II 第九章蛋白质的酶促降解及氨基酸代谢

1、第九章第九章 蛋白质的酶促降解及氨基酸代谢蛋白质的酶促降解及氨基酸代谢思考思考第一节第一节 蛋白质的酶促降解蛋白质的酶促降解第二节第二节 氨基酸的酶促降解氨基酸的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 一碳单位一碳单位第一节第一节 蛋白质的酶促降解蛋白质的酶促降解|人体内蛋白质处于不断降解与合成的人体内蛋白质处于不断降解与合成的动态平衡中。动态平衡中。|成人每天约有成人每天约有1%1%2%2%的体内蛋白质被的体内蛋白质被降解。降解。 蛋白质的最低生理需要量蛋白质的最低生理需要量在糖和脂肪等物质充分供应的条件下，在糖和脂肪等物质充分供应的条件下，为维持氮的总平衡，至少

2、必需摄入的蛋白为维持氮的总平衡，至少必需摄入的蛋白质的量，称为质的量，称为蛋白质的最低生理需要量蛋白质的最低生理需要量。 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 我国营养学会推荐成人每日蛋白质需我国营养学会推荐成人每日蛋白质需要量为要量为80g。内肽酶内肽酶（蛋白酶，肽链内切酶）形成各种短肽。（蛋白酶，肽链内切酶）形成各种短肽。端肽酶端肽酶氨肽酶氨肽酶羧肽酶羧肽酶二肽酶二肽酶蛋白质的酶促降解过程蛋白质的酶促降解过程是在蛋白水解酶系统是在蛋白水解酶系统的催化下进行，使肽键断裂，最后生成的催化下进行，使肽键断裂，最后生成氨基氨基酸酸或者或者小肽。小肽。一、蛋白酶：一、蛋白酶

3、： 也称为也称为肽链内切酶肽链内切酶，广泛存在于各种，广泛存在于各种生物体内。它能随机地水解多肽链内部的生物体内。它能随机地水解多肽链内部的肽键，将肽链降解为小肽。肽键，将肽链降解为小肽。二、二、 肽酶：肽酶： 肽酶也称肽酶也称肽链端链酶肽链端链酶，作用于肽链末，作用于肽链末端的肽键，每次水解下一个或者两个氨基端的肽键，每次水解下一个或者两个氨基酸。酸。 消化道内几种蛋白酶的专一性消化道内几种蛋白酶的专一性（Phe.Tyr.Trp）（Arg.Lys）（脂肪族）（脂肪族）胰凝乳胰凝乳蛋白酶蛋白酶胃蛋白酶胃蛋白酶弹性蛋白酶弹性蛋白酶羧肽酶羧肽酶胰蛋白酶胰蛋白酶氨肽酶氨肽酶羧肽酶羧肽酶（Phe. T

4、rp）三、三、 蛋白质酶促降解蛋白质酶促降解 需内肽酶、羧肽酶、氨肽酶和二肽酶的共同作用需内肽酶、羧肽酶、氨肽酶和二肽酶的共同作用蛋白质蛋白质多肽多肽AA合成新蛋白质合成新蛋白质真核细胞中存在两条不同的降解途径：真核细胞中存在两条不同的降解途径：1. 不依赖不依赖ATP的降解途径：的降解途径：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。溶酶体：溶酶体：细胞器，细胞器，50种蛋白酶。种蛋白酶。2. 依赖依赖ATP和泛素的降解和泛素的降解途径：途径：在在胞液胞液中进行，主要降中进行，主要降解异常蛋白质和短寿命解

