生物化学蛋白质和氨基酸的代谢PPT课件

肽酶的种类和专一性,编号名称作用特征,3、4、11,3、4、13,-氨酰肽水解酶,(-aminoacylpeptidehydrolase),作用于多肽链的N-末端,-羧肽水解酶,(-carboxylpeptidehydrolase),作用于多肽链的C-末端,3、4、14,二羧肽水解酶,(depeptidehydrolase),水解二肽,蛋白酶的种类和专一性,编号名称作用特征实例,3、4、2、1,3、4、2、2,丝氨酸蛋白酶类,(serinepritelnase),活性中心含Ser,3、4、2、3,3、4、2、4,硫醇蛋白酶类,(Thiolpritelnase),活性中心含Cys,羧基（酸性）蛋白酶类,carboxyl(asid)pritelnase,活性中心含Asp,最适pH在5以下,金属蛋白酶类,(metallopritelnase),活性中心含有Zn2+、Mg2+等金属,胰凝乳蛋白酶胰蛋白酶凝血酶,木瓜蛋白酶无花果蛋白酶菠萝酶,胃蛋白酶凝乳酶,枯草杆菌蛋白酶嗜热菌蛋白酶,二、氨基酸的分解与转化,（二）、氨基酸的脱羧基作用,（三）、氨基酸分解产物的转化,（一）、氨基酸的脱氨基作用,（一）氨基酸的脱氨基作用,1、氧化脱氨基作用,2、转氨基作用；脱酰氨基作用,3、联合脱氨基作用,1、氧化脱氨基作用,氨基酸在酶的催化下脱去氨基生成相应的-酮酸的过程称为氧化脱氨基作用（oxidativedeamination）。主要有以下两种类型：,氨基酸氧化酶（DL）,.,6,在转氨酶（transaminase）的催化下，-氨基酸的氨基转移到-酮酸的酮基碳原子上，结果原来的-氨基酸生成相应的-酮酸，而原来的-酮酸则形成了相应的-氨基酸，这种作用称为转氨基作用或氨基移换作用。,2、转氨基作用（除Lys、Thr）,转氨酶（辅酶：磷酸吡哆醛）,谷丙转氨酶和谷草转氨酶,谷丙转氨酶（GPT）,谷草转氨酶(GOT),.,9,3脱酰氨基作用,谷氨酰胺H2O谷氨酸NH3,谷氨酰胺酶,天冬酰胺H2O天冬氨酸NH3,天冬酰胺酶,4、联合脱氨基作用,（1）概念,（2）类型,转氨酶与L-谷氨酸脱氢酶作用相偶联,转氨酶与L-谷氨酸脱氢酶作用相偶联,转氨酶,L-谷氨酸脱氢酶,H2O+NAD+,NH3+NADH,-酮酸,-氨基酸,-酮戊二酸,L-谷氨酸,（三）氨基酸的脱羧基作用,1、概念,.,13,直接脱羧：,胺,精氨酸精胺（精脒）,.,14,知识拓展：精胺与精脒是调节细胞生长的重要物质。凡生长旺盛的组织（胚胎、再生肝及癌瘤组织）多胺含量有所增加。推测其具有促进核酸及蛋白质合成的作用。故临床测定癌瘤病人血、尿多胺含量作为观察病情和辅助诊断癌症的生化指标之一。,.,15,羟化脱羧：,酪氨酸多巴多巴胺CO2,酪氨酸酶,多巴脱羧酶,O2,在黑色素细胞内，酪氨酸在酪氨酸酶的作用下生成多巴，多巴进一步转变为多巴醌，多巴醌可生成吲哚-5，6-醌，后者聚合生成黑色素。酪氨酸酶缺乏，黑色素合成障碍，患者皮肤、头发等呈白色，称为白化病。,（四）、氨基酸分解产物的转化,CO2；NH3；-酮酸；胺？,1、氨的代谢转变,（1）重新生成氨基酸,（2）谷氨酰胺和天冬酰氨的生成,（3）尿素的生成尿素循环,（4）合成其他含N物质,谷氨酰胺的生成和利用,尿素的生成,a、概念,总反应和过程,在排尿动物体内由NH3合成尿素是在肝脏中通过一个循环机制完成的，这一个循环称为尿素循环。