱氨提基作身用。体内喇大部扯分氨蜡基酸牧可通锯过联膛合脱该氨的厨方式绪脱掉刷氨基石。氨浇基酸雀的氨颗基先哗转给α-酮戊职二酸女，生训成相渡应的α-酮酸花和谷文氨酸但，谷侧氨酸卡再在键谷氨外酸脱耳氢酶骡的作知用下裁，脱栋去氨换基，意重新母生成α-酮戊着二酸躲。20转氨酶L-谷氨酸脱氢酶转氨酶与谷氨酸脱氢酶进行的联合脱氨基作用214氨的纽奉去向氨基浸酸脱探氨基猛后产洪生的庆氨对壶机体愈而言腹是有普毒物鼠质。疑血液筛中1%的氨著就能趁引起箭神经多系统倾中毒戚，表征现为匪语言遥紊乱研、视命力模以糊、访发生龙特有吼的机周体震缓颤，议甚至础昏迷冤死亡蔬。机体庄防止父高浓爷度氨榆的措替施：向①由狐谷氨递酸脱纪氢酶交将α-酮戊浑二酸搬氨基赖化成收谷氨始酸；帐②由锄谷氨等酰胺竹合成脚酶催受化谷种氨酸厨与氨油结合颜成谷宗氨酰什胺。替后者菠是脑楼组织认氨的善主要洞解除纤方式州。谷双氨酰长胺透犯过细扰胞膜掉经血并液运致送到东肝脏帖，再站将其搁分解飞为谷贼氨酸线和氨曾。22不同丘物种挥排泄喷氨的滥方式渣不同撇。微慨生物缺将游置离氨坚用于巩形成驼细胞跳其他承含氮萍物质斤，从皱氨基搂酸上偿脱下胸的氨普用于耻生物究合成计，多肆余的善氨排淹到环爪境中割。鱼岛类和助水生木两栖每类将迟氨直稀接排阀出体各外。焰鸟类贼和陆叮生爬而行类比以尿生酸的秀形式时排氨尖。绝队大多不数陆宾生动眉物将线氨转谣变为谦尿素览排泄爽。23高等动物的氨基酸分解途径氧化有机酸乙酰CoAβ-氧化氨基酸α-酮酸NH3CO2胺CO2+H2O糖脂肪酰胺新氨基酸鸟氨酸循环嘌呤，嘧啶尿素氨甲酰磷酸TCA循环排出体外被固定成草酰乙酸或苹果酸脱氨脱羧24三遥尿铃素的攻形成1氨甲礼酰磷培酸的呆合成在氨督甲酰诵磷酸错合成撕酶的损催化饭下，云使NH3和HC嘉O-3活化居缩合伤形成播氨甲拍酰磷盆酸。氨甲酰磷酸252瓜氨玻酸的春合成在鸟健氨酸茎转氨师甲酰岛酶的欲作用替下，格将氨睡甲酰畜磷酸秃的氨铃甲酰渣基转围移到茧鸟氨鱼酸上逝，形庆成瓜轨氨酸纤。此色反应德在线别粒体库中进食行，捐鸟氨博酸先型从细滚胞质遍转动刺到线麻粒体利内，搂瓜氨紧酸再贯从线报粒体盈转动寸到细野胞质膛中。263精氨调琥珀璃酸的胃形成在精称氨琥叼珀酸访合成茶酶的绝作用醋下，壤瓜氨外酸的鉴脲基堵与天晃冬氨鼠酸的垂氨基薯缩合挠成精扁氨琥结珀酸谋。274精氨慨酸的喝形成在精而氨琥垒珀酸脸酶的安催化造下，昏从精欠氨琥诱珀酸悉碳架找上脱梅下延触胡索测酸后眨形成贴精氨界酸。285尿素些的产侨生在精厕氨酸旋酶的覆催化逢下，掠从精寨氨酸肺上水漆解下被一个殊尿素蛛分子椅，并调再生骑成瓜吉氨酸舟。瓜乓氨酸坑又回嫂到线晒粒体串中进葛行下版一轮瓶尿素样循环垦。29鸟氨珍酸循粉环鸟氨酸精氨酸天冬氨酸精氨琥珀酸延胡索酸①②③④⑤瓜氨酸30四区氨捞基酸坊碳骨念架的面分解跌代谢脊椎骗动物省体内斯的20种氨文基酸羊的碳炭骨架鸟，分包别由20种不挣同的畜多酶茧体系病进行俭氧化言分解编。虽光然氧司化分凭解的草途经添各异副，但效都集巾中形拴成7种中平间产槽物而善进入栗柠檬巩酸循件环。订分别肯是：脾丙酮洗酸、多乙酰Co晒A、乙姿酰乙厚酰Co减A、草毛酰乙屑酸、帆延胡听索酸歇、琥丑珀酰Co忙A、α-酮戊俗二酸游。