蛋白质酶促降解和氨基酸代谢课件

1、蛋白质酶促降解和氨基酸代谢1 第十章第十章 蛋白质酶促降解和氨基酸代谢蛋白质酶促降解和氨基酸代谢 内容内容 第一节第一节 蛋白质酶促降解蛋白质酶促降解 第二节第二节 氨基酸酶促降解氨基酸酶促降解 第三节第三节 氨基酸的生物合成氨基酸的生物合成 第四节第四节 一碳单位（自学）一碳单位（自学） 蛋白质酶促降解和氨基酸代谢2 教学目的和要求教学目的和要求 蛋白质酶促降解和氨基酸代谢3 概述：概述： v人体内蛋白质处于不断降解与合成的动 态平衡中。 v成人每天约有1%2%的体内蛋白质被降 解。 蛋白质酶促降解和氨基酸代谢4 一、蛋白质营养的重要性一、蛋白质营养的重要性 生命的物质基础生命的物质基础:

2、维持细胞、组织的生长、更新和修补维持细胞、组织的生长、更新和修补 2. 参与多种重要的生理活动参与多种重要的生理活动 催化（酶）、免疫（抗原及抗体）、运催化（酶）、免疫（抗原及抗体）、运 动（肌肉）、物质转运（载体）、凝血（凝动（肌肉）、物质转运（载体）、凝血（凝 血系统）、代谢调节（激素，信号分子）等。血系统）、代谢调节（激素，信号分子）等。 3. 氧化供能氧化供能 (17kJ/mol) 人体每日人体每日18%能量由蛋白质提供。能量由蛋白质提供。 蛋白质酶促降解和氨基酸代谢5 二、蛋白质需要量和营养价值二、蛋白质需要量和营养价值 1. 氮平衡氮平衡(nitrogen balance) 摄入食

3、物的含氮量与排泄物（尿与粪）中含氮摄入食物的含氮量与排泄物（尿与粪）中含氮 量之间的关系。量之间的关系。 氮总平衡：氮总平衡：摄入氮摄入氮 = = 排出氮（正常成人）排出氮（正常成人） 氮正平衡氮正平衡：摄入氮摄入氮 排出氮（儿童、孕妇等）排出氮（儿童、孕妇等） 氮负平衡氮负平衡：摄入氮摄入氮 排出氮（饥饿、消耗性疾排出氮（饥饿、消耗性疾 病患者）病患者） 氮平衡的意义：可以反映体内蛋白质代谢的慨况。氮平衡的意义：可以反映体内蛋白质代谢的慨况。 蛋白质酶促降解和氨基酸代谢6 2. 生理需要量生理需要量 成人每日最低蛋白质需要量为成人每日最低蛋白质需要量为3050g，我，我 国营养学会推荐成人每

4、日蛋白质需要量为国营养学会推荐成人每日蛋白质需要量为80g。 3. 蛋白质的营养价值蛋白质的营养价值 必需氨基酸必需氨基酸(essential amino acid) 指体内需要而又不能自身合成，必须由食指体内需要而又不能自身合成，必须由食 物供给的氨基酸，共有物供给的氨基酸，共有8种：种：Val、Ile、Leu、 Thr、Met、Lys、Phe、Trp。 谐音记忆方法：本宿舍皆赖皮蛋谐音记忆方法：本宿舍皆赖皮蛋 其余其余12种氨基酸体内可以合成，称非必需氨基酸。种氨基酸体内可以合成，称非必需氨基酸。 蛋白质酶促降解和氨基酸代谢7 第一节 蛋白质的酶促降解 v外源蛋白质的消化吸收 v胞内蛋白质

5、的降解 蛋白质酶促降解和氨基酸代谢8 一、机体对外源蛋白质的消化吸收一、机体对外源蛋白质的消化吸收 v胃中的消化胃中的消化 v小肠中的消化小肠中的消化 胰蛋白酶胰蛋白酶 、糜蛋白酶糜蛋白酶 、弹性蛋白酶弹性蛋白酶 等将肽链裂解为小肽；等将肽链裂解为小肽； 氨基肽酶、羧基肽酶氨基肽酶、羧基肽酶将小肽裂解为氨基酸将小肽裂解为氨基酸 蛋白质蛋白质多肽多肽 + 少量氨基酸少量氨基酸 胃蛋白酶胃蛋白酶 蛋白质酶促降解和氨基酸代谢9 内切酶内切酶( (蛋白酶蛋白酶) )的作用的作用: : 能水解肽链内部的肽键,水解蛋白质成大小不等的多肽段 常见蛋白酶的作用特点常见蛋白酶的作用特点: : 胃蛋白酶胃蛋白酶:

6、 :主要水解芳香族氨基酸的氨基和其它氨基酸羧基 组成的肽键 胰蛋白酶胰蛋白酶: :碱性氨基酸的羧基端和其它氨基酸氨基组成的肽 键 胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶: :芳香族氨基酸的羧基端和其它氨基酸的氨基 端组成的肽键 根据蛋白水解酶作用的方式不同，可分为蛋白酶和肽根据蛋白水解酶作用的方式不同，可分为蛋白酶和肽 酶酶 （一）蛋白酶：也称为肽链内切酶：产物短肽段（一）蛋白酶：也称为肽链内切酶：产物短肽段 蛋白质酶促降解和氨基酸代谢10 酶酶 位点（或底物）位点（或底物） 胰蛋白酶胰蛋白酶(Trypsin） Lys,Arg的羧基端的羧基端 胰凝乳胰凝乳(糜糜)蛋白酶蛋白酶 Phe,Trp,Tyr 的羧基

7、端的羧基端 胃蛋白酶胃蛋白酶(Pepsin) Phe,Trp,Tyr的氨基端的氨基端 氨肽酶氨肽酶(aminopeptidase) 肽的氨基端肽的氨基端 羧肽酶羧肽酶(carboxypeptidase) 肽的羧基端肽的羧基端 二肽酶二肽酶(dipeptidase) 二肽二肽 弹性蛋白酶弹性蛋白酶(elastase) 各种脂肪族各种脂肪族AA形形 成的肽成的肽 几种常见的蛋白水解酶几种常见的蛋白水解酶 蛋白质酶促降解和氨基酸代谢11 （二）肽酶：肽链的端解酶（二）肽酶：肽链的端解酶（羧肽酶和氨肽酶）（羧肽酶和氨肽酶） 1 1、羧肽酶、羧肽酶：专一性地从多肽链羧基端开始进行水解，：专一性地从多肽链

8、羧基端开始进行水解， 水 解 产 物 可 以 是 游 离 氨 基 酸 或 二 肽 。水 解 产 物 可 以 是 游 离 氨 基 酸 或 二 肽 。 羧 肽 酶羧 肽 酶 A A ： 水 解 中 性： 水 解 中 性 a aa a 为为 C C 端 的 肽 键 ；端 的 肽 键 ； 羧肽酶羧肽酶B B：水解碱性：水解碱性aaaa为为C C端的肽键；端的肽键； 2 2、氨肽酶：、氨肽酶：专一性地从多肽链氨基端开始进行水解，专一性地从多肽链氨基端开始进行水解， 通常每次水解下一个氨基酸通常每次水解下一个氨基酸 蛋白质酶促降解和氨基酸代谢12 蛋白水解酶的专一性蛋白水解酶的专一性 酶酶 专专 一一 性

9、性 胃蛋白酶胃蛋白酶 R3=色、苯丙、丙、酪、甲硫、亮色、苯丙、丙、酪、甲硫、亮 R4=任何氨基酸任何氨基酸 胰蛋白酶胰蛋白酶 R3=精、赖精、赖 R4=任何氨基酸任何氨基酸 胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶 R3=苯丙、酪、色苯丙、酪、色 R4=任何氨基酸任何氨基酸 弹性蛋白酶弹性蛋白酶 R3=脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸 R4=任何氨基酸任何氨基酸 氨基肽酶氨基肽酶 R1=任何氨基酸任何氨基酸 R2=除脯氨酸外除脯氨酸外 羧基肽酶羧基肽酶A R5=任何氨基酸任何氨基酸 R6=除精、赖、脯氨酸外除精、赖、脯氨酸外 羧基肽酶羧基肽酶B R5=任何氨基酸任何氨基酸 R6=精、赖精、赖 H2N-CH-C-NH

10、-CH-NH-CH-C-NH-CH-NH-CH-C-NH-CH-COOH OOO R1R2R3 R4R5R6 氨基肽酶氨基肽酶 内肽酶内肽酶 羧基肽酶羧基肽酶 蛋白质酶促降解和氨基酸代谢13 蛋白质酶促降解和氨基酸代谢14 （三）、氨基酸代谢库 v食物蛋白经消化吸收的氨基酸（外源性氨基 酸）与体内组织蛋白降解产生的氨基酸（内 源性氨基酸）混在一起，分布于体内各处参 与代谢，称为氨基酸代谢库(metabolic pool)。 蛋白质酶促降解和氨基酸代谢15 （一）真核细胞中存在两条不同的降（一）真核细胞中存在两条不同的降 解途径：解途径： 1. 1. 不依赖不依赖ATPATP的降解途径：的降解途