,.,20,鸟氨酸循环尿素的合成,合成部位：肝是合成尿素的主要器官。尿素合成的过程：尿素是由氨、CO2、ATP在多种酶的催化下，经鸟氨酸循环合成。,.,21,1）氨基甲酰磷酸的合成：部位：在肝细胞的线粒体中进行原料：氨、CO2、H2O、Mg2+、ATP、N-乙酰谷氨酸酶：氨基甲酰磷酸合成酶I（CPS-）N-乙酰谷氨酸是CPS-I的变构激活剂。产物：氨基甲酰磷酸。,CO2+H2O+NH3+2ATPPO-C-NH2+2ADP+Pi,氨甲酰磷酸合成酶I,O,.,22,2）瓜氨酸的合成：部位：线粒体酶：鸟氨酸氨基甲酰转移酶反应：氨基甲酰磷酸与鸟氨酸合成瓜氨酸生成的瓜氨酸出线粒体，进入胞液。,L鸟氨酸氨甲酰磷酸瓜氨酸磷酸,鸟氨酸转氨甲酰酶,.,23,部位：胞液反应：由瓜氨酸生成精氨酸包括两步反应,3)精氨酸的合成：,1.瓜氨酸与天冬氨酸在精氨酸代琥珀酸合成酶的下，消耗ATP生成精氨酸代琥珀酸。2.精氨酸代琥珀酸在精氨酸代琥珀酸裂解酶的催化下生成精氨酸和延胡索酸。,.,24,.,25,精氨酸代琥珀酸裂解酶,.,26,4）精氨酸水解生成尿素：部位：胞液酶：精氨酸酶反应：精氨酸水解生成尿素和鸟氨酸鸟氨酸转运进入线粒体再参与鸟氨酸循环。,.,27,NH3+CO2+H2O,氨基甲酰磷酸,天冬氨酸,精氨酸,延胡索酸,苹果酸,-酮戊二酸,-酮酸,鸟氨酸循环,鸟氨酸循环,氨基酸,谷氨酸,谷氨酸,氨甲酰磷酸,鸟氨酸,瓜氨酸,瓜氨酸,精氨琥珀酸,鸟氨酸,精氨酸,延胡索酸,草酰乙酸,氨基酸,谷氨酸,-酮戊二酸,天冬氨酸,ATP,AMP+PPi,H2O,2ATP+CO2+NH3+H2O,2ADP+Pi,基质,线粒体,胞液,尿素,.,29,NH2-C-NH2,O,？,.,30,主要器官：肝脏,CO22NH3（其中1分子来自于天冬氨酸）3个ATP的4个高能磷酸键,生理意义：是体内氨的主要去路，解氨毒的重要途径。,总反应方程式：,原料：（合成1分子尿素),2NH3+CO2+3ATP+3H2O,小结,2、氨基酸碳骨架（-酮酸）的代谢途径,（1）再氨基化生成氨基酸,（2）转变成糖或脂肪,生糖氨基酸和生酮氨基酸,（3）氧化成CO2和H2O,如谷氨酸的重新生成,L-谷氨酸脱氢酶,谷氨酸+H2O,-酮戊二酸+NH3,NAD（P）+,NAD（P）H,.,33,生糖和生酮氨基酸分类,氨基酸碳骨架进入三羧酸循环的途径,草酰乙酸,磷酸烯醇式丙酮酸酸,-酮戊二酸,天冬氨酸天冬酰氨,丙酮酸,延胡索酸,琥珀酰CoA,乙酰CoA,乙酰乙酰CoA,苯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,.,35,3胺的转变,氧化：在胺氧化酶的作用下氧化成醛，再在醛氧化酶的作用下氧化成酸。转化：转变为生物碱、生长刺激剂或其他含氮活性化合物。,三、氨基酸的生物合成,（四）、氨基酸与一碳基团代谢,（一）、生物固氮（自学）,（三）、氨基酸的生物合成,（二）、氨的同化,（一）生物固氮,1、生物固N的化学本质,2、固N酶,3、固N条件,.,38,将空气中的N2还原为氨称之生物固氮（biologicalnitrogenfixation）。生物圈中的大多数固氮工作都是靠少数几种能够合成复杂的固氮酶的微生物和藻类进行的。