如果辩氨基略酸脱踪蝶羧形珠成胺隆后就掉失去沸进入她柠檬削酸循尽环的聚可能症性。嗽氨基纵酸的战分解努途经吸并不鸭是其脂合成内途经赛的逆硬转。兴脊椎渠动物米的氨材基酸零分解帆代谢锄主要新在肝衫脏中次进行餐。31丙氨供酸半光情氨酸甘氨微酸丝氨泛酸苏氨评酸异亮成氨酸亮氨贱酸色氨储酸乙酰Co咳A乙酰五乙酰Co困A苯丙铅氨酸酪氨挥酸亮氨些酸赖氨弊酸色氨拨酸丙酮雀酸天冬钩氨酸天冬忍酰胺酪氨做酸苯丙眉氨酸异亮国氨酸蛋氨肌酸缬氨迎酸精氨织酸组氨养酸谷氨紫酰胺脯氨啊酸谷氨雾酸氨基粱酸碳击链进伴入三糠羧酸谷循环摧的路析径32五锡生阁物固举氮生物叶体内念氨基怠酸分巧子中顺的N元素石最初送来源努于空哲气中首的N2。自域然界猾中只羡有少缺数细首菌和鸣蓝绿隔藻类舌能将蝇空气略中的姥Ｎ2还原较为NH3(N浩H4+)，这周种将奇分子像氮转办化为哑含氮皆化合煌物的腹过程积称为生物钢固氮。土册壤微踩生物爹将NH4+氧化芦为NO2-及NO3-称为硝化莲作用。植薯物和辞许多页微生破物含闷有硝央酸和智亚硝霸酸还满原酶聚将NO2-及NO3-再还企原成NH4+。植散物能慈用NH4+作为乡丰合成题氨基沫酸的殊氮源叙，动佛物则呼利用复植物申作为销氨基峡酸的薪来源惠。33341固氮监生物帜类型迄今殃已知叼的能相固氮里的生抢物属戏于原叮核生脉物，包分为洞两大侵类：夺①能蝴独立晓生存某的自骡生固粘氮微姥生物纯，包窜括细迅菌、不放线徒菌、却蓝藻衡等；啊②与劣其他否植物莲共生夹的共由生型他固氮春微生后物(根瘤宇菌)。大豆途根瘤固氮微生物共生型固氮微生物自生型固氮微生物352固氮极酶生物畏固氮存是由碗固氮务酶催特化进防行的去，固男氮酶妥是由碗固氮崭酶和哲还原傲酶组炉成的饶固氮掩酶复川合体萄。固氮骑酶又称慕钼铁售蛋白爸，是烟由两品对不雾同的柳亚基立组成趟的四柱聚体(α2β2)，其富活性哪中心陵位于α亚基栏内，钻由Mo师Fe7S9原子柿簇和响一个巩异柠旁檬酸搜组成咳，被勤称为灯铁钼遵辅因私子(Fe辽Mo舌co)，是每络合弯和还督原N2生成NH3的部劈燕位。膊另一Fe8S7原子住簇位州于α和β亚基堪之间眉，负嘴责将待电子做传递林给Fe委Mo闷co，用放于将N2还原汪成NH3并放辣出H2。36还原辜酶又称专铁蛋钞白，绝是由2个相欣同亚皇基组锯成的掉二聚符体(γ2)，Fe4S4原子嫂簇位渠于两趁个亚慰基之掠间，江其功击能蛇是将求由代放谢过乔程产窃生的盘电子霸传递歌给钼丝式铁蛋党白的Fe7S8原子好簇，国再转哄移给Fe胳Mo理co。还闭原酶诸向固辣氮酶尊每转恳移1个电付子要碎消耗2个AT恩P。生雾物固认氮化宫学反成应总澡式：N2+糕8e-+袄16扒AT第P毯+邻16交H2O↓2N购H3+拣H2+早16渡AD滤P寄+热16染Pi叹+眯8述H+氧对遥固氮酸酶复宅合体贱有很给强的玻抑制汤作用震，固性氮酶授催化塘的反营应需困在厌烟氧环凤境下用进行挑。37生物丑固氮票过程贷是一盘个相呢当复肢杂的步过程请，目粪前对片其了漏解还敌有限众。自诵生和钢共生忌固氮用菌的歌固氮李酶均浑由钼绿铁蛋顾白和突铁蛋值白组窄成，市这两朽种蛋味白单去独存蒸在时坛均无朽活性瞎，只杰有组财合成勉复合荐体才焰能具搜有催胃化氮调还原扬功能洪。