第八章含氮化合物代谢

1、第八章含氮化合物代谢第八章含氮化合物代谢第一节蛋白质的酶促降解第一节蛋白质的酶促降解一、蛋白质水解酶一、蛋白质水解酶1.1.肽链内切酶和外切酶肽链内切酶和外切酶肽链内切酶：水解多肽链内部肽键的酶。肽链内切酶：水解多肽链内部肽键的酶。动物消化酶：胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶等。动物消化酶：胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶等。肽链内切酶又叫蛋白酶，广泛地分布于各种生物中；肽链内切酶又叫蛋白酶，广泛地分布于各种生物中；植物中消化酶：木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶、无花果蛋植物中消化酶：木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶、无花果蛋白酶等。白酶等。肽链内切酶专一性肽链内切酶专一性ABCDABCD+H+H2 2OO胰蛋白

2、酶胰蛋白酶 B=LysB=Lys或或ArgArg酶作用快酶作用快; C=Pro; C=Pro时，酶作用受阻时，酶作用受阻 A A、C=GluC=Glu、AspAsp时酶促水解减慢；时酶促水解减慢； 胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶B=TrpB=Trp、TyrTyr或或PhePhe时酶作用快；时酶作用快； C=ProC=Pro时，酶作用受阻时，酶作用受阻B=MetB=Met、LeuLeu、HisHis酶水解作用差酶水解作用差 AB-COOH + HNH-CDAB-COOH + HNH-CDE E酶酶 类类 水解作用位点及酶作用特点水解作用位点及酶作用特点 相邻相邻propro影响影响形成肽键时形成肽键时

3、B提供提供COOH形成肽键时形成肽键时C提供提供NH2H2N-CH-C-NH-CH-C-NH-CH-C-NH-CH-C-NH-CH-C-NH-CH-COOHO=O=O=O=O=-CH2CH2-RRCHCH3CH3-OH-(CH2)CH2NH2-CH2SH-胃蛋胃蛋白酶白酶芳香族芳香族氨基酸氨基酸的氨基的氨基形成的形成的肽键肽键胰凝乳胰凝乳蛋白酶蛋白酶芳香族芳香族氨基酸氨基酸的羧基的羧基形成的形成的肽键肽键氨肽酶氨肽酶靠近靠近氨基末氨基末端的肽端的肽键键羧肽酶羧肽酶靠近靠近羧基羧基末端末端的肽的肽键键2.2.肽链外切酶：从多肽链末端逐步水解肽键的酶肽链外切酶：从多肽链末端逐步水解肽键的酶 氨肽酶

4、：专一性地从肽链的氨基端水解肽键。有多种。氨肽酶：专一性地从肽链的氨基端水解肽键。有多种。 羧肽酶：专一性地从肽链的羧基端水解肽键。有多种。羧肽酶：专一性地从肽链的羧基端水解肽键。有多种。第二节第二节 氨基酸的分解与转化氨基酸的分解与转化一、氨基酸的分解与转化途径一、氨基酸的分解与转化途径组织蛋白质组织蛋白质组织氨基酸组织氨基酸降解降解合成合成分解分解 - -酮酸酮酸NHNH3 3胺胺COCO2 2氨基酸氨基酸糖糖 类类脂脂 类类氧氧 化化尿尿 素素酰酰 胺胺嘧嘧 啶啶氨基酸氨基酸组组 胺胺腐腐 胺胺醛醛酸酸 - -氨基丁酸氨基丁酸COCO2 2+H+H2 2OO神经递质神经递质含氮激素含氮激

5、素脱氨基作用脱氨基作用脱羧基作用脱羧基作用特殊代谢途径特殊代谢途径( (二二) )脱羧基作用脱羧基作用( (一一) )脱氨基作用脱氨基作用 2. 非氧化脱氨基非氧化脱氨基3. 转氨基作用转氨基作用( (三三) )分解产物的去路分解产物的去路1. 氧化脱氨基氧化脱氨基1 1、氨的去路、氨的去路2. 2. 酮酸的去路酮酸的去路3. 3. 胺的去路胺的去路4.4.氨基酸与一碳单位氨基酸与一碳单位4、联合脱氨基作用、联合脱氨基作用(decarboxylation)(decarboxylation)( deamination)( deamination)氧化脱氨基酶氧化脱氨基酶氧化脱氨基氧化脱氨基广泛存

