生物化学第7章蛋白质的酶促降解和氨基酸代谢

1、第7章 蛋白质的酶促降解和氨基酸代谢,第1节 蛋白质的酶促降解,水解,胞外酶,氨基酸,吸收入,作为氮源和能源进行代谢。,蛋白质不能储备。,外源蛋白质,一、必需氨基酸,体内不能自行合成，必须从食物中获取的AA必需氨基酸。 人Lys、Trp、Val 、Leu、Ile、Thr 、 Phe 、 Met （Arg 和His 半必需氨基酸） 赖色缬亮异亮苏，苯丙蛋 （记忆方法） “一两色素本来淡些” 动物10种必需氨基酸,提问：不同蛋白酶之间功能上区别可能有什么？,外切酶氨肽酶,内切酶,限制性内切酶,外切酶羧肽酶,最终产物氨基酸,二、蛋白水解酶,胰蛋白酶、凝血酶：作用于精氨酸或赖氨酸的羧基形成的肽键。 胰凝乳蛋白酶、枯草杆菌蛋白酶：水解芳香族氨基酸羧基形成的的肽键。 胃蛋白酶：水解芳香族氨基酸氨基形成的的肽键。 脯氨酰蛋白酶：水解脯氨酸的羧基形成的肽键。,食物中蛋白质的消化吸收,三、蛋白质降解的反应机制,1、溶酶体无选择的降解蛋白质,游离于细胞质中，过于微小难以观察,小分子单元,白细胞杀菌、细胞自溶也与之有关,细胞如何有选择地降解“过期蛋白”，而不影响细胞的正常功能？,内源过期蛋白质,水解,氨基酸

2、,？,2、泛肽识别降解的蛋白质,泛肽识别并在溶酶体中水解,泛肽作用机制,UCDEN： Ubiquitin-conjugating enzyme，泛肽-连接的降解酶,泛肽的C末端羧基与蛋白质的赖氨酸的氨基连接,第节 氨基酸的分解与转化,General Metabolism of Amino Acid,氨基酸代谢库 (metabolic pool),食物蛋白质,组织蛋白质,氧化供能,胺类,一、脱氨基作用,脱氨酶,NH3,？,酮酸,氧化脱氨基作用 转氨基作用 联合脱氨基作用 非氧化脱氨基作用 脱酰胺基作用,L-谷氨酸脱氢酶,1.氧化脱氨,脱氢氧化酶,酶L-氨基酸氧化酶（FAD.FMN）、D-氨基酸氧化酶,亚氨基酸不稳定,H2O+H+,水解加氧,脱氢,NH4+,-酮酸,本应是L-aa氧化酶（大多数氨基酸都是L型），但该酶分布不普遍，活力低（pH=10)，作用小。,！,？,提问：哪种酶作用最重要？,13852598508,L-谷氨酸脱氢酶,辅助因子：NAD+或NADP+ 催化L-Glu氧化脱氨生成-酮戊二酸 真核细胞中主要分布在线粒体基质,L-谷氨酸脱氢酶,NAD+H2O,NADH+H+NH4+

3、,-谷氨酸,-酮戊二酸,谷氨酸氧化脱氨,若外环境NH3大量进入细胞，或细胞内NH3大量积累,酮戊二酸大量转化 NADPH大量消耗 三羧酸循环中断，能量供应受阻，某些敏感器官（如神经、大脑）功能障碍。 表现：语言障碍、视力模糊、昏迷、死亡。,氨中毒原理,2.转氨基作用,特点：a. 可逆，受平衡影响 b. 氨基大多转给了-酮戊二酸（产物谷氨酸）,转氨酶,-酮酸,-氨基酸,-酮酸,逆过程,酮戊二酸,提问：为什么多转给-酮戊二酸？ 答案：来源有保证，谷氨酸可由氧化脱氨迅速降解产生-酮戊二酸。,参与氨基转换的酮酸主要是酮戊二酸，其次是草酰乙酸。除Gly、Lys、Pro、Thr不能转氨外，其他氨基酸都具有转氨作用。 最常见作用最强的是谷丙转氨酶，谷草转氨酶。 所有转氨酶的辅酶都是：磷酸吡哆醛（PLP）,提示：肝细胞中转氨酶活力比其他组织高出许多，是血液的100倍 抽血化验若转氨酶比正常水平偏高则有可能肝组织受损破裂，肝细胞的转氨酶进入血液。（结合乙肝抗原等指标进一步确定是什么原因引起的）,查肝功为什么要抽血化验转氨酶指数呢？,转氨基本质上没有真正脱氨。,3. 联合脱氨,谷氨酸,L-谷氨酸脱氢酶,-