5、异常蛋白质和短寿命的蛋白质。需的蛋白质。需ATP和泛和泛素参与素参与泛素泛素(ubiquitin)是一种是一种小分子蛋白质，普遍存小分子蛋白质，普遍存在于真核细胞中（在于真核细胞中（76个个氨基酸）。氨基酸）。蛋白质降解的泛肽途径蛋白质降解的泛肽途径（ubiquitin）第二节 氨基酸的 酶促降解一、一、氨基酸代谢概况氨基酸代谢概况三、三、氨基酸的脱羧基作用氨基酸的脱羧基作用二、二、氨基酸的脱氨基作用氨基酸的脱氨基作用氨基酸的结构通式不同的侧链基团不同的理化性质氨基酸代谢库氨基酸代谢库|食物蛋白经消化吸收的氨基酸（外源性氨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

6、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（内源性氨基酸）混在一起，分布于体内各处参与代谢，称为各处参与代谢，称为氨基酸代谢库氨基酸代谢库(metabolic pool)。一、氨基酸代谢概况一、氨基酸代谢概况氨基酸氨基酸代谢库代谢库食物蛋白质食物蛋白质消化吸收消化吸收 组织组织蛋白质蛋白质分解分解 体内合成氨基酸体内合成氨基酸 ( (非必需氨基酸非必需氨基酸) )氨基酸代谢概况氨基酸代谢概况 - -酮酸酮酸 脱氨基作脱氨基作用用 酮酮 体体氧化供能氧化供能糖糖胺胺 类类脱羧基作用脱羧基作用氨氨 尿素尿素代谢转变代谢转变其它含氮化合物其它含氮化合物 ( (嘌呤、嘧啶

7、等嘌呤、嘧啶等) )合成合成 特殊分解代谢特殊分解代谢 特殊侧链的分解代谢特殊侧链的分解代谢一般分解代谢一般分解代谢CO2 胺胺脱羧基作用脱羧基作用 脱氨基作用脱氨基作用 NH3 -酮酸酮酸氨基酸代谢概况氨基酸代谢概况氨基酸的分解代谢氨基酸的分解代谢 -氨基酸氨基酸 氨基酸氧化酶（氨基酸氧化酶（FAD、FMN）-酮酸酮酸 R-CH-COO- NH+3 | R-C-COO-+NH3 O|H2O+O2H2O2L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶H2O NH3 谷谷氨酸氨酸-酮戊二酸酮戊二酸 -氨基酸氨基酸1 R1-CH-COO- NH+3 |-酮酸酮酸1 R1-C-COO- O| R2-C-COO- O|

8、-酮酸酮酸2 R2-CH-COO- NH+3 |-氨基酸氨基酸2谷丙转氨酶和谷草转氨酶谷丙转氨酶谷丙转氨酶（GPT）谷草转氨酶谷草转氨酶(GOT)谷氨酰胺的生成和利用谷氨酰胺的生成和利用 肝细胞中转氨酶活力比其他组织高出肝细胞中转氨酶活力比其他组织高出许多，是血液的许多，是血液的100100倍倍 抽血化验若抽血化验若转氨酶比正常水平偏高转氨酶比正常水平偏高则则有可能：有可能：肝组织受损破裂肝组织受损破裂 结合乙肝抗原等指标进一步确定原因结合乙肝抗原等指标进一步确定原因查肝功抽血化验转氨酶指数查肝功抽血化验转氨酶指数a a、转氨酶转氨酶与与L-L-谷氨酸脱氢酶作用相偶联谷氨酸脱氢酶作用相偶联b

9、b、转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联转氨酶与L-谷氨酸脱氢酶作用相偶联转氨酶L-谷氨酸脱氢酶-酮酸酮酸L-氨基酸氨基酸-酮戊二酸酮戊二酸L-L-谷氨酸谷氨酸肌肉、肝、脑、肾中的嘌呤核苷酸循环肌肉、肝、脑、肾中的嘌呤核苷酸循环1 1、概念、概念3 3、脱羧产物的进一步转化（次生物质代谢脱羧产物的进一步转化（次生物质代谢） 氨基酸在脱羧酶的氨基酸在脱羧酶的作用下脱掉羧基生成相作用下脱掉羧基生成相应的一级胺类化合物应的一级胺类化合物的作用。脱羧酶的辅的作用。脱羧酶的辅酶为磷酸吡哆醛。酶为磷酸吡哆醛。直接脱羧直接脱羧 胺胺羟化脱羧羟化脱羧 羟胺羟胺 2 2、类型、类型:

10、 :1 1、重新生成氨基酸重新生成氨基酸3 3、谷氨酰胺和天冬酰氨的生成谷氨酰胺和天冬酰氨的生成4 4、尿素的生成尿素的生成尿素循环尿素循环5 5、合成其他含合成其他含N N物质物质2 2、形成铵盐形成铵盐H2ONH3丙氨酸丙氨酸 生物体内物质代谢产生的柠檬酸、苹果酸、延胡索酸、草酰乙酸等大量有机酸均可以与氨基结合形成铵盐。 谷氨酸或天冬氨酸可与相应的酰胺，反应由谷氨酰胺合成酶或天冬酰胺合成酶催化。（1 1）概念）概念（2 2）总反应和总反应和过程过程有毒！有毒！L-L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶NAD+H2OCOO(CH2)2OCCOONADH+H+NH4+ - -谷氨酸谷氨酸 - -酮戊二酸

11、酮戊二酸COO(CH2)2CHNH3COO+谷氨酸谷氨酸氧化脱氨氧化脱氨 氨的转运与排泄氨的转运与排泄血氨过高可引起中枢神经系统中毒！血氨过高可引起中枢神经系统中毒！尿素循环尿素循环氨基酸氨基酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸鸟氨酸鸟氨酸瓜氨酸瓜氨酸瓜氨酸瓜氨酸精氨琥珀酸精氨琥珀酸鸟氨酸鸟氨酸精氨酸精氨酸延胡索酸延胡索酸草酰乙酸草酰乙酸氨基酸氨基酸谷氨酸谷氨酸 -酮戊酮戊二酸二酸天冬氨酸天冬氨酸2ADP+Pi2ATP+CO2+NH3+H2O1细胞溶液细胞溶液线粒体线粒体尿素尿素 -酮戊酮戊二酸二酸 -酮戊酮戊二酸二酸H2N-C-O2345第三节第三节 氨基酸的生物合成氨基酸的生物合

12、成一、一、氨基酸的生物合成氨基酸的生物合成二、二、生物固氮生物固氮三、氨基酸重要衍生物的三、氨基酸重要衍生物的 生物合成生物合成(自学自学)自然界的氮素循环自然界的氮素循环硝酸盐硝酸盐亚硝酸亚硝酸NH3生物固氮生物固氮工业固氮工业固氮固氮生物固氮生物动植物动植物硝酸盐还原硝酸盐还原大气固氮大气固氮大气氮素大气氮素岩浆源的岩浆源的固定氮固定氮火成岩火成岩反硝化作用反硝化作用氧化亚氮氧化亚氮蛋白质蛋白质入地下水入地下水动植物废物动植物废物死的有机体死的有机体-N2还原剂还原剂铁蛋白铁蛋白钼铁蛋白钼铁蛋白-生物固氮的概念生物固氮的概念 ATP酶活性：能催化酶活性：能催化ATP分解，从中获分解，从中获

13、取能量推动电子向还原底物上转移。取能量推动电子向还原底物上转移。（2）作用机理：作用机理：（3）特点：特点：是一种多功能酶是一种多功能酶N2还原剂还原剂铁蛋白铁蛋白钼铁蛋白钼铁蛋白 氧化还原酶：不仅能催化氧化还原酶：不仅能催化N2还原，还可还原，还可催化催化N2O化合物等还原。化合物等还原。（1）结构组成结构组成二聚体、含二聚体、含Fe和和S 形成形成Fe4S4簇簇 四聚体（四聚体（2 22 2） 含含Mo、Fe和和SNH+4NO-32e-6e-硝酸还原酶硝酸还原酶亚硝酸还原酶亚硝酸还原酶NO-2a、铁氧还蛋白、铁氧还蛋白硝酸还原酶硝酸还原酶b、NAD(P)H-硝酸还原酶硝酸还原酶H2ONO-