11、径： 在在溶酶体溶酶体内进行，主要降解外源性蛋白内进行，主要降解外源性蛋白 质、膜蛋白和长寿命的胞内蛋白质。质、膜蛋白和长寿命的胞内蛋白质。 二、胞内蛋白质的降解 蛋白质酶促降解和氨基酸代谢16 2. 2. 依赖依赖ATPATP和泛素的降解途和泛素的降解途 径：径： 在在胞液胞液中进行，主要降解中进行，主要降解 异常蛋白质和短寿命的蛋异常蛋白质和短寿命的蛋 白质。需白质。需ATPATP和泛素参与和泛素参与 泛素泛素(ubiquitin)(ubiquitin)是一种是一种 小分子蛋白质，普遍存在小分子蛋白质，普遍存在 于真核细胞中。于真核细胞中。 蛋白质酶促降解和氨基酸代谢17 氨基酸代谢 第二

12、节、氨基酸的酶促降解第二节、氨基酸的酶促降解 蛋白质酶促降解和氨基酸代谢18 一、脱氨基作用一、脱氨基作用 v氨基酸失去氨基的作用叫脱氨基作用 v氨基酸主要通过五种方式脱氨基氨基酸主要通过五种方式脱氨基 氧化脱氨基氧化脱氨基 非氧化脱氨基非氧化脱氨基 脱酰胺作用脱酰胺作用 转氨基作用转氨基作用 联合脱氨基联合脱氨基 蛋白质酶促降解和氨基酸代谢19 2. L-2. L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶(glutamate dehydrogenase)(glutamate dehydrogenase) L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶 NAD+NADH+H+ （NADP+ NADPH+H+） +H2O - H

13、2O 特点特点 1.1. 分布广、活性高（分布广、活性高（ 肌肉中例外肌肉中例外）；）；2. 2. 反应可逆；反应可逆；3. 3. 谷氨酸谷氨酸 脱氢酶脱氢酶是别构酶是别构酶 ，受，受GDP （+）/ ATP(-) 调节；调节；4. 谷氨酸脱氢谷氨酸脱氢 酶只能酶只能催化谷氨酸发生脱氨基作用（有局限性）催化谷氨酸发生脱氨基作用（有局限性） 蛋白质酶促降解和氨基酸代谢20 氧化脱氨基作用 定义：-AA在酶的作用下，氧化生成-酮 酸，同时消耗氧并产生氨的过程。 v氧化脱氨基的反应过程包括氧化脱氨基的反应过程包括脱氢脱氢和和水解水解 两步，脱氢反应需酶催化，而水解反应两步，脱氢反应需酶催化，而水解反

14、应 则不需酶的催化。则不需酶的催化。 （氧化脱氢氧化脱氢 、 水解脱氨水解脱氨） 蛋白质酶促降解和氨基酸代谢21 vAAAA氧化酶的种类氧化酶的种类 L-AAL-AA氧化酶：氧化酶：催化催化L-AAL-AA氧化脱氨，体内分布不广泛，最适氧化脱氨，体内分布不广泛，最适 pH10pH10左右，以左右，以FADFAD或或FMNFMN为辅基。为辅基。 D-AAD-AA氧化酶氧化酶：体内分布广泛，以体内分布广泛，以FADFAD为辅基。但体内为辅基。但体内D-AAD-AA不多。不多。 L-L-谷氨酸脱氢酶：谷氨酸脱氢酶：专一性强，分布广泛（动、植、微生专一性强，分布广泛（动、植、微生 物），活力强，以物）

15、，活力强，以NADNAD+ +或或NADPNADP+ +为辅酶。为辅酶。 L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶 NAD+NADH+H+ （NADP+ NADPH+H+） +H2O - H2O 体内（正） 体外（反） 特点特点:1.分布广、活性高（分布广、活性高（ 肌肉中例外）；肌肉中例外）；2. 2. 反应可逆；反应可逆；3. 3. 谷氨酸脱氢酶是别构酶谷氨酸脱氢酶是别构酶 ，受，受GDP GDP （+ +）/ ATP(-) / ATP(-) 调节；调节；4. 谷氨酸脱氢酶只能催化谷氨酸发生脱氨基作用（有局限性）谷氨酸脱氢酶只能催化谷氨酸发生脱氨基作用（有局限性） 蛋白质酶促降解和氨基酸代谢22 还原

16、脱氨基、脱水脱氨基、水解脱氨基、还原脱氨基、脱水脱氨基、水解脱氨基、 脱硫氢基脱氨基等。脱硫氢基脱氨基等。 （在微生物中个别（在微生物中个别AAAA进行进行, ,但不普遍）但不普遍） L-丝氨酸 CH2 COO- C-NH3+ =- CH3 COO- C=NH2+ - COOH CH2OH NH2-C-H - COOH CH3 C=O - 丝氨酸脱水酶丝氨酸脱水酶 +NH3 丙酮酸 -H2O +H2O -氨基丙烯酸亚氨基丙酸 非氧化脱氨 例：脱水脱氨基（只适于含一个羟基的AA) 蛋白质酶促降解和氨基酸代谢23 CH2 - CONH2 CH2 - CHNH3+ COO- - +H2O CH2 -