6、在，活性高，最适广泛存在，活性高，最适pHpH值为值为7 7，辅助因子，辅助因子NADNAD+ +或或NADPNADP+ +，只催化只催化L-L-谷氨酸脱氢，不需氧，产物为谷氨酸脱氢，不需氧，产物为 - -酮酸、酮酸、NHNH4 4+ +，NADHNADH或或NADPHNADPH。(oxidative deamination)(oxidative deamination)L-L-氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶( (FADFAD或或FMNFMN 人人) )最适最适pHpH为为1010，生理，生理pHpH条件下活性不高，仅作用条件下活性不高，仅作用L L- -氨氨基酸，需氧，产物基酸，需氧，产物 - -

7、酮酸、氨和酮酸、氨和HH2 2OO2 2不是脱氨基主不是脱氨基主要方式。要方式。D-D-氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶分布广活性高，仅作用分布广活性高，仅作用D D- -氨基酸，需氧，产物氨基酸，需氧，产物 - -酮酮酸、氨和酸、氨和HH2 2OO2 2但生物体的氨基酸主要由但生物体的氨基酸主要由L-L-氨基酸组氨基酸组成，该成，该E E对生物无重要意义。对生物无重要意义。L-L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶 -酮酸酮酸NAD(P)NAD(P)+ +NADPH+HNADPH+H+ +_ _NHNH3 3+ +R-CHCOOR-CHCOO- -_ _NHNHR-C-COOR-C-COO- -_ _氨基酸氧

8、化酶氨基酸氧化酶HH2 2OONHNH3 3_ _OOR-C-COOR-C-COO- -+H+H+ +_ _氨基酸氨基酸( (自发进行自发进行) )酶主要特征作用特点酶主要特征作用特点glutamate glutamate dehydrogenasedehydrogenaseD-amino acid D-amino acid oxidsesoxidsesNADNAD+ +NADH+HNADH+H+ +谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶HCOOHHCOOHCHCH2 2_ _ _HC-NHHC-NH2 2_ _ _CHCH2 2HCOOHHCOOHHCOOHHCOOHCHCH2 2_ _ _C=OC=OC

9、HCH2 2HCOOHHCOOH_ _ _NADPNADP+ +NADPH+HNADPH+H+ + NH+ NH4 4+ +L-L-谷氨酸谷氨酸 - -酮戊二酮戊二酸酸脊椎动物的谷氨酸脱氢酶脊椎动物的谷氨酸脱氢酶(GDH)(GDH)由由6 6个相同亚基组成，而野生个相同亚基组成，而野生植物植物( (拟南芥和玉米拟南芥和玉米) )谷氨酸脱氢酶凝胶电泳谷氨酸脱氢酶凝胶电泳(PAGE)(PAGE)指纹显示指纹显示两种不同的亚基两种不同的亚基(GDH1,GDH2)(GDH1,GDH2)，但每个，但每个GDHGDH仍然含仍然含6 6个亚基。个亚基。拟南芥和玉米中拟南芥和玉米中GDHGDH同工酶：同工酶：

10、(GDH1)(GDH1)6 6 (GDH1) (GDH1)5 5 :(GDH2):(GDH2)1 1 (GDH1) (GDH1)4 4: :(GDH2)(GDH2)2 2(GDH1)(GDH1)3 3:(GDH2):(GDH2)3 3 (GDH1) (GDH1)2 2: :(GDH2)(GDH2)4 4 (GDH1)(GDH1)1 1: :(GDH2)(GDH2)5 5GDHGDH属于典型的多亚基、变构酶：均受属于典型的多亚基、变构酶：均受GTPGTP，ATPATP和和NADHNADH的的别构抑制，而受别构抑制，而受GDPGDP和和ADPADP别构激活。别构激活。2. 2. 非氧化脱氨基非氧化

