第章蛋白质降解与氨基酸代谢ppt课件.ppt

第七章第七章 蛋白质的酶促降解和氨基酸代谢蛋白质的酶促降解和氨基酸代谢第一节第一节 蛋白质的酶促降解蛋白质的酶促降解第二节第二节 氨基酸的分解与转化氨基酸的分解与转化第三节第三节 氨基酸的生物合成氨基酸的生物合成一、降解过程一、降解过程第一节第一节 蛋白质的酶促降解蛋白质的酶促降解蛋白质蛋白质氨基酸氨基酸胨胨肽肽国际生化协会命名委员会将作用于蛋白质国际生化协会命名委员会将作用于蛋白质分子中肽键的酶归属于第三大类〔水解酶分子中肽键的酶归属于第三大类〔水解酶类〕第四亚类，该亚类又分二个亚亚类，类〕第四亚类，该亚类又分二个亚亚类，即蛋白酶和肽酶即蛋白酶和肽酶二、降解酶二、降解酶 〔一〕肽酶〔肽链外切酶〕〔一〕肽酶〔肽链外切酶〕u氨肽酶：专注性地从肽链的氨基端水解肽键氨肽酶：专注性地从肽链的氨基端水解肽键u羧肽酶：专注性地从肽链的羧基端水解肽键羧肽酶：专注性地从肽链的羧基端水解肽键二、降解酶二、降解酶 u二二肽酶：水解二：水解二肽→→氨基酸氨基酸u植物：木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶、无植物：木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶、无 u 花果蛋白酶等花果蛋白酶等。

水解肽链内部的肽键水解肽链内部的肽键u动物：胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳动物：胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳u 蛋白酶等蛋白酶等〔二〕蛋白酶〔肽链内切酶〕〔二〕蛋白酶〔肽链内切酶〕二、降解酶二、降解酶 具有专注性的肽链内切酶，常用于蛋白质一具有专注性的肽链内切酶，常用于蛋白质一级构造测定级构造测定u胰蛋白酶：对胰蛋白酶：对C-C-端为端为LysLys或或ArgArg的肽键水解快的肽键水解快u胰凝乳蛋白酶：对芳香族胰凝乳蛋白酶：对芳香族AAAA羧基构成的肽键，水羧基构成的肽键，水u 解速度最快解速度最快u胃蛋白酶：芳香族胃蛋白酶：芳香族AAAA氨基构成的肽键氨基构成的肽键〔二〕蛋白酶〔肽链内切酶〕〔二〕蛋白酶〔肽链内切酶〕二、降解酶二、降解酶 消化道内几种蛋白降解酶的专注性消化道内几种蛋白降解酶的专注性蛋白蛋白蛋白蛋白酶酶的种的种的种的种类类及特点及特点及特点及特点三、蛋白质降解的泛肽途径三、蛋白质降解的泛肽途径四、蛋白质降解的意义四、蛋白质降解的意义1 1、构成新组织：用于新蛋白质的合成，进展新陈代、构成新组织：用于新蛋白质的合成，进展新陈代 谢〔自我更新〕。

谢〔自我更新〕2 2、及时去除反常蛋白、及时去除反常蛋白3 3、短寿命蛋白的半寿期很短，便于经过基因表达和、短寿命蛋白的半寿期很短，便于经过基因表达和 降解对其含量进展准确、快速的调控降解对其含量进展准确、快速的调控4 4、一些蛋白酶为防御机制组成部分、一些蛋白酶为防御机制组成部分5 5、蛋白质前体的裂解加工、蛋白质前体的裂解加工第二节第二节 氨基酸的降解和转化氨基酸的降解和转化〔五〕脱酰胺基作用〔五〕脱酰胺基作用一、脱氨基作用一、脱氨基作用〔一〕氧化脱氨基作用〔一〕氧化脱氨基作用〔二〕转氨基作用　〔二〕转氨基作用　〔三〕结合脱氨基作用〔三〕结合脱氨基作用〔四〕非氧化脱氨基〔四〕非氧化脱氨基〔一〕氧化脱氨基作用〔一〕氧化脱氨基作用在有氧作用下，氨基酸在有氧作用下，氨基酸进展氧化脱氨作用，展氧化脱氨作用，产物是物是α- 酮酸和氨一、脱氨基作用一、脱氨基作用催化氧化脱氨基的催化氧化脱氨基的酶：：〔〔1 1〕〕L-L-氨基酸氧化氨基酸氧化酶：催化：催化L-AAL-AA氧化脱氨基；氧化脱氨基；〔〔2 2〕〕D-D-氨基酸氧化氨基酸氧化酶：催化：催化D-AAD-AA氧化脱氨基；氧化脱氨基；〔〔3 3〕〕L-L-谷氨酸脱谷氨酸脱氢酶〔催化氨基酸氧化脱氨的主要〔催化氨基酸氧化脱氨的主要酶系，属于系，属于L-AAL-AA氧化氧化酶〕。

