第7章蛋白质降解与氨基酸代谢

1、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（一）

2、肽酶（肽链外切酶肽链外切酶）u氨肽酶：氨肽酶：专一性地从肽链的氨基端水解肽键专一性地从肽链的氨基端水解肽键u羧肽酶：羧肽酶：专一性地从肽链的羧基端水解肽键专一性地从肽链的羧基端水解肽键二、降解酶二、降解酶 u二肽酶：二肽酶：水解二肽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 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 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 具有专一性具有专一性的肽链内切酶的肽链内切酶，常用于蛋

3、白质一，常用于蛋白质一级结构测定。级结构测定。u胰蛋白酶：胰蛋白酶：对对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：胰凝乳蛋白酶：对对芳香族芳香族aaaa羧基形成的肽键羧基形成的肽键，水，水 解速度最快。解速度最快。u胃蛋白酶：胃蛋白酶：芳香族芳香族aaaa氨基形成的肽键。氨基形成的肽键。（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一性消化道内几种蛋白降解酶的专一性三、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、形成新组织：用于新蛋白质的合成，进行

4、新陈代、形成新组织：用于新蛋白质的合成，进行新陈代 谢（自我更新）。谢（自我更新）。2 2、及时清除反常蛋白、及时清除反常蛋白3 3、短寿命蛋白的半寿期很短，便于通过基因表达和、短寿命蛋白的半寿期很短，便于通过基因表达和 降解对其含量进行精确、快速的调控。降解对其含量进行精确、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）联

5、合脱氨基作用（三）联合脱氨基作用（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，氨基酸进行氧化脱氨作用，产物是在有氧作用下，氨基酸进行氧化脱氨作用，产物是- 酮酸和氨。酮酸和氨。一、脱氨基作用一、脱氨基作用催化氧化脱氨基的酶：催化氧化脱氨基的酶：（1 1）l-l-氨基酸氧化酶：催化氨基酸氧化酶：催化l-aal-aa氧化脱氨基；氧化脱氨基；（2 2）d-d-氨基酸氧化酶：催化氨基酸氧化酶：催化d-aad-aa氧化脱氨基；氧化脱氨基；（3 3）l-l-谷氨酸脱氢酶（催化氨基酸氧化脱氨的主要酶谷氨酸脱氢酶（催化氨基酸氧化脱氨的主要酶系，属于系，属于l-aal

6、-aa氧化酶）。氧化酶）。该酶存在广泛，活性高，催该酶存在广泛，活性高，催化谷氨酸脱氨脱氢形成化谷氨酸脱氨脱氢形成酮戊二酸。酮戊二酸。转氨基作用是转氨基作用是-氨基酸与氨基酸与-酮酸之间的氨基酮酸之间的氨基的转移作用。的转移作用。（二）转氨基作用（二）转氨基作用u催化转氨基作用的酶叫转氨酶或氨基转移酶，种类繁催化转氨基作用的酶叫转氨酶或氨基转移酶，种类繁多分布广泛。辅酶均为磷酸吡哆醛（多分布广泛。辅酶均为磷酸吡哆醛（b6b6的磷醛酯）。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转氨酶转氨酶谷氨酸脱氢酶联合脱氨基作用。谷氨酸脱氢酶联合脱氨基作用。u转氨

7、酶转氨酶嘌呤核苷酸循环联合脱氨基作用。嘌呤核苷酸循环联合脱氨基作用。（三）（三）联合脱氨基作用联合脱氨基作用转氨基作用和氧化脱氨基作用联合进行的脱转氨基作用和氧化脱氨基作用联合进行的脱氨基作用方式。氨基作用方式。一、脱氨基作用一、脱氨基作用一般氨基酸不直接氧化脱氨，而是先与一般氨基酸不直接氧化脱氨，而是先与酮戊二酸通过转氨形成相应的酮戊二酸通过转氨形成相应的a-a-酮酸和谷氨酮酸和谷氨酸，谷氨酸再通过二种方式氧化脱氨：酸，谷氨酸再通过二种方式氧化脱氨：转氨酶转氨酶谷氨酸脱氢酶联合脱氨基作用谷氨酸脱氢酶联合脱氨基作用转氨酶转氨酶嘌呤核苷酸循环联合脱氨基作用嘌呤核苷酸循环联合脱氨基作用（四）（四）