11、脱氨基包括：还原脱氨基、水解脱氨基、脱水脱氨基、硫解脱氨基包括：还原脱氨基、水解脱氨基、脱水脱氨基、硫解脱氨基裂解脱氨基裂解脱氨基还原脱氨基还原脱氨基水解脱氨基水解脱氨基苯丙氨酸苯丙氨酸-CH-CH2 2-CH-COOH-CH-COOHNHNH2 2-反肉桂酸反肉桂酸-CH=CH-COOH-CH=CH-COOH苯丙氨酸苯丙氨酸解氨酶解氨酶NHNH3 3氨基酸氨基酸R-CH-COOHR-CH-COOHNHNH2 2-脂肪酸脂肪酸R-CHR-CH2 2-COOH + NH-COOH + NH3 32H2H+ + , 2e, 2e- -裂解脱氨基裂解脱氨基氨基酸氨基酸R-CH-COOHR-CH-CO

12、OHNHNH2 2-RCHOHCOOH羟基脂酸羟基脂酸+ NH+ NH3 3+ H+ H2 2OO非氧化脱氨基作用多数存在微生物中非氧化脱氨基作用多数存在微生物中3. 3. 转氨基作用转氨基作用常见的有谷常见的有谷草转氨酶和草转氨酶和谷丙转氨酶谷丙转氨酶氨基酸转氨酶德辅酶为磷酸吡哆醛氨基酸转氨酶德辅酶为磷酸吡哆醛 ，酶活性中心反应历程为，酶活性中心反应历程为: : 转氨酶转氨酶C CHHP POO - -氨基酸氨基酸1 1HH2 2N-C-HN-C-HCOOHCOOHR R - -酮酸酮酸1 1O=C-HO=C-HCOOHCOOHR R HH2 2N-C-HN-C-HCOOHCOOHR R -

13、 -氨基酸氨基酸2 2(aminotransferation)(aminotransferation) - -酮酸酮酸2 2O=C-HO=C-HCOOHCOOHR R P PHH2 2N-CHN-CH2 2COOHCOOHH-C-NHH-C-NH2 2R R + + O=CO=CHHP P E ECOOHCOOHH-C -NH-C -NC CHHP P E ER R + +H-C=OH-C=OCOOHCOOHR R HH2 2N-CHN-CH2 2P P E ECOOHCOOHC NC NC-HC-HHHP P E ER R + + +COOHCOOHR R C=OC=OCOOHCOOHH-C

14、-NHH-C-NH2 2R R HH2 2N-CHN-CH2 2P P E ECOOHCOOHH-C -NH-C -NC CHHP P E ER R COOHCOOH C N C NCHCHHHR R P P E EO=CO=CHHP P E E4. 4. 联合脱氨基作用联合脱氨基作用分两种情况分两种情况H-C-NHH-C-NH2 2COOHCOOHCHCH3 3丙氨酸丙氨酸- - -酮戊二酸酮戊二酸COOHCOOHC=OC=OCHCH2 2CHCH2 2COOHCOOH- - - - -NADH + HNADH + H+ +NH+NH3 3NADNAD+ +H+H2 2OOH-C-NHH-C

15、-NH2 2COOHCOOHCHCH2 2CHCH2 2COOHCOOH谷氨酸谷氨酸- - - - -COOHCOOHC=OC=OCHCH3 3丙酮酸丙酮酸- - -转氨酶与转氨酶与L L- -谷氨酸脱氢酶组成的脱氨基作用，广泛存在于谷氨酸脱氢酶组成的脱氨基作用，广泛存在于动植物和微生物中。动植物和微生物中。(NADPH + H(NADPH + H+ +NH+NH3 3) )(NADP(NADP+ + +H +H2 2O)O)转氨基作用的特点：转氨基作用的特点：已经发现已经发现5050多种多种; ;广泛存在动植物和微生物细胞质及线粒广泛存在动植物和微生物细胞质及线粒体中体中; ;既能使既能使

16、- -酮酸与酮酸与 - -氨基酸相互转变，平衡库中各种氨氨基酸相互转变，平衡库中各种氨基酸，又是必需氨基酸合成重要途径。基酸，又是必需氨基酸合成重要途径。谷氨酸谷氨酸脱氢酶脱氢酶转氨酶转氨酶腺嘌呤核苷酸循环的联合脱氨基作用腺嘌呤核苷酸循环的联合脱氨基作用-氨基酸氨基酸-酮戊二酸酮戊二酸天门冬氨酸天门冬氨酸草酰乙酸草酰乙酸GOTGOT-酮酸酮酸谷氨酸谷氨酸转氨酶转氨酶腺苷酸代腺苷酸代琥珀酸琥珀酸IMPIMP延胡索酸延胡索酸AMPAMP苹果酸苹果酸HH2 2OO腺苷酸腺苷酸脱氨酶脱氨酶NHNH3 3 腺嘌呤核苷酸循环的联合脱氨基作用仅限于骨骼肌、心肌腺嘌呤核苷酸循环的联合脱氨基作用仅限于骨骼肌、心