〕该酶存在广泛，活性高，催存在广泛，活性高，催化谷氨酸脱氨脱化谷氨酸脱氨脱氢构成构成αα－－酮戊二酸转氨基作用是氨基作用是α-α-氨基酸与氨基酸与α-α-酮酸之酸之间的氨基的氨基的的转移作用〔二〕转氨基作用〔二〕转氨基作用u催化催化转氨基作用的氨基作用的酶叫叫转氨氨酶或氨基或氨基转移移酶，种，种类繁繁多分布广泛多分布广泛辅酶均均为磷酸吡哆磷酸吡哆醛〔〔B6B6的磷的磷醛酯〕一、脱氨基作用一、脱氨基作用谷丙转氨酶和谷草转氨酶谷丙转氨酶和谷草转氨酶u转氨氨酶——谷氨酸脱谷氨酸脱氢酶结合脱氨基作用合脱氨基作用u转氨氨酶——嘌呤核苷酸循呤核苷酸循环结合脱氨基作用合脱氨基作用〔三〕结合脱氨基作用〔三〕结合脱氨基作用转氨基作用和氧化脱氨基作用结合进展的脱转氨基作用和氧化脱氨基作用结合进展的脱氨基作用方式氨基作用方式一、脱氨基作用一、脱氨基作用普通氨基酸不直接氧化脱氨，而是先与普通氨基酸不直接氧化脱氨，而是先与αα－－酮戊二酸戊二酸经过转氨构成相氨构成相应的的a-a-酮酸和谷氨酸和谷氨酸，谷氨酸再酸，谷氨酸再经过二种方式氧化脱氨：二种方式氧化脱氨：转氨氨酶—谷氨酸脱谷氨酸脱氢酶结合脱氨基作用合脱氨基作用转氨氨酶—嘌呤核苷酸循呤核苷酸循环结合脱氨基作用合脱氨基作用〔四〕非氧化脱氨基〔四〕非氧化脱氨基主要在微生物中进展。

主要在微生物中进展①①复原脱氨基复原脱氨基 〔〔严厉无氧无氧) )②②脱水脱氨基脱水脱氨基 氨基酸氨基酸氢化酶氢化酶2HR-CH2-COOH + NH3一、脱氨基作用一、脱氨基作用 ③裂解脱氨基 〔四〕非氧化脱氨基〔四〕非氧化脱氨基一、脱氨基作用一、脱氨基作用〔五〕脱酰胺基作用〔五〕脱酰胺基作用一、脱氨基作用一、脱氨基作用二、氨基酸分解产物的去向二、氨基酸分解产物的去向〔一〕〔一〕NH3NH3的代谢去路的代谢去路1 1、重新构成氨基酸、重新构成氨基酸3 3、生成铵盐，坚持细胞、生成铵盐，坚持细胞pHpH在哺乳动物体内，氨的主要去路是在肝脏中合成尿素并在哺乳动物体内，氨的主要去路是在肝脏中合成尿素并随尿排出体外在部分植物体内尿素的构成既能解除氨随尿排出体外在部分植物体内尿素的构成既能解除氨毒，又是氨的一种储存方式毒，又是氨的一种储存方式5 5、合成其他含、合成其他含N N物质〔如构成嘧啶环〕物质〔如构成嘧啶环〕生成生成GlnGln和和AsnAsn，一方面是生物体贮藏和运输氨的主要，一方面是生物体贮藏和运输氨的主要方式，也是解除氨毒害的最主要途径另一方面还可方式，也是解除氨毒害的最主要途径。