4、酮戊二酸,转氨酶,NH4+,-氨基酸,NAD+H2O,-酮酸,NH3,2H,、转氨酶 L-谷氨酸脱氢酶联合脱氨作用 这两种酶活性强，分布广，动物体内大部分通过此途径。,、转氨酶嘌呤核苷酸循环联合脱氨作用 骨骼肌、心肌和脑组织主要以此途径为主。,NADH+H+,腺苷酸琥珀酸,草酰乙酸,嘌呤核苷酸循环联合脱氨,NH3,天冬氨酸,次黄苷酸,H2O,NH3,H2O,苹果酸,谷-草转氨酶,反应物,4.非氧化脱氨基作用,1、还原脱氨基作用 2、脱水脱氨基作用 3、由解氨酶催化的脱氨基作用,5.脱酰胺基作用,？脱氨,H2O,NH3,谷氨酰胺,谷氨酸,天冬酰胺与之类似。,二、氨基酸的脱羧基作用,（一）直接脱羧基作用 脱羧酶 氨基酸 胺+二氧化碳。 脱羧酶：只作用于L-AA，除His脱羧酶不需辅酶，其他脱羧酶都以磷酸吡哆醛为辅酶。 （二）羟化脱羧基作用 O -CO2 Tyr 多巴 多巴胺 生物碱,1、氨的代谢转变,（1）、重新合成氨基酸 （2）、生成谷氨酰胺和天冬酰胺 （3）、生成胺盐,三、氨基酸降解产物的去向,正常人血浆中的氨浓度一般不超过0.1mg/100mL 主要通过丙氨酸和谷氨酰胺,2、NH3的

5、转运,(主要是肌肉),各组织细胞,脱氨,NH3,谷氨酸,-酮戊二酸,谷氨酸,丙酮酸,丙氨酸,谷氨酰胺,血液,肝脏,脱氨，转化为排泄形式,提问：为什么以谷氨酰胺、丙氨酸转运氨呢？ 答案：经济性高效（一举两得）。,肌肉剧烈运动,丙酮酸,NH3,丙氨酸,糖异生,糖原,脱氨,酵解,蛋白质分解产能,水生生物直接扩散脱氨（NH3）,陆生脊椎动物排尿素,各种生物根据安全、价廉的原则排氨。,直接排氨，毒性大，不消耗能量。 转化为排氨形式越复杂，越安全，但越耗能。,？,体内水循环迅速，NH3浓度低，扩散流失快，毒性小。,？,体内水循环较慢，NH3浓度较高，需要消耗能量使其转化为较简单，低毒的尿素形式。,3、氨的排泄,鸟类、陆生爬虫排尿酸,均来自转氨,不溶于水，毒性很小，合成需要更多的能量。,提问：为什么这类生物如此排氨？,水循环太慢，保留水分同时不中毒得付出高能量代价。,高等植物，以谷氨酰胺或天冬酰胺形式储存氨，不排氨。,在哺乳动物中，有毒的氨在肝脏中转变为无毒的尿素后，经血液运送至肾，随尿排出体外。 Krebs和他的学生Kurt Henseleit共同提出尿素的鸟氨酸循环的环式代谢途径：,4、鸟氨酸循

6、环,Hans Krebs 1900-1981 The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1953,尿素的形成尿素循环,部位肝脏细胞,氨基酸,（外来的或自身的）,-酮戊二酸 （转氨作用）,谷氨酸,谷氨酸,酮戊二酸,NH4+,CO2,2ADP+Pi+H+,2ATP,Pi,鸟氨酸,瓜氨酸,氨甲酰磷酸,瓜氨酸,天冬氨酸氨,精氨琥珀酸,ATP,AMP+PPi,延胡索酸,鸟氨酸,精氨酸,H2O,尿素,消耗4ATP能量,记忆方法 2个部位 肝脏线粒体;胞液 2个关键酶 氨基甲酰磷酸合成酶、精氨酸代琥珀酸合成酶 2个N 尿素分子中2个N1个来自NH3、1个来自天冬氨酸 3个重要产物 鸟氨酸、瓜氨酸、精氨酸 4个ATP 尿素合成是个耗能过程，每合成1分子尿素消耗4分子ATP,5. -酮酸的代谢转变,(1)合成氨基酸 (2)进入TCA彻底氧化分解!,(3)转化为糖及脂肪,降解为乙酰CoA或乙酰乙酰CoA生酮氨基酸 降解为丙酮酸、 -酮戊二酸、琥珀酰CoA、延胡索酸、草酰乙酸的氨基酸生糖氨基酸,生糖氨基酸：所有非必需氨基酸+Arg和His 生酮氨基酸：亮氨酸 生糖兼

