暨大生化课件 第八章 蛋白质降解和氨基酸代谢

第八章 蛋白质降解和氨基酸代谢 一：蛋白质的降解 外源蛋白质的消化吸收主要发生在小肠 蛋白酶原在小肠激活 蛋白质水解成氨基酸，吸收 根据各种蛋白酶活性部位的性质分为四大类 丝氨酸蛋白酶 （丝氨酸、组氨酸、天冬氨酸） 巯基蛋白酶 （半胱氨酸、组氨酸）（木瓜蛋白酶） 天冬氨酸蛋白酶 （两个天冬氨酸）（胃蛋白酶） 金属蛋白酶 胰脏羧肽酶 A (谷氨酸、酪氨酸）。 蛋白质营养 氮平衡 ( 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 蛋白质的营养价值取决于必需氨基酸的数量、种类、比例 真核生物中蛋白质的降解有两条途径 溶酶体内降解过程 依赖泛素 (降解过程 依赖 降解异常蛋白和短寿命蛋白 溶酶体途径 主要降解经胞吞进入细胞中的胞外蛋白质 五十多种水解酶 微酸性 5） 没有选择性，主要降解外源蛋白、膜蛋白及长寿命的细胞内蛋白 76个氨基酸的小分子蛋白 (普遍存在于真核生物中，一级结构高度保守 1975年从小牛的胰脏中分离出来的。 80年代初，发现它有调节蛋白质死亡的作用，才称它为“死亡标签”。 切哈诺沃、赫尔什科和罗斯获得 2004年度诺贝尔奖。 泛素（ 介 1. 泛素化 ( 泛素与选择性被降解蛋白质形成共价连接，并使其激活。 涉及 典型的哺乳动物体内都含有一种或数种不同的几十种 3 死”的决策者 泛素介导的蛋白质降解过程 蛋白酶体 (泛素化蛋白质的降解 细胞中 30以上的新合成蛋白质是经过蛋白酶体降解的 泛素分子链则是开启蛋白酶体这个“垃圾桶”的“钥匙” 进入蛋白酶体的蛋白质，经过处理会分解成 7 9个氨基酸的短链 一个人体细胞含有万个蛋白酶体 泛素介导的蛋白质降解过程 1. 2. 泛素转移至 3. 以识别目标蛋白质，与目标蛋白质接近的 4. 5. 被标记的蛋白尾端形成一小段泛素分子链； 6. 泛素分子链在蛋白酶体的端口被识别并脱离蛋白质，目标蛋白质进入蛋白酶复合体的桶状通道最终降解为缩氨酸并由另一端口释放出去。 二：氨基酸分解的核心在于脱氨 催化氨基酸直接脱氨的酶 催化氧化脱氨的酶 黄素蛋白： 吡啶蛋白： 非氧化脱氨。 水解、脱水、加氢、脱硫化氢等 仅 在氨基酸代谢中起重要作用的脱氨酶是 是一种变构酶， 氨基酸代谢的枢纽 转氨 在转氨酶（ 催化下， 其中一个底物对为 除 转氨机理 转氨基作用的主要生物学意义在于转氨不脱氨，避免了氨对代谢的干扰。 转氨基作用不仅是体内多数氨基酸脱氨基的重要方式，也是机体合成非必需氨基酸的重要途径。 转氨作用的生理意义 联合脱氨 氨基酸 谷氨酸 )+ 转氨酶 )H 联合脱氨： 转氨与脱氨两种脱氨基方式的联合作用，使氨基酸脱下 嘌呤核苷酸循环 苹果酸 腺苷酸 代琥珀酸 次黄嘌呤 核苷酸 (腺苷酸代琥 珀酸合成酶 二酸 氨基酸 谷氨酸 转氨酶 1 草酰乙酸 天冬氨酸 转氨酶 2 主要在肌肉组织进行。 腺苷酸 脱氢酶 胡索酸 腺嘌呤 核苷酸 (高浓度的氨对高等动物具有毒性 高等动物的大脑对氨极敏感，血中 1%的氨会引起中枢神经中毒 氨中毒的机理：在脑细胞的线粒体大量消耗氨的排泄 排氨动物（水生如鱼类） 尿素形成（陆栖高等动物和两栖类） 排尿酸动物（如陆生爬虫类和鸟类） 氨的转运 尿素循环发生于肝脏，其他部位“脱下”的氨被转运到肝脏 丙氨酸 谷氨酰胺的运氨作用 丙氨酸 肌肉 谷氨酰胺的运氨作用 氨的运转主要通过 物细胞内由 成 氨酸 + 氨酰胺 谷氨酰胺合成酶 i 谷氨酰胺酶 尿素循环 主要在肝细胞的线粒体及胞液中。 占排氮总量 80 90%； 生理意义：把有毒的 除体外，使血 定。 氨的活化 氨基甲酰磷酸的合成 2基甲酰磷酸合成酶 （ C O 2 基甲酰磷酸 反应在线粒体中进行 尿素循环 尿素循环 尿素循环小结 原料： 2 分子氨，一个来自于 ，另一个来自天冬氨酸。 过程：先在线粒体中进行，再在胞液中进行。 耗能： 3 个 4 个高能磷酸键。 草酰乙酸 磷酸烯醇式酸 天冬氨酸天冬酰氨 丙酮酸 延胡索酸 琥珀酰 酰 酰乙酰 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 缬氨酸 葡萄糖 柠檬酸 氨基酸碳骨架进入三羧酸循环的途径 生糖氨基酸与生酮氨基酸 氨基酸与一碳单位 将具有一个碳原子的基团称为“一碳单位”。如 H； ； ； 等等。 四氢叶酸（ 一碳单位的主要转移载体。 一碳单位的生理意义： （ 1） 与氨基酸代谢密切相关； （ 2）参与嘌呤和嘧啶的生物合成以及 S 腺苷甲硫氨酸的生物合成； （ 3）是生物体各种化合物甲基化的甲基来源； 一碳单位及其载体 氨基酸合成的主要原料来自糖代谢 必需氨基酸 和非必需氨基酸 必需氨基酸 (体内需要而又不能自身合成 ， 必须由食物供给的氨基酸 ， 共有 8种： 其余 12种氨基酸体内可以合成 ， 称非必需氨基酸 氨基酸 代谢小结 生物固氮 固氮作用是地球上氮循环的一个重要部分 。 只有某些原核生物才能固氮 。 固氮分自生与共生固氮两大类 。 生物固氮的化学本质 固氮条件 （ 1）电子供体 （ 2） （ 3） 厌氧环境 结构组成 铁蛋白： 二聚体、含 ， 形成 钼铁蛋白： 四聚体（ 22）， 含 固氮酶 作用机理： 原剂 铁蛋白 钼铁蛋白 a、氧化还原酶：不仅能催化 可催化 b、 催化 中获取能量推动电子向还原底物上转移。 固氮酶是一种多功能酶