8、非氧化脱氨基非氧化脱氨基主要在微生物中进行。主要在微生物中进行。还原脱氨基还原脱氨基 （严格无氧（严格无氧) )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 裂解脱氨基裂解脱氨基 （四）（四）非氧化脱氨基非氧化脱氨基一、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）nhnh3 3的代谢去路的代谢去路1 1、重新形成氨基酸、重新形成氨基酸3 3、生成铵盐，保持细胞、生成铵盐，保持细胞phph在哺乳动物体内，氨的主要去路是在肝脏中合

9、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形成既能解除氨随尿排出体外。在部分植物体内尿素的形成既能解除氨毒，又是氨的一种贮存形式。毒，又是氨的一种贮存形式。5 5、合成其他含、合成其他含n n物质（如形成嘧啶环）物质（如形成嘧啶环）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形式，也是解除氨毒害的最主要途径。另一方面还可形式，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、形成酰胺（消除、形成酰胺（消除nhnh3 3毒害，贮存毒害，贮存nhnh

10、3 3） 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、形成其它物质（糖和脂肪）、形成其它物质（糖和脂肪）（二）（二）-酮酸的代谢去路（酮酸的代谢去路（c c架的去路）架的去路）1 1、形成新的氨基酸、形成新的氨基酸3 3、参加、参加tcatca循环，氧化成循环，氧化成coco2 2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

11、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，进行脱羧反应生成胺类氨基酸在脱羧酶作用下，进行脱羧反应生成胺类化合物，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），多巴进一步氧化后形成聚合物黑素。胺（多巴胺），多巴进一步氧化后形成聚

12、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、 nhnh3 3的来源的来源（一）生物固氮；（一）生物固氮；（二）（二）nono3 3-n-n还原；还原；（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主要来源是消化道吸收和含含n n有机物分解。有机物分解。生物固氮：部分微生物通过自身的固氮酶复合物把生物固氮：部分微生物通过自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

13、的重要来源。（一）生物固氮（一）生物固氮3h22nh3n2+6e-一、一、nhnh3 3的来源的来源硝酸还原酶硝酸还原酶根据反应中电子供体不同又分为：根据反应中电子供体不同又分为：铁氧还蛋白铁氧还蛋白- -硝酸还原酶；硝酸还原酶；nadnad（p p）h h硝酸还原酶。硝酸还原酶。电子供体为铁氧还蛋白。电子供体为铁氧还蛋白。 硝酸还原分为两步，第一步在硝酸还原酶催化下，硝酸还原分为两步，第一步在硝酸还原酶催化下，nono3 3还原为还原为nono2 2，第二步在亚硝酸还原酶催化下，第二步在亚硝酸还原酶催化下，nono2 2还原为还原为nhnh3 3（二）硝酸还原（二）硝酸还原硝酸还原酶是硝酸还

14、原酶是诱导酶，环境中须有诱导酶，环境中须有nono3 3- -，需光照条件。，需光照条件。 一、一、nhnh3 3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、nhnh3 3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soso4 42-2-在体内还原成在体内还原成h h2 2s s，用，用于含硫氨基酸的合成。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atpa

15、tp硫酸化酶催化下与硫酸化酶催化下与atp atp 反应，生成反应，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-位形成磷酸酯，即位形成磷酸酯，即磷酸腺苷酰硫酸（磷酸腺苷酰硫酸（papspaps）。）。硫酸离子的活化态（硫酸离子的活化态（apsaps、papspaps）的结构）的结构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，再被铁氧还蛋白还原产生铁氧还蛋白还原产生h h2 2s s，即可用于合成半胱氨酸。，即可用于合成半胱氨酸。（二）硫酸离子还原（二）硫酸离

16、子还原二、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 氨的同化氨的同化指将氨转化为有机态氮的过程，指将氨转化为有机态氮的过程，有两条途径：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现有试验证明，谷氨酸的合成，主要通过谷氨现有试验证明，谷氨酸的合成，主要通过谷氨酰胺合成酶和谷氨

17、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应（非主要途径）谷氨酸脱氢酶催化的反应（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 -酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸2 2、氨甲酰磷酸的形成、氨甲酰磷酸的形成有二种酶能催化有二种酶能催化 nhnh3 3、coco2 2、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-酮酸，形成相应的氨基酸。转氨酶催化可逆反应，

18、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 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

19、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：-酮戊二酸（来自酮戊二酸（来自tcatca循环）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ppp