17、肌组织细胞的脱氨基方式，而不是通过联合脱氨基组织细胞的脱氨基方式，而不是通过联合脱氨基的方式进的方式进行。原因是这两种组织中的谷氨酸脱氢酶含量较少活性低行。原因是这两种组织中的谷氨酸脱氢酶含量较少活性低(二二)脱羧基作用脱羧基作用胺胺COCO2 2L-L-组氨酸组氨酸脱羧酶脱羧酶组胺组胺L-L-谷氨酸谷氨酸脱羧酶脱羧酶COCO2 2-氨基丁酸氨基丁酸R-CHR-CH2 2-NH-NH2 2 + CO + CO2 2脱羧酶脱羧酶R-CH-NHR-CH-NH2 2COOHCOOH氨基酸氨基酸C CC CNNNNC CHHHHHH-CH-CH2 2-CH-CH2 2-NH-NH2 2C CC CNN

18、NNC CHHHHHH-CH-CH2 2-CH-NH-CH-NH2 2组氨酸组氨酸COOHCOOH谷氨酸谷氨酸CHCH2 2CHCH2 2CH-COOHCH-COOHCOOHCOOHNHNH2 2CHCH2 2CHCH2 2CHCH2 2COOHCOOHNHNH2 2使血管舒张，降低血压使血管舒张，降低血压，医学认为，过敏性鼻，医学认为，过敏性鼻炎患者是因为体内组氨炎患者是因为体内组氨产生过多，引起鼻道毛产生过多，引起鼻道毛细血管扩张，增加分泌细血管扩张，增加分泌，鼻涕较多之故。，鼻涕较多之故。中枢神经系统抑制性神中枢神经系统抑制性神经递质癫痫病患者该种经递质癫痫病患者该种转氨酶活性高转氨酶活

19、性高-乙烯乙烯GABA可抑制该转氨酶可抑制该转氨酶活性治疗癫痫病。活性治疗癫痫病。氨基酸脱羧基后，产物为有机胺，多数具有很强的生理氨基酸脱羧基后，产物为有机胺，多数具有很强的生理活性如：赖氨酸活性如：赖氨酸戊二胺戊二胺( (尸胺尸胺) )，组氨酸，组氨酸组胺，酪氨组胺，酪氨酸酸酪胺；这些胺都具有强烈的生理作用，如组胺可降酪胺；这些胺都具有强烈的生理作用，如组胺可降低血压，酪胺可升高血压等低血压，酪胺可升高血压等 。富含蛋白类食物腐败后。富含蛋白类食物腐败后产生胺类物质，误食会引起食物中毒产生胺类物质，误食会引起食物中毒- -恶心、头晕、萎恶心、头晕、萎靡不振，严重者死亡。靡不振，严重者死亡。(

20、 (三三) )氨基酸分解产物的去路氨基酸分解产物的去路(1)(1)形成尿素形成尿素( (鸟氨酸循环鸟氨酸循环) )；(2)(2)生成生成NHNH4 4+ +，(3)(3)生成酰胺生成酰胺(Gln(Gln，Asn)Asn)；(4)(4)合成其他含氮化合物合成其他含氮化合物(5)(5)重新合成氨基酸重新合成氨基酸1.1.氨的去路氨的去路线粒体线粒体细胞质细胞质氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸COCO2 2+NH+NH3 32ADP+Pi2ADP+Pi2ATP2ATP鸟氨酸鸟氨酸瓜氨酸瓜氨酸PiPi鸟氨酸鸟氨酸瓜氨酸瓜氨酸ATPATPAMP+PPAMP+PPi i天冬氨酸天冬氨酸精氨代琥精氨代琥珀酸合酶珀酸合酶