17、 COO- CH2 - CHNH3+ COO- - +NH3 谷氨酰胺酶谷氨酰胺酶 CH2 - CONH2 CHNH3+ COO- - +H2O 天冬酰胺酶天冬酰胺酶 CH2 - COO- CHNH3+ COO- - +NH3 上述两种酶广泛存在于微生物、动物、植物 中，有相当高的专一性。 氨基酸的脱酰胺作用 蛋白质酶促降解和氨基酸代谢24 （四）转氨基作用(transamination) 转氨酶转氨酶 磷酸吡哆磷酸吡哆醛醛 （胺胺） 特点特点： 1. 1. 只转移只转移-NH-NH2 2、不产生游离不产生游离NHNH3 3 ； ； 2.2. 辅酶辅酶磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛/ /胺胺( (氨基传

18、递体氨基传递体) )； 3.3. 反应可逆反应可逆，逆过程是体内合成和改造非必需逆过程是体内合成和改造非必需aaaa的途径的途径 ； 4. 4. 体内普遍进行，并且大多数体内普遍进行，并且大多数aa.aa.可将可将-NH-NH2 2基转移给基转移给 - -酮戊二酸酮戊二酸 生成生成Glu Glu 。 v指-AA和酮酸之间氨基的转移作用， -AA的- 氨基借助转氨酶的催化作用转移到酮酸的酮基上， 结果原来的AA生成相应的酮酸，而原来的酮酸则 形成相应的氨基酸。 蛋白质酶促降解和氨基酸代谢25 大多数转氨酶以大多数转氨酶以-酮戊二酸为氨基受体，其中谷酮戊二酸为氨基受体，其中谷 草转氨酶（草转氨酶（

19、glutamic-oxaloacetic transaminaseglutamic-oxaloacetic transaminase， GOTGOT）和谷丙转氨酶（）和谷丙转氨酶（glutamic-pyruvic glutamic-pyruvic transaminasetransaminase，GPTGPT）最常见。）最常见。 在正常情况下，在正常情况下，GOTGOT和和GPTGPT主要在肝中，在心主要在肝中，在心 脏和肝脏中活性最高，血清中活性低。当心、肝组织脏和肝脏中活性最高，血清中活性低。当心、肝组织 细胞受损时，大量的转氨酶逸人血液，血清中的转氨细胞受损时，大量的转氨酶逸人血液，血清

20、中的转氨 酶活性升高，可根据血清中转氨酶的活性变化判断这酶活性升高，可根据血清中转氨酶的活性变化判断这 些器官的功能状况。在医学临床上普遍用些器官的功能状况。在医学临床上普遍用GOTGOT和和GPTGPT在在 血清中的活性判断心肌梗塞和急性肝炎。血清中的活性判断心肌梗塞和急性肝炎。 众多转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛，它从氨基众多转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛，它从氨基 酸接受氨基后转变成磷酸吡哆胺，磷酸吡哆胺又将氨酸接受氨基后转变成磷酸吡哆胺，磷酸吡哆胺又将氨 基转给基转给-酮酸，其本身再变回为磷酸吡哆醛。酮酸，其本身再变回为磷酸吡哆醛。 蛋白质酶促降解和氨基酸代谢26 （五）联合脱氨基作用（五）联合脱

21、氨基作用（动物组织主要采取的方式） 两种脱氨基方式的联合作用，使氨基酸两种脱氨基方式的联合作用，使氨基酸 脱下脱下- -氨基生成氨基生成- -酮酸的过程。酮酸的过程。 2. 类型类型 转氨基偶联氧化脱氨基作用转氨基偶联氧化脱氨基作用 1. 定义定义 转氨基偶联嘌呤核苷酸循环转氨基偶联嘌呤核苷酸循环 蛋白质酶促降解和氨基酸代谢27 转氨酶 L-谷氨酸脱氢酶 -酮酸酮酸 -氨基酸氨基酸-酮戊二酸酮戊二酸 L-L-谷氨酸谷氨酸 转氨基偶联氧化脱氨基作用转氨基偶联氧化脱氨基作用 此种方式既是氨基酸脱氨基的主要方式，也是体内合此种方式既是氨基酸脱氨基的主要方式，也是体内合 成非必需氨基酸的主要方式。成非