另一方面还可作为蛋白质合成的原料作为蛋白质合成的原料2 2、构成酰胺〔消除、构成酰胺〔消除NH3NH3毒害，储存毒害，储存NH3NH3〕〕 4 4、生成尿素、生成尿素尿素的生成和鸟氨酸循环尿素的生成和鸟氨酸循环2 2、构成其它物质〔糖和脂肪〕、构成其它物质〔糖和脂肪〕〔二〕〔二〕α-α-酮酸的代酸的代谢去路〔去路〔C C架的去路〕架的去路〕1 1、构成新的氨基酸、构成新的氨基酸3 3、参与、参与TCATCA循环，氧化成循环，氧化成CO2CO2和水，产生能量和水，产生能量二、氨基酸分解产物的去向二、氨基酸分解产物的去向在体内可转变成糖的在体内可转变成糖的AAAA称为生糖称为生糖AAAA在体内能转变为酮体的在体内能转变为酮体的AAAA称为生酮氨基酸称为生酮氨基酸既能生成糖又能生成酮体的既能生成糖又能生成酮体的AAAA称为生糖兼生酮称为生糖兼生酮AAAA氨基酸碳骨架进入三羧酸循环的途径氨基酸碳骨架进入三羧酸循环的途径三、脱羧基作用三、脱羧基作用氨基酸在脱羧酶作用下，进展脱羧反响生成胺类氨基酸在脱羧酶作用下，进展脱羧反响生成胺类化合物，脱羧酶辅酶为磷酸吡哆醛化合物，脱羧酶辅酶为磷酸吡哆醛。

1 1、直接脱羧基作用、直接脱羧基作用 TyrTyr在在TyrTyr酶催化下发生羟化作用生成酶催化下发生羟化作用生成 3 3，，4 4－二羟苯丙－二羟苯丙氨酸〔多巴〕，多巴进一步脱羧生成氨酸〔多巴〕，多巴进一步脱羧生成3 3，，4 4－二羟苯乙－二羟苯乙胺〔多巴胺〕，多巴进一步氧化后构成聚合物黑素胺〔多巴胺〕，多巴进一步氧化后构成聚合物黑素 2 2、羟化脱羧基作用、羟化脱羧基作用 u白化病人：缺酪氨酸酶白化病人：缺酪氨酸酶 三、脱羧基作用三、脱羧基作用第三节第三节 氨基酸的生物合成氨基酸的生物合成一、一、 NH3 NH3的来源的来源〔一〕生物固氮；〔一〕生物固氮；〔二〕〔二〕NO3-NNO3-N复原；复原；〔三〕含〔三〕含N N有机物分解有机物分解植物：植物：动物：动物：主要来源是消化道吸收和含主要来源是消化道吸收和含N N有机物分解有机物分解生物固氮：部分微生物经过本身的固氮酶复合物把生物固氮：部分微生物经过本身的固氮酶复合物把分子氮变成氨的过程生物固氮是氨的重要来源分子氮变成氨的过程生物固氮是氨的重要来源〔一〕生物固氮〔一〕生物固氮固固固固N N N N条件条件条件条件〔〔〔〔1 1 1 1〕〕〕〕电电子供体：氧化底物〔子供体：氧化底物〔子供体：氧化底物〔子供体：氧化底物〔MH2MH2MH2MH2〕、丙〕、丙〕、丙〕、丙酮酮酸、酸、酸、酸、H2H2H2H2；；；；〔〔〔〔2 2 2 2〕〕〕〕ATPATPATPATP供能；供能；供能；供能；〔〔〔〔3 3 3 3〕〕〕〕厌厌氧氧氧氧环环境。