7、生酮氨基酸：异亮氨酸 、色氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸 、酪氨酸(一两色本来老),碳骨架的氧化,乙酰乙酰CoA,苯丙氨酸 酪氨酸 亮氨酸 赖氨酸,丙氨酸 苏氨酸 甘氨酸 丝氨酸 半胱氨酸,丙酮酸,精氨酸 组氨酸 谷氨酰胺 脯氨酸,谷氨酸,异亮氨酸 甲硫氨酸 缬氨酸 苏氨酸,苯丙氨酸 酪氨酸 天冬氨酸,天冬酰胺 谷氨酰胺,异亮氨酸 亮氨酸 色氨酸,第三节 由氨基酸衍生物的其他化合物 （自学）,第4节 氨基酸的合成,由糖代谢中间产物转化而来。,蛋白质,氨基酸,非必需氨基酸 (10种),糖,必需氨基酸 (10种),酮体,动物,CO2+H2O,戊糖磷酸途径,葡萄糖,葡萄糖-6-磷酸,3磷酸-甘油酸,丙酮酸,三羧酸循环 乙醛酸循环,核糖-5-磷酸,酵解,组氨酸,色氨酸 苯丙氨酸酪氨酸,丝氨酸 半胱氨酸甘氨酸,亮氨酸 缬氨酸 丙氨酸,草酰乙酸,-酮戊二酸,天冬氨酸 天冬酰胺 甲硫氨酸 苏氨酸 异亮氨酸 赖氨酸,微生物和植物可以合成所有类型氨基酸。,谷氨酸 谷氨酰胺 精氨酸 脯氨酸,一碳基团代谢(P284),在代谢过程中，某些化合物可以分解产生一个碳原子的基团，称“一碳单位”或“一碳基团”。 许多氨基酸都

8、可作为一碳单位的供体：Gly、Met、His、Ser 常见的一碳单位： 亚氨甲基 CH=NH 甲酰基 CHO 甲基 CH3 羟甲基 CH2OH 亚甲基CH2 次甲基 CH=,SO42-(P286),3-磷酸腺苷-5-磷酸硫酸,腺苷-5-磷酸硫酸,SO42-还原(P286),本章小结,1. 蛋白质在动物与人体的消化道分解成 氨基酸。 2. 氨基酸的脱氨基作用包括：氧化脱氨、 转氨和联合脱氨。 3. 尿素循环。,1. 不是人体的营养必需氨基酸的是 A. 苯丙氨酸 B. 蛋氨酸 C. 谷氨酸 D. 色氨酸 E. 苏氨酸 2.不出现在蛋白质的氨基酸 A. 半胱氨酸 B.胱氨酸 C. 瓜氨酸 D. 精氨酸 E. 赖氨酸,. 生物体内氨基酸脱氨基作用的主要方式 A. 氧化脱氨 B. 还原脱氨 C. 直接脱氨 D. 转氨基 E. 联合脱氨基 .与下列-氨基酸相应的-酮酸，何者是三羧酸循环的中间产物 A. 丙氨酸 B.鸟氨酸 C. 缬氨酸 D. 赖氨酸 E. 谷氨酸,.在体内氨储存和运输的主要方式 A. 谷氨酸 B. 酪氨酸 C. 谷胱甘肽 D.谷氨酰胺 E. 天冬酰胺 .合成尿素首步反应的产物是 A.鸟氨酸 B.氨基甲酰磷酸 C.瓜氨酸 D.精氨酸 E.天冬氨酸,.经转氨作用可生成草酰乙酸的氨基酸是 A. Ala B.Asp C.Glu D.Thr E. Trp,10. L-谷氨酸脱氢酶的辅酶是 A. NAD+ B.FAD C.FMN D.TPP E. CoA,

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