22、必需氨基酸的主要方式。 主要在肝、肾组织进行。主要在肝、肾组织进行。 蛋白质酶促降解和氨基酸代谢28 -氨基酸氨基酸 -酮酸酮酸 -酮戊二酸酮戊二酸 谷氨酸谷氨酸 草酰乙酸草酰乙酸 天冬氨酸天冬氨酸 腺苷酰琥珀酸腺苷酰琥珀酸 苹果酸苹果酸延胡索酸延胡索酸 腺苷酸腺苷酸 次黄苷酸次黄苷酸 转氨基偶联嘌呤核苷酸循环转氨基偶联嘌呤核苷酸循环 此种方式主要在肌肉组织进行。此种方式主要在肌肉组织进行。 蛋白质酶促降解和氨基酸代谢29 （六）脱掉氨基后的（六）脱掉氨基后的 - -酮酸可转变成：酮酸可转变成： -酮戊二酸酮戊二酸 琥珀酰琥珀酰 CoA 延胡索酸延胡索酸 草酰乙酸草酰乙酸 丙酮酸丙酮酸 乙酰乙

23、酰CoA 乙酰乙酰乙酰乙酰 CoA 三羧酸循环中间产物三羧酸循环中间产物 PEP葡萄糖葡萄糖 脂肪酸脂肪酸 酮体酮体 蛋白质酶促降解和氨基酸代谢30 二、脱羧基作用 脱羧基作用(decarboxylation) 氨基酸脱羧酶 氨基酸胺类 RCH2NH2+ CO2 磷酸吡哆醛 C COOH NH 2 H R 由氨基酸脱羧酶(decarboxyase)催化，辅酶为磷酸 吡哆醛，产物为CO2和胺。所产生的胺可由胺氧化 酶氧化为醛、酸，酸可由尿液排出，也可再氧化为 CO2和水。 蛋白质酶促降解和氨基酸代谢31 Glu-Glu-氨基丁酸氨基丁酸 （对中枢神经系统传导有抑制作用）（对中枢神经系统传导有抑制

24、作用） Asp-Asp-丙氨酸（泛酸组分）丙氨酸（泛酸组分） TrpTrp（脱氨、脱羧、氧化）（脱氨、脱羧、氧化）吲哚乙酸吲哚乙酸 （植物生长素）（植物生长素） HisHis组胺（降血压作用）组胺（降血压作用） TyrTyr酪胺（升血压作用）酪胺（升血压作用） SerSer（脱羧）（脱羧）乙醇胺（甲基化）胆碱乙醇胺（甲基化）胆碱二者二者 分别合成脑磷脂和卵磷脂，可作为生物膜的成分。分别合成脑磷脂和卵磷脂，可作为生物膜的成分。 蛋白质酶促降解和氨基酸代谢32 三、氨基酸分解产物的去路三、氨基酸分解产物的去路 v氨基酸分解产物：氨基酸分解产物： vNH3 v -酮酸 酮酸 vCO2 v胺（胺（RC

25、H2NH2） 蛋白质酶促降解和氨基酸代谢33 （一）、（一）、NHNH3 3的代谢的代谢 血氨 氨基酸脱氨基 肠道吸收氨 肾脏泌氨 合成尿素 合成Gln 合成氨基酸 及其它含氮物 1 1、氨的来源和去路、氨的来源和去路 蛋白质酶促降解和氨基酸代谢34 2、氨的转运(amino nitrogen transportation) （1 1）、谷氨酰胺的运氨作用）、谷氨酰胺的运氨作用 （2 2）、葡萄糖）、葡萄糖丙氨酸循环丙氨酸循环 氨在血液中的运输方式氨在血液中的运输方式 蛋白质酶促降解和氨基酸代谢35 肝或肾肝或肾 + NH3 (1). (1). 谷氨酰胺的运氨作用谷氨酰胺的运氨作用 合成尿素合

26、成尿素 形成形成NHNH4+ + H+ 肝肝 肾肾 随尿排出随尿排出 意义意义 1) 1) 在血液中在血液中, , 以以GlnGln形式运形式运NHNH3 3 , , 可以保持低血可以保持低血NHNH3 3浓度浓度; ; 2) 2) 在脑组织在脑组织, , 形成形成GlnGln是暂时解除是暂时解除NHNH3 3毒的重要方式。毒的重要方式。 谷氨酰胺酶谷氨酰胺酶 蛋白质酶促降解和氨基酸代谢36 (2)(2)、葡萄糖、葡萄糖丙氨酸循环丙氨酸循环(alanine-glucose cycle)(alanine-glucose cycle) 意义：意义： 1) 1) 实现氨的无毒运输实现氨的无毒运输;

27、; 2) 2) 为肝组织提供糖异生原料。为肝组织提供糖异生原料。 蛋白质酶促降解和氨基酸代谢37 3 3、尿素的生成、尿素的生成 v体内氨的主要代谢去路是用于合成无毒的尿素体内氨的主要代谢去路是用于合成无毒的尿素 (urea)(urea)。 v合成尿素的合成尿素的主要器官主要器官是是肝肝，但在肾及脑中也可，但在肾及脑中也可 少量合成。少量合成。 v尿素合成是经称为尿素合成是经称为鸟氨酸循环鸟氨酸循环(ornithine (ornithine cycle)cycle)的反应过程来完成的。催化这些反应的的反应过程来完成的。催化这些反应的 酶存在于酶存在于胞液胞液和和线粒体线粒体中。中。 蛋白质酶促