固氮酶是个多亚基蛋白质，它可以催化N2转化为两分子的NH3。固氮酶存在于与许多植物，例如大豆、蚕豆、豌豆、苜蓿和红花草等豆科植物的根瘤共生的根瘤菌（Rhizobium）。N2也可以被生活在土壤中的某些细菌固定。,生物固N的化学本质,3H2,6e-,2NH3,N2,+,生物固氮的意义？,固N酶,（1）结构组成,铁蛋白：二聚体、含Fe和S，形成Fe4S4簇,钼铁蛋白：四聚体（22），含Mo、Fe和S,.,41,b、ATP酶活性：能催化ATP分解，每传递两个电子消耗45个ATP,从中获取能量推动电子向还原底物上转移。,a、氧化还原酶：不仅能催化N2还原，还可催化N2O，乙烯等化合物还原。,（2）特点：是一种多功能酶,c、固氮酶催化的放氢反应：2H3O+2e2H2O+H2,.,42,固N条件（1）需要高电位还原电子供体：还原态铁氧还蛋白（2）更多的ATP供能：（3）厌氧环境：由于两个金属蛋白对O2高度敏感，与氧接触就会失活,硝酸还原作用,（2）硝酸还原酶,(3)亚硝酸还原酶,（1）硝酸还原作用的化学本质,硝酸还原酶（nitratereductaseNRase）,a、铁氧还蛋白硝酸还原酶,b、NAD(P)H-硝酸还原酶,H2O,NO-3,+,2Fd还原态,+,2H+,NO-2,+,2Fd氧化态,+,+,NAD(P)H,+,H+,NO-2,+,NAD(P)+,+,H2O,亚硝酸还原酶(nitritereductase),2H2O,a、铁氧还蛋白亚硝酸还原酶,NO-2,+,6Fd还原态,+,8H+,NH+4,+,6Fd氧化态,+,2H2O,b、NAD(P)H亚硝酸还原酶,NO-2,+,3NAD(P)H,+,NH+4,+,3NAD(P)+,+,5H+,（二）氨的同化,1、谷氨酸的形成途径,2、氨甲酰磷酸的生成,.,47,1谷氨酸合成途径,1）谷氨酸脱氢酶途径,L-谷氨酸脱氢酶,谷氨酸+H2O,-酮戊二酸+NH3,NAD（P）+,NAD（P）H,.,48,2）谷氨酸合成酶途径,谷氨酸NH3ATP谷氨酰胺ADP+Pi+H2O,谷氨酰胺合成酶,NAD(P)H+2H+,NAD(P),.,49,2、氨甲酰磷酸的生成,1)氨甲酰激酶催化,NH3+CO2+ATP氨甲酰磷酸ADP,Mg2+,2)氨甲酰磷酸合成酶催化,NH3+CO2+2ATP氨甲酰磷酸2ADPPi,Mg2+,（三）氨基酸的生物合成,.,51,个别氨基酸合成根据碳架来源分族,Glu族:谷（2），脯，精酮戊二酸Asp族：天冬(2)，赖，苏，蛋，异亮草酰乙酸Ala族：丙，缬，亮丙酮酸Ser族：丝，甘，半胱3磷酸甘油酸芳香族:色，苯丙，酪4磷酸赤藓糖，PEP(ATP)His:PRPP磷酸核糖焦磷酸,（四）氨基酸与一碳基团代谢,1、一碳基团（一碳单位）的概念,2、一碳基团的供体,3、一碳基团的转变和利用：参与合成反应，如磷脂、核苷酸等的合成。,1、一碳基团,在代谢过程中，某些化合物（如氨基酸）可以分解产生具有一个碳原子的基团（不包括CO2），称为一碳基团。一碳基团的转移除了和许多氨基酸的代谢直接有关外，还参与嘌呤和胸腺嘧啶的生物合成。,一碳基团转移酶的辅酶：FH4,-CH=NH亚氨甲基H-CO-甲酰基-CH2OH甲醇基-CH=次甲基-CH2-亚甲基-CH3甲基,.,55,2、一碳基团的供体,Gly、Ser、Thr、His