境3H22NH3N2+6e-一、一、NH3NH3的来源的来源硝酸复原硝酸复原酶根据反响中根据反响中电子供体不同又分子供体不同又分为：：①①铁氧氧还蛋白蛋白- -硝酸复原硝酸复原酶；；②NAD②NAD〔〔P P〕〕H—H—硝酸复原硝酸复原酶电子供体为铁氧还蛋白电子供体为铁氧还蛋白 硝酸复原分为两步，第一步在硝酸复原酶催化下，硝酸复原分为两步，第一步在硝酸复原酶催化下，NO3NO3－复原为－复原为NO2NO2－，第二步在亚硝酸复原酶催化下，－，第二步在亚硝酸复原酶催化下，NO2NO2－复原为－复原为NH3NH3〔二〕硝酸复原〔二〕硝酸复原硝酸复原酶是诱导酶，环境中须有硝酸复原酶是诱导酶，环境中须有NO3-NO3-，需光照条件需光照条件 一、一、NH3NH3的来源的来源主要指蛋白质分解，少量的抗生素、维主要指蛋白质分解，少量的抗生素、维生素、核酸分解生素、核酸分解〔三〕含氮有机物的分解〔三〕含氮有机物的分解一、一、NH3NH3的来源的来源二、二、S S的来源的来源细胞、藻类、高等植物能吸收细胞、藻类、高等植物能吸收SO42-SO42-在体内复原成在体内复原成H2SH2S，，用于含硫氨基酸的合成。

用于含硫氨基酸的合成 〔一〕硫酸离子的活化〔分两步〕〔一〕硫酸离子的活化〔分两步〕第一步是硫酸离子在第一步是硫酸离子在ATPATP硫酸化酶催化下与硫酸化酶催化下与ATP ATP 反响，生成反响，生成腺苷酰硫酸〔腺苷酰硫酸〔APSAPS〕〕第二步，第二步，APSAPS在相应的激酶催化下，在在相应的激酶催化下，在3-3-位构成磷酸酯，即磷位构成磷酸酯，即磷酸腺苷酰硫酸〔酸腺苷酰硫酸〔PAPSPAPS〕硫酸离子的活化态〔硫酸离子的活化态〔APSAPS、、PAPSPAPS〕的构造〕的构造APSAPS或或PAPSPAPS将其磺酰基转移给一个含巯基的载体，再被将其磺酰基转移给一个含巯基的载体，再被铁氧还蛋白复原产生铁氧还蛋白复原产生H2SH2S，即可用于合成半胱氨酸即可用于合成半胱氨酸〔二〕硫酸离子复原〔二〕硫酸离子复原二、二、S S的来源的来源三、三、C C架的来源架的来源来源于糖酵解、三羧酸循环、来源于糖酵解、三羧酸循环、PPPPPP途径、途径、光呼吸、乙醛酸循环等途径代谢中间产物光呼吸、乙醛酸循环等途径代谢中间产物 1 1、谷氨酸合成途径、谷氨酸合成途径 氨的同化指将氨转化为有机态氮的过程，有两条途径：氨的同化指将氨转化为有机态氮的过程，有两条途径：四、氨基酸的生物合成四、氨基酸的生物合成〔一〕氨的同化〔一〕氨的同化 〔〔1 1〕谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合酶催化合成〕谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合酶催化合成u现有实验证明，谷氨酸的合成，主要经过谷氨现有实验证明，谷氨酸的合成，主要经过谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合酶这条双酶途径催化的。

酰胺合成酶和谷氨酸合酶这条双酶途径催化的1 1、谷氨酸合成途径、谷氨酸合成途径 〔〔2 2〕谷氨酸脱氢酶催化的反响〔非主要途径〕〕谷氨酸脱氢酶催化的反响〔非主要途径〕四、氨基酸的生物合成四、氨基酸的生物合成〔一〕氨的同化〔一〕氨的同化 α-α-酮酮戊二酸戊二酸谷氨酸谷氨酸2 2、氨甲酰磷酸的构成、氨甲酰磷酸的构成有二种酶能催化有二种酶能催化 NH3 NH3、、CO2CO2、、ATPATP共同合成氨甲酰磷酸共同合成氨甲酰磷酸四、氨基酸的生物合成四、氨基酸的生物合成〔一〕氨的同化〔一〕氨的同化 在转氨酶的作用下，谷氨酸的氨基转给其它α-酮酸，构成相应的氨基酸转氨酶催化可逆反响，既在氨基酸分解代谢起作用，也在氨基酸合成代谢中起作用〔二〕转氨基作用〔二〕转氨基作用谷氨酸为氨基的转换站谷氨酸为氨基的转换站四、氨基酸的生物合成四、氨基酸的生物合成〔三〕各族氨基酸的合成〔三〕各族氨基酸的合成根据氨基酸合成的碳架来源不同，将氨基酸分为五族根据氨基酸合成的碳架来源不同，将氨基酸分为五族1 1、丙氨酸族〔、丙氨酸族〔Ala Val LeuAla Val Leu〕〕C C架：丙酮酸〔来自架：丙酮酸〔来自EMPEMP途径〕途径〕四、氨基酸的生物合成四、氨基酸的生物合成2 2、丝氨酸族〔、丝氨酸族〔SerSer、、GlyGly、、GysGys〕〕C C架：架：3-3-磷酸甘油酸〔来自磷酸甘油酸〔来自EMPEMP及光合碳循环〕；及光合碳循环〕； 乙醛酸〔来自光呼吸乙醇酸途径〕。