28、降解和氨基酸代谢38 氨基甲酰磷酸的合成氨基甲酰磷酸的合成 v此反应在此反应在线粒体线粒体中进行，由中进行，由氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶 （carbamoyl phosphate synthetase - , carbamoyl phosphate synthetase - , CPS-CPS-）催化，该酶需）催化，该酶需N-N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸（AGAAGA）作）作 为变构激活剂，反应不可逆。为变构激活剂，反应不可逆。 （1 1）. .尿素生成的鸟氨酸循环尿素生成的鸟氨酸循环 NH3 + CO2 H2O+ 2ATP2ADP + Pi 氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶 AGA

29、，Mg2+ NH2 O PO32- CO 氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸 = 蛋白质酶促降解和氨基酸代谢39 v在在线粒体线粒体内进行，由内进行，由鸟氨酸氨基甲酰转移酶鸟氨酸氨基甲酰转移酶 （ornithine carbamoyl trans-ferase, ornithine carbamoyl trans-ferase, OCTOCT） 催化，将氨甲酰基转移到鸟氨酸的催化，将氨甲酰基转移到鸟氨酸的 - -氨基上，生氨基上，生 成成瓜氨酸瓜氨酸。 瓜氨酸的合成瓜氨酸的合成 NH2 O PO32- CO (CH2)3 NH2 H2N-CH COOH CO (CH2)3 NH H2N-CH COOH

30、NH2 + H3PO4+ 氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸鸟氨酸鸟氨酸瓜氨酸瓜氨酸 鸟氨酸氨基鸟氨酸氨基 甲酰转移酶甲酰转移酶 = 蛋白质酶促降解和氨基酸代谢40 v 转运至转运至胞液胞液的瓜氨酸在的瓜氨酸在精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸合成酶 (argininosuccinate synthetase)(argininosuccinate synthetase)催化下，消耗能催化下，消耗能 量合成量合成精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸。 精氨酸代琥珀酸的合成 CO (CH2)3 NH H2N-CH COOH NH2 精氨酸代琥珀精氨酸代琥珀 酸合成酶酸合成酶 ATPAMP + PPi + H2O C

31、H2 - CH COOH COOH H2N CH2 - CH COOH COOH CN (CH2)3 NH H2N-CH COOH NH2 + 瓜氨酸瓜氨酸天冬氨酸天冬氨酸 精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸 限速 酶 蛋白质酶促降解和氨基酸代谢41 v在在胞液胞液中由中由精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸代琥珀酸裂解酶(arginino-(arginino- succinate lyase)succinate lyase)催化，将精氨酸代琥珀酸裂催化，将精氨酸代琥珀酸裂 解生成解生成精氨酸精氨酸和和延胡索酸。延胡索酸。 精氨酸代琥珀酸的裂解精氨酸代琥珀酸的裂解 精氨酸代琥精氨酸代琥 珀酸裂解酶珀酸裂解酶

32、CH2 - CH COOH COOH CN (CH2)3 NH H2N-CH COOH NH2 精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸 CH CH COOH COOH + CNH (CH2)3 NH H2N-CH COOH NH2 精氨酸精氨酸延胡索酸延胡索酸 蛋白质酶促降解和氨基酸代谢42 v在在胞液胞液中由中由精氨酸酶精氨酸酶催化，精氨酸水解生成催化，精氨酸水解生成尿尿 素素(urea)(urea)和和鸟氨酸鸟氨酸( (ornithine)ornithine)。鸟氨酸可再。鸟氨酸可再 转运入线粒体继续进行循环反应。转运入线粒体继续进行循环反应。 精氨酸的水解精氨酸的水解 (CH2)3 NH2 H2N

33、-CH COOH CNH (CH2)3 NH H2N-CH COOH NH2 精氨酸精氨酸 - NH2H2N - O C+ 鸟氨酸鸟氨酸尿素尿素 精氨酸酶精氨酸酶 H2O 蛋白质酶促降解和氨基酸代谢43 鸟鸟 氨氨 酸酸 循循 环环 2ADP+Pi CO2 + NH3 + H2O 氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸 2ATP N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸 Pi 鸟氨酸鸟氨酸 瓜氨酸瓜氨酸 精氨酸精氨酸 延胡索酸延胡索酸 氨基酸氨基酸 草酰乙酸草酰乙酸 苹果酸苹果酸 -酮戊酮戊 二酸二酸 谷氨酸谷氨酸 -酮酸酮酸 精氨酸代精氨酸代 琥珀酸琥珀酸 瓜氨酸瓜氨酸 天冬氨酸天冬氨酸 ATP AMP + PPi 鸟氨酸鸟