21、+H+H2 2OO鸟氨酸循环鸟氨酸循环精氨酸精氨酸延胡索酸延胡索酸酶？酶？酶？酶？HH2 2N-C-O-P=ON-C-O-P=OOO- -OO- -OONHNH2 2(CH(CH2 2) )3 3CHNHCHNH2 2COOHCOOHC=NHC=NHHH2 2NNHOHOCHNHCHNH2 2NHNH(CH(CH2 2) )3 3COOHCOOHC=NHC=NHHH2 2NNNHNH(CH(CH2 2) )3 3CHNHCHNH2 2COOHCOOHC=OC=ONHNH2 2CHCHHCHCCOOHCOOHCOOHCOOHNHNH(CH(CH2 2) )3 3CHNHCHNH2 2COOHCO

22、OHC CHH2 2NNN-CHN-CHCHCH2 2COOHCOOHCOOHCOOHHH2 2N-CHN-CHCHCH2 2COOHCOOHCOOHCOOH精氨代精氨代琥珀酸琥珀酸鸟氨酸循环的特点和生物学意义：鸟氨酸循环的特点和生物学意义：该循环又成为该循环又成为KrebsKrebs- -尿素循环，特点为：尿素循环，特点为：a.a.循环从瓜氨酸合成开始，前两步反应在线粒体中进行，后循环从瓜氨酸合成开始，前两步反应在线粒体中进行，后三步在细胞液中进行；三步在细胞液中进行；b.b.整个过程中有整个过程中有4 4种氨基酸参与：精氨酸、天冬氨酸、瓜氨种氨基酸参与：精氨酸、天冬氨酸、瓜氨酸和鸟氨酸；酸

23、和鸟氨酸；c.c.每合成每合成1 1分子尿素消耗分子尿素消耗3 3分子分子ATPATP，4 4个高能键；尿素分子中个高能键；尿素分子中两个酰胺基，一个来自两个酰胺基，一个来自NHNH3 3，另一个来自天冬氨酸。，另一个来自天冬氨酸。NHNH3 3的固的固定发生在线粒体中。定发生在线粒体中。d.d.反应过程的酶主要有：氨甲酰磷酸合成酶，氨甲酰磷酸转反应过程的酶主要有：氨甲酰磷酸合成酶，氨甲酰磷酸转移酶、精氨琥珀酸合成酶、精氨酸裂解酶；移酶、精氨琥珀酸合成酶、精氨酸裂解酶；鸟氨酸循环主要发生部位是动物肝脏，尿素最后通过尿液排鸟氨酸循环主要发生部位是动物肝脏，尿素最后通过尿液排泄，有利于解除泄，有利

24、于解除NHNH3 3的毒性，同时伴随的毒性，同时伴随COCO2 2排出；在少数植物排出；在少数植物中，如马勃、洋蕈等也能合成尿素，以解除中，如马勃、洋蕈等也能合成尿素，以解除NHNH3 3 毒性，因为毒性，因为高浓度的高浓度的NHNH3 3 是解联剂。是解联剂。生物学意义：生物学意义：2. 2. 氨基酸碳架氨基酸碳架- -酮酸的去路酮酸的去路苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸赖氨酸赖氨酸亮氨酸亮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丙酮酸丙酮酸苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸天冬氨酸天冬氨酸天冬酰胺天冬酰胺异亮氨酸异亮氨酸蛋氨酸蛋氨酸缬氨酸缬氨酸谷氨酸谷氨酸精氨

25、酸精氨酸组氨酸组氨酸脯氨酸脯氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺柠檬酸柠檬酸草酰乙酸草酰乙酸琥珀酰琥珀酰CoACoA-酮戊二酸酮戊二酸乙酰乙酰CoACoA乙酰乙酰乙酰乙酰CoACoA延胡索酸延胡索酸( (1)1)氧化分解氧化分解COCO2 2NADH/FADHNADH/FADH2 2(2)(2)再合成氨基酸再合成氨基酸(3)(3)生成糖或脂生成糖或脂生糖氨基酸、生酮氨基酸生糖氨基酸、生酮氨基酸NADNAD+ +NADH+HNADH+H+ +HCOOHHCOOHCHCH2 2_ _ _HC-NHHC-NH2 2_ _ _CHCH2 2HCOOHHCOOHHCOOHHCOOHCHCH2 2_ _ _C=OC=OC