14、3+2Fd还原态还原态+ 2H+NO-2+2Fd氧化态氧化态+NAD(P)H +H+NO-2+NAD(P)+H2ONO3-2H2Oa a、铁氧还蛋白、铁氧还蛋白亚硝酸还原酶亚硝酸还原酶NO-2+ 6Fd还原态还原态+ 8H+NH+4+ 6Fd氧化态氧化态+ 2H2Ob b、NAD(P)HNAD(P)H亚硝酸还原酶亚硝酸还原酶NO-2+3NAD(P)H +NH+4+3NAD(P)+5H+氨的同化氨的同化Ile、 Met、 Val、 Leu、 Trp 、 Phe、 Thr、 Lys、 (His、 Arg) 异亮氨酸、甲硫氨酸、缬氨酸、亮氨酸、色氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸、缬氨酸、亮氨酸、色氨酸、苯丙

15、氨酸、苏氨酸、赖氨酸（组氨酸和精氨酸苯丙氨酸、苏氨酸、赖氨酸（组氨酸和精氨酸） 凡是机体不能自己合成，必需来自外界的氨凡是机体不能自己合成，必需来自外界的氨基酸，称为必需氨基酸。基酸，称为必需氨基酸。谷氨酸族谷氨酸族天冬氨天冬氨酸族酸族丙氨丙氨酸族酸族丝氨丝氨酸族酸族His 和和芳香族芳香族氨基酸合成的反馈调控氨基酸合成的反馈调控反硝化作用反硝化作用氧化亚氮氧化亚氮氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸分支酸分支酸脱氧庚酮糖酸脱氧庚酮糖酸-7-磷酸磷酸天冬氨酸天冬氨酸天冬氨酰磷酸天冬氨酰磷酸赤藓糖赤藓糖-4-磷酸磷酸脱氢奎尼酸脱氢奎尼酸莽草酸莽草酸谷氨酸谷氨酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 预苯酸预苯酸Try

16、PheTrpIleTrpHisCTPAMPGlnLysMetThr酮丁酸酮丁酸GlyAla谷氨酰胺合酶谷氨酰胺合酶天冬氨酰半醛天冬氨酰半醛高丝氨酸高丝氨酸氨基苯甲酸氨基苯甲酸二、二、氨基酸碳骨架的转化途径氨基酸碳骨架的转化途径1 1、再氨基化生成氨基酸再氨基化生成氨基酸2 2、转变成糖或脂肪转变成糖或脂肪 生糖氨基酸生糖氨基酸 生酮氨基酸生酮氨基酸3 3、氧化供能生成氧化供能生成COCO2 2和和H H2 2O O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草酰乙酸草酰乙酸磷酸烯磷酸烯醇式酸醇式酸 -酮戊二酸酮戊二酸天冬氨酸天冬氨酸天冬酰氨天冬酰氨丙酮酸丙酮酸延胡索酸延胡索酸琥珀酰琥珀酰CoA乙酰乙酰CoA乙酰乙酰乙酰乙酰CoA苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸亮氨酸亮氨酸赖氨酸赖氨酸色氨酸色氨酸丙氨酸丙氨酸苏氨酸苏氨酸甘氨酸甘氨酸丝氨酸丝氨酸半胱氨酸半胱氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺精氨酸精氨酸组氨酸组氨酸脯氨酸脯氨酸异亮氨酸异亮氨酸亮氨酸亮氨酸缬氨酸缬氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸天冬氨酸天冬氨酸异亮氨酸异亮氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸缬氨酸缬氨酸葡萄糖葡萄糖柠檬酸柠檬酸叶酸叶酸和和 四氢叶酸（四氢叶酸（FH4或或THFA）叶叶酸酸四四氢氢