34、氨酸 尿素尿素 线粒体线粒体 胞胞 液液 蛋白质酶促降解和氨基酸代谢44 2 2、尿素循环与、尿素循环与TCATCA的关系的关系 蛋白质酶促降解和氨基酸代谢45 尿素合成的特点尿素合成的特点 1 1合成主要在合成主要在肝细胞肝细胞的的线粒体线粒体和和胞液胞液中进行；中进行； 2 2合成一分子尿素需消耗合成一分子尿素需消耗4 4分子分子ATPATP； 3 3精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸合成酶是尿素合成的限速酶；是尿素合成的限速酶； 4 4尿素分子中的两个氮原子，一个来源于尿素分子中的两个氮原子，一个来源于NH3NH3，一个一个 来源于来源于天冬氨酸天冬氨酸 CO2 + 2NH3 + 3H2

35、O +3ATP = NH2CNH2 + 2ADP + AMP + 4Pi O 8 8、总反应式、总反应式 5 5、意义：、意义：解氨毒，把有毒的解氨毒，把有毒的NH3NH3转变成无毒的尿素。转变成无毒的尿素。 6 6、关键酶：、关键酶：氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶I I 7 7、与、与TCATCA的联系：的联系：天冬氨酸、延胡索酸天冬氨酸、延胡索酸 蛋白质酶促降解和氨基酸代谢46 （二）、（二）、-酮酸的代谢酮酸的代谢( ( -keto acid metabolism-keto acid metabolism) ) -酮酸酮酸 还原还原 氨基化氨基化 非必需氨基酸非必需氨基酸 合成合成

36、 糖或脂类糖或脂类 氧化氧化 COCO2 2 + H + H2 2O + ATPO + ATP 生糖氨基酸生糖氨基酸 生酮氨基酸生酮氨基酸 生糖兼生酮生糖兼生酮 氨基酸氨基酸 氨基酸氨基酸 NH3 蛋白质酶促降解和氨基酸代谢47 生糖和生酮氨基酸种类生糖和生酮氨基酸种类 分分 类类 氨基酸氨基酸 生糖氨基酸生糖氨基酸 生糖兼生酮氨基酸生糖兼生酮氨基酸 苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、异亮氨酸苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、异亮氨酸 生酮氨基酸生酮氨基酸 亮氨酸、赖氨酸亮氨酸、赖氨酸 甘氨酸、丙氨酸、丝氨酸、精氨酸、脯氨酸、谷氨甘氨酸、丙氨酸、丝氨酸、精氨酸、脯氨酸、谷氨 酸、谷氨酰胺、苏氨酸、缬氨酸、组氨

37、酸、甲硫氨酸、谷氨酰胺、苏氨酸、缬氨酸、组氨酸、甲硫氨 酸、半胱氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺酸、半胱氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺 蛋白质酶促降解和氨基酸代谢48 氨基酸碳骨架的氧化途径 氨基酸碳骨架可通过多种途径，形成氨基酸碳骨架可通过多种途径，形成5 5种物质进入种物质进入TCATCA循环循环 乙酰乙酰CoACoA 丙氨酸、甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸丙氨酸、甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸 -酮戊二酸酮戊二酸 精氨酸、组氨酸、谷氨酰胺、脯氨酸、谷氨酸精氨酸、组氨酸、谷氨酰胺、脯氨酸、谷氨酸 琥珀酰琥珀酰CoACoA 异亮氨酸、甲硫氨酸、缬氨酸异亮氨酸、甲硫氨酸、缬氨酸 延胡索酸延胡索酸 苯丙氨

38、酸、酪氨酸苯丙氨酸、酪氨酸 草酰乙酸草酰乙酸 v天冬氨酸、天冬酰胺天冬氨酸、天冬酰胺 蛋白质酶促降解和氨基酸代谢49 直接形成直接形成 乙酰乙酰CoACoA 途径途径 1 1、形成乙、形成乙 酰酰CoACoA的途的途 径径 蛋白质酶促降解和氨基酸代谢50 通过乙酰乙酰CoA进入到乙酰CoA 蛋白质酶促降解和氨基酸代谢51 2 2、 一酮戊一酮戊 二酸途径二酸途径 蛋白质酶促降解和氨基酸代谢52 3、形成琥珀酰CoA的途径 v有3中氨基酸进入；Ile、Met、Val IleVal Met 琥珀酰琥珀酰CoA TCA 蛋白质酶促降解和氨基酸代谢53 4 4、形成延胡索酸途径、形成延胡索酸途径 v有