乙醛酸〔来自光呼吸乙醇酸途径〕〔三〕各族氨基酸的合成〔三〕各族氨基酸的合成四、氨基酸的生物合成四、氨基酸的生物合成3 3、谷氨酸族〔、谷氨酸族〔GluGlu、、GlnGln、、ProPro、、ArgArg〕〕C C架：架：α-α-酮戊二酸〔来自戊二酸〔来自TCATCA循循环〕〕〔三〕各族氨基酸的合成〔三〕各族氨基酸的合成四、氨基酸的生物合成四、氨基酸的生物合成C C架：草酰乙酸〔来自架：草酰乙酸〔来自TCATCA循环〕循环〕4 4、天冬氨酸族〔、天冬氨酸族〔AspAsp、、AsnAsn、、LysLys、、IleIle、、ThrThr、、MetMet〕〕〔三〕各族氨基酸的合成〔三〕各族氨基酸的合成四、氨基酸的生物合成四、氨基酸的生物合成5 5、组氨酸和芳香氨基酸族〔、组氨酸和芳香氨基酸族〔HisHis、、TyrTyr、、PhePhe、、TrpTrp〕〕芳香氨基酸芳香氨基酸 C C架：架：PEPPEP〔来自〔来自EMPEMP途径〕及途径〕及E-4-PE-4-P〔来自〔来自PPPPPP途径〕途径〕His CHis C架：架：R-5-PR-5-P〔来自〔来自PPPPPP途径〕途径〕〔三〕各族氨基酸的合成〔三〕各族氨基酸的合成四、氨基酸的生物合成四、氨基酸的生物合成各种氨基酸合成的各种氨基酸合成的C C架来源总结架来源总结氨基酸合成氨基酸合成氨基酸合成氨基酸合成过过程表示程表示程表示程表示图图一碳转移酶的辅酶：一碳转移酶的辅酶：FH4FH4〔四氢叶酸〕〔四氢叶酸〕一碳基团代谢一碳基团代谢概念：在代概念：在代谢过程中，某些化合物可以分解程中，某些化合物可以分解产生生具有一个碳原子的基具有一个碳原子的基团，称，称为“一碳基一碳基团〞或〞或“一一碳碳单位〞。

位〞CH=NH 亚氨甲基亚氨甲基 -CH= 次甲基次甲基H-CO- 甲酰基甲酰基 -CH2- 亚甲基亚甲基-CH2OH 甲醇基甲醇基 -CH3 甲基甲基常见一碳基团常见一碳基团u一碳基一碳基团的的转移与移与许多氨基酸代多氨基酸代谢有直接关系有直接关系一碳基团代谢的生物学意义一碳基团代谢的生物学意义例：肌酸、卵磷脂、例：肌酸、卵磷脂、S-S-腺苷蛋〔甲硫〕氨酸〔腺苷蛋〔甲硫〕氨酸〔SAMSAM〕等〕等的生物合成，都和一碳基团的转移有关这些化合物的生物合成，都和一碳基团的转移有关这些化合物中都含有活性甲基中都含有活性甲基u参与生物体内参与生物体内许多活性物多活性物质的生物合成的生物合成u参与参与嘌呤和胸腺呤和胸腺嘧啶的生物合成的生物合成例例GlyGly、、SerSer、、ThrThr、、HisHis等都可作为一碳基团的供体等都可作为一碳基团的供体。