26、HCH2 2HCOOHHCOOH_ _ _NADPNADP+ +NADPH+HNADPH+H+ +NHNH4 4+ + L-L-谷氨酸谷氨酸 - -酮戊二酮戊二酸酸谷氨酸谷氨酸脱氢酶脱氢酶 - -氨基酸氨基酸1 1HH2 2N-C-HN-C-HCOOHCOOHR R - -酮酸酮酸1 1O=C-HO=C-HCOOHCOOHR R 转氨酶转氨酶丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸氨基酸氨基酸脱氨基脱氨基 - -酮酮酸酸糖异生途径糖异生途径糖糖糖异生途径糖异生途径丙酮酸丙酮酸葡萄糖葡萄糖G-6-PG-6-PF-6-PF-6-PF-1,6-2PF-1,6-2P3-3-磷酸甘油酸磷

27、酸甘油酸2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸1,3-1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛PEPPEP6-6-磷酸葡磷酸葡萄糖酶萄糖酶果糖二磷酸酶果糖二磷酸酶乳酸乳酸线粒体线粒体丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸苹果酸苹果酸苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸ADP+PiADP+PiCOCO2 2+ATP+H+ATP+H2 2OONADHNADHNADNAD+ +NADHNADHNADNAD+ +GTPGTPGDP+PiGDP+PiCOCO2 2天冬氨酸天冬氨酸AlaAla糖酵解途径糖酵解途径E E氨基酸脱氨基产生的氨基酸脱氨基产生的 - -酮酸，酮酸，能够转变成丙酮酸

28、、乙酰能够转变成丙酮酸、乙酰CoACoA或或TCATCA中间产物，进而生成糖或脂肪。大多数氨基酸可以使中间产物，进而生成糖或脂肪。大多数氨基酸可以使尿液中糖含量增加，少数几种可使葡萄糖和酮体的含量同时尿液中糖含量增加，少数几种可使葡萄糖和酮体的含量同时增加，而亮氨酸只能使酮体增加。增加，而亮氨酸只能使酮体增加。氨基酸脱氨后的氨基酸脱氨后的 - -酮酸能酮酸能沿糖异生途径能够转变成糖氨基酸沿糖异生途径能够转变成糖氨基酸称为生糖氨基酸，能够生成酮体的，并按照脂肪酸代谢途径称为生糖氨基酸，能够生成酮体的，并按照脂肪酸代谢途径分解的称为生酮氨基酸。既能生成糖，又能生成酮体的称为分解的称为生酮氨基酸。既

29、能生成糖，又能生成酮体的称为生糖兼生酮氨基酸。生糖兼生酮氨基酸。名称中间代谢物生糖/生酮名称中间代谢物生糖/生酮Gly甘Ser丝Ala丙Thr苏Cys半Glu谷His组Gys精Pro脯Val缬Met甲丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸-酮戊二酸-酮戊二酸-酮戊二酸-酮戊二酸琥珀酰CoA琥珀酰CoA生糖生糖生糖生糖生糖生糖生糖生糖生糖生糖生糖Asp天Trp色Ile异亮Tyr酪Phe苯Lys赖Leu亮草酰乙酸丙酮酸/乙酰乙酸琥珀酰CoA/乙酰CoA乙酰乙酸/延胡索酸乙酰乙酸/延胡索酸乙酰CoA乙酰乙酸/乙酰CoA生糖生糖/生酮生糖/生酮生糖/生酮生糖/生酮生糖/生酮生酮生糖与生酮氨基酸生糖与生酮氨基酸

30、3. 3. 胺的去路胺的去路(2)(2)转化为其它含氮化合物。胺可转化为生物碱、生长刺激转化为其它含氮化合物。胺可转化为生物碱、生长刺激素等等。如色氨酸经脱氨基后可生成植物生长激素素等等。如色氨酸经脱氨基后可生成植物生长激素吲哚吲哚乙酸。乙酸。胺氧化酶胺氧化酶R-CHR-CH2 2-NH-NH2 2R-CHR-CH2 2-CHO +H-CHO +H2 2OO2 2 + NH + NH3 3OO2 2HH2 2OOR-CHR-CH2 2-CHO-CHO醛氧化酶醛氧化酶OO2 2HH2 2OOR-CHR-CH2 2-COOH + H-COOH + H2 2OO2 2 (1)(1)氧化氧化二、个别氨