39、2种进入： Phe、Tyr 5 5、形成草酰乙酸途径、形成草酰乙酸途径 v 有两种氨基酸进入：Asp、Asn 蛋白质酶促降解和氨基酸代谢54 蛋白质酶促降解和氨基酸代谢55 （三）胺的代谢（三）胺的代谢 醛脱氢酶醛脱氢酶 - -氧化氧化 乙酰辅酶乙酰辅酶A A TCATCA循环循环 1 1、胺类物质氧化、胺类物质氧化 2 2、转变为其他含氮活性物质（见、转变为其他含氮活性物质（见P270P270） 蛋白质酶促降解和氨基酸代谢56 一、氨的同化一、氨的同化 定义：定义：生物体将无机态的氨转化为生物体将无机态的氨转化为含氮有机含氮有机 化合物化合物的过程（的过程（N N素亦称生命元素）素亦称生命元

40、素） 生物体生物体N N的来源的来源 v食物来源的食物来源的N N（食物中的蛋白质和氨基（食物中的蛋白质和氨基 酸）：人和动物的酸）：人和动物的N N源源 v生物固生物固N N（某些微生物和藻类通过体内固（某些微生物和藻类通过体内固 氮酶系的作用将分子氮转变成氮酶系的作用将分子氮转变成氨氨的过程，的过程， 18621862年发现）年发现） 第三节第三节 氨基酸的生物合成氨基酸的生物合成 蛋白质酶促降解和氨基酸代谢57 氨同化的途径 谷AA的形成途径 氨甲酰磷酸形成途径 硝酸还原酶硝酸还原酶 NO2- 亚硝酸还原酶亚硝酸还原酶 NH3 AA Pr 其它含其它含N化合物化合物 3. 硝酸还原生成（

41、植物体中的N源） NO3- 蛋白质酶促降解和氨基酸代谢58 1.谷AA脱氢酶（细菌） NH3 谷谷AA 其它其它AA CH2 - COOH CH2 - C=O COOH - CH2 - COOH CH2 - CHNH2 COOH - +NH3 +NADH+NAD+ +H2O -酮戊二酸 （TCA循环产生的） 此反应要求有较高浓度的此反应要求有较高浓度的NHNH3 3， ， 足以使光合磷酸化解偶联，所以足以使光合磷酸化解偶联，所以 它不可能是无机氨转为有机氮的它不可能是无机氨转为有机氮的 主要途径主要途径 谷AA合成途径 蛋白质酶促降解和氨基酸代谢59 CH2 - COOH CH2 - CHNH

42、2 COOH - CH2 - CONH2 CH2 - CHNH2 COOH - +NH3 +ATP+ADP +Pi+H2O 谷氨酰胺谷氨酰胺( (贮存了氨）贮存了氨）可做为NH3的供 体将其转移 2.谷氨酰胺合成酶（高等植物的主要途径） 蛋白质酶促降解和氨基酸代谢60 CH2 - CONH2 CH2 - CHNH2 COOH - CH2 - COOH CH2 - C=O COOH - +2H CH2 - COOH CH2 - CHNH2 COOH - 2 谷AA合酶 + 谷氨酰胺-酮戊二酸 谷氨酸 蛋白质酶促降解和氨基酸代谢61 氨甲酰磷酸合成途径氨甲酰磷酸合成途径（微生物和动物）（微生物和动

43、物） 原料：NH3 CO2 ATP 1 1 氨甲酰激酶氨甲酰激酶 NH3 + CO2 + ATP Mg2+ O H2N- C -OPO3H2 + ADP = 2 氨甲酰磷酸合成酶氨甲酰磷酸合成酶 NH3 + CO2 + 2ATP Mg2+ O H2N-C-OPO3H2 + 2ADP+Pi 在植物体中，氨甲酰磷酸中的氮来自在植物体中，氨甲酰磷酸中的氮来自谷氨酰胺谷氨酰胺 的酰胺基的酰胺基，不是由氨来的。，不是由氨来的。 利用体内代谢的氨 蛋白质酶促降解和氨基酸代谢62 v主要通过转氨基作用 AA-R1 -酮酸酮酸R1 转氨酶 AA-R2 -酮酸酮酸R2 v许多氨基酸可以作为氨基的供体，其中最主 要的是谷氨酸，其被称为氨基的“转换站”， 先转变成Glu再合成其它AA。 二、氨基酸的合成 蛋白质酶促降解和氨基酸代谢63 （一）、脂肪族氨基酸的生物合成（一）、脂肪族氨基酸的生物合成 谷氨酸族氨基酸的生物合成谷氨酸族氨基酸的生物合成L-Glu、L-Gln、 L-Pro 天冬氨酸族的生物合成天冬氨酸族的生物合成L-Asp、L-Asn、L -Met、 L-Thr 丙酮酸族的生物合成丙酮酸族的生物合成L-Ala、 L-Val、L-Leu 丝氨酸族的生物合成丝氨酸族的生物合成L-SerL-Ser、 L-GlyL-Gly、 L-CysL-Cys生物合成