不矮同来币源的酱两种究蛋白臣可交法叉组炸合，烧但有习明显涂物种纳特异宝性。对根疾瘤菌枣中的乞固氮叠酶目胆前只舱有部判分了看解，衰对其举组成叼、结皮构及侵固氮唉机制轮还缺炸乏全软面的似认识阀。固氮解酶的瞎活性斑受两汉个重册要调怖节系阳统的裹调节押：一琴是氧蛛防护绩系统动，二博是氨飞同化么系统捡。N2是惰战性气鸡体，但两个N原子景间的例键能腔很高斥，化枕学合碍成和口生物胳固氮掘都要丛消耗长大量弦的能挑量。383氨的丧同化险作用由生风物固耐氮作陕用形茧成的命氨是狗合成浅氨基禽酸的誓氮源旁，也涨是其畜他含非氮化嘴合物粗的氮璃源。煎在氨六的同映化作估用中唯谷氨县酸和剧谷氨搅酰胺派起着灭重要豪的桥肠梁作集用，房诚通过肤转氨底基作坝用谷鹅氨酸莲可为举大多抚数氨度基酸细的生崭成提堡供氨燃基，陕谷氨叠酰胺否的酰泥胺氮倡是生同物合环成中慕的广刊泛氨亦基提沉供者西。谷氨汇酸脱当氢酶文可催丢化α-酮戊版二酸毛还原谣氨基职化成展谷氨酒酸。谷氨逝酰胺朴合成涌酶可厉催化滨谷氨丑酸与飞有毒端的氨君形成立无毒蔑的谷孩氨酰烦胺。39六蛛氨痰基酸任的生殖物合蕉成有些话氨基躁酸只单能在等植物划或微堆生物衔细胞团中合喷成，雀人和黑动物巾不具修备合窜成全任部氨竭基酸喂的途程经，封必须器从食帅物中详获得雁不能拔合成贱的氨善基酸梁。这徒些不谷能自里己合游成，琴必须眨从食博物中希获得授的氨闸基酸电称为必需宫氨基顺酸。人界体必现需的惨氨基银酸有8种，侍即：缬氨享酸、恩异亮桌氨酸锤、亮帆氨酸冤、苯决丙氨匪酸、纱蛋氨籍酸、志色氨额酸、帅苏氨延酸和倡赖氨滤酸。不同帐生物粱合成惕氨基害酸的致能力紧有差唇异，泰合成竖途经峡也不随尽相绸同，示但存婶在一鸣些共阳性。毅即各闲种氨眉基酸古碳架纳来源五于糖命代谢印途经非中的询几种湿关键舅中间翻体，陈氨基根多数论来自钱谷氨漫酸和成谷氨泪酰胺李的转演氨基组作用嫂。401由α-酮戊惭二酸蜻形成搭的氨迈基酸谷氨掠酸、五谷氨黄酰胺权、脯膊氨酸扯、精森氨酸寻和赖灿氨酸拜的碳明架来据自α-酮戊娱二酸绩。见P45础4~倦45贞5图27翻-3堪~5。412由草订酰乙范酸形忌成的苏氨基简酸天冬饲氨酸迫、天扰冬酰胡胺、子甲硫挖氨酸衫、苏晨氨酸猫和赖翻氨酸哨的碳岗架来吩自草温酰乙席酸。停见P45探6图27丝式-6。423由丙功酮酸诊形成猪的氨愁基酸丙氨喜酸、侦缬氨亡酸、既亮氨冤酸和邻异亮族氨酸鹊的碳润架来粥自丙我酮酸下。见P45举7图27所-7。434由3-磷酸铲甘油依酸形灰成的弯氨基奏酸甘氨市酸、费丝氨储酸和趴半胱寒氨酸抹的碳激架来个自3-磷酸疫甘油难酸。纹见P45榨8图27象-8。445由磷伯酸烯袋醇式获丙酮悬酸和4-磷酸胳赤藓内糖形夏成的犁氨基退酸色氨欲酸、亏苯丙独氨酸达和酪订氨酸擦的碳队架来洒自磷宜酸烯效醇式扔丙酮堂酸和4-磷酸侨赤藓沫糖。吉见P4栋59梅~4知61图27怀-9任~1尺3。456虽5亿-磷酸秀核糖狱形成择的氨忘基酸组氨夫酸的6个碳彼原子蚁中有5个来辜自5-磷酸割核糖-1艳-焦磷龙酸。席见P46汉2图27笑-1撑4。46提候要细胞兄内蛋蜜白质模处在哲不断悼合成输与分迫解中着，有宅