31、基酸的分解代谢二、个别氨基酸的分解代谢( (一一) )甘氨酸的分解代谢甘氨酸的分解代谢CHCH2 2-NH-NH2 2COOHCOOH甘氨酸甘氨酸1.1.脱氨基作用脱氨基作用甘氨酸氧化酶甘氨酸氧化酶FADFADFADHFADH2 2CH=NHCH=NHCOOHCOOHHH2 2OONHNH3 3CHCH2 2-NH-NH2 2COOHCOOH甘氨酸甘氨酸 - -酮戊酮戊二酸二酸CHOCHOCOOHCOOH乙醛酸乙醛酸COOHCOOHCOOHCOOH草酸草酸HCOOHHCOOH甲酸甲酸氧化脱氧化脱羧羧COCO2 2氧化氧化谷氨酸谷氨酸CHOCHOCOOHCOOH乙醛酸乙醛酸甘氨酸氨甘氨酸氨基转移

32、酶基转移酶转氨酶转氨酶 - -酮酸酮酸 - -氨基酸氨基酸酪氨酸酪氨酸2.2.转变其他化合物转变其他化合物甘氨酸甘氨酸丝氨酸丝氨酸甘氨胆酸甘氨胆酸马尿酸马尿酸血红蛋白血红蛋白乙醇胺乙醇胺胆碱胆碱肌酸肌酸嘌呤嘌呤谷胱甘肽谷胱甘肽GSHGSHGSSGGSSG谷氨酰谷氨酰- -半胱半胱氨酸合成酶氨酸合成酶谷胱甘谷胱甘肽合成肽合成酶酶Glu+Cys+2ATPGlu+Cys+2ATP2ADP+2Pi2ADP+2Pi( (二二) )芳香族氨基酸的分解代谢芳香族氨基酸的分解代谢OHOHCHCH2 2CH-NHCH-NH2 2COOHCOOHOHOHCHCH2 2CH-NHCH-NH2 2HH-OH-OHOH

33、OHCHCH2 2CH-NHCH-NH2 2COOHCOOH-OH-OHDOPADOPA多巴多巴多巴胺多巴胺OHOHCH-OHCH-OHCH-NHCH-NH2 2HH-OH-OHOHOHCH-OHCH-OHCH-NH-CHCH-NH-CH3 3HH-OH-OH去甲肾去甲肾上腺素上腺素肾上腺素肾上腺素+1/2O+1/2O2 2COCO2 2酪氨酸酶酪氨酸酶OHOHCHCH2 2CH-NHCH-NH2 2COOHCOOH-OH-OHDOPADOPAOO2 2HH2 2OOOOCHCH2 2CH-NHCH-NH2 2COOHCOOH=O=O多巴醌多巴醌黑色素黑色素NNHH-CH-CH2 2-CH-C

34、OOH-CH-COOHNHNH2 2NNHH-CH-CH2 2-COOH-COOHNNHH-CH-CH2 2-C-COOH-C-COOHOO - -酮戊酮戊二酸二酸谷氨酸谷氨酸转氨酶转氨酶COCO2 2色氨酸色氨酸吲哚丙酮酸吲哚丙酮酸吲哚乙酸吲哚乙酸COCO2 2HHNN-CH-CH2 2-CH-CH2 2-NH-NH2 2氧化氧化植物生长植物生长素促进高素促进高等植物发等植物发育激素之育激素之一。一。色胺色胺第二节第二节 氨基酸的生物合成氨基酸的生物合成一、氮素循环一、氮素循环氮素：蛋白质、核酸、酶、部分激素氮素：蛋白质、核酸、酶、部分激素( (吲哚乙酸、胰岛素吲哚乙酸、胰岛素) )、维、维

35、生素生素( (VitBVitB1 1B B2 2B B3 3B B5 5B B6 6) )、叶绿素和血红素元素组份。因此对于动植、叶绿素和血红素元素组份。因此对于动植物十分重要。物十分重要。NN2 2大量存在空气中，但是动植物不能直接利用。生态系统中的大量存在空气中，但是动植物不能直接利用。生态系统中的初级生产者初级生产者- -植物所必需的铵盐、硝态盐在自然界为数不多，限植物所必需的铵盐、硝态盐在自然界为数不多，限制生物的发展。只有将分子态氮进行转化和循环，才能满足植制生物的发展。只有将分子态氮进行转化和循环，才能满足植物体对氮素营养需要。物体对氮素营养需要。硝酸还原作用硝酸还原作用NONO3

36、 3- -NONO2 2- -NHNH4 4+ +NONO2 2- -NONONN2 2OONN2 2硝化作用硝化作用反硝化作用反硝化作用固氮作用固氮作用氨基作用氨基作用有机态氮有机态氮生物固氮占生物固氮占2/32/3工业固氮占工业固氮占1/31/3氮素循环氮素循环二、生物固氮二、生物固氮生物固氮固氮酶的组成：有两种成分，即铁蛋白和钼铁蛋白，生物固氮固氮酶的组成：有两种成分，即铁蛋白和钼铁蛋白，二者均为铁硫蛋白，其中铁蛋白的功能是接受供电子体的电二者均为铁硫蛋白，其中铁蛋白的功能是接受供电子体的电子并转移给钼铁蛋白，钼铁蛋白的功能是直接还原氮。供电子并转移给钼铁蛋白，钼铁蛋白的功能是直接还原氮

37、。供电子体是子体是NADPHNADPH。该过程每还原。该过程每还原1N1N2 2消耗大量消耗大量12ATP12ATP。生物固氮机理生物固氮机理氧化态氧化态Fdox还原态还原态Fdred3 NADPH+ H3 NADPH+ H+ +3 NADP3 NADP+ +铁氧还蛋白铁氧还蛋白12 ATP12 ATP12 ADP+ Pi12 ADP+ Pi固氮酶固氮酶NN2 22 NH2 NH3 3铁蛋白铁蛋白 钼铁蛋白钼铁蛋白固氮酶作用特点：固氮酶作用特点：b.b.固氮需要固氮需要ATPATP供能；供能；a.a.需要严格的厌氧环境；需要严格的厌氧环境；c.c.需要较多的需要较多的NADPHNADPH作还原

38、；作还原；d.d.需要钼和铁元素。需要钼和铁元素。分为两步：第一步硝酸还原酶催化分为两步：第一步硝酸还原酶催化NONO3 3还原为还原为NONO2 2，第二，第二步亚硝酸还原酶催化步亚硝酸还原酶催化NONO2 2还原为还原为NHNH3 3。三、硝酸还原三、硝酸还原硝酸还原酶硝酸还原酶NONO2 2 + H+ H2 2OONONO3 3+ 2H+ 2H+ + + 2e + 2e- -NRNRNHNH3 3+ + + H+ H2 2OO亚硝酸还原酶亚硝酸还原酶NiRNiRNiRNiRRNRN催化硝酸根还原的电子供体为催化硝酸根还原的电子供体为NADPHNADPH或或NADHNADH( (高等植物、

39、真高等植物、真菌、蓝藻菌、蓝藻) )。过程示意如下：。过程示意如下：NAD(P)HNAD(P)HNAD(P)NAD(P)+ +FADFADFADHFADH2 22Cytb2Cytb557557redred2Cytb2Cytb557557oxox2Mn2Mn6+6+2Mn2Mn5+5+硝酸还原酶硝酸还原酶NRNRNONO3 3NONO2 2 + H+ H2 2OO亚硝酸还原酶作用时电子供体为还原态铁氧还蛋白：亚硝酸还原酶作用时电子供体为还原态铁氧还蛋白：2Fd-Fe2Fd-Fe3+3+2Fd-Fe2Fd-Fe2+2+光合环式磷酸化光合环式磷酸化NONO2 2NADPNADP+ +NADPHNAD

40、PHNHNH4 4+ +叶片叶片白质体白质体是指将氨转化为有机物中的氮的过程氨的同化有三条途径是指将氨转化为有机物中的氮的过程氨的同化有三条途径(2)(2)谷氨酸脱氢酶途径谷氨酸脱氢酶途径 四、氨的同化作用四、氨的同化作用(1)(1)氨甲酰磷酸合成酶氨甲酰磷酸合成酶(CPSI)(CPSI)-酮戊二酸酮戊二酸+NH+NH3 3谷氨酸谷氨酸+H+H2 2OO谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶NADPHNADPHNADPNADP+ +COOHCOOHC=OC=OCHCH2 2CHCH2 2COOHCOOHCOOHCOOHHC-NHHC-NH2 2CHCH2 2CHCH2 2COOHCOOH( (见鸟氨酸循环见

41、鸟氨酸循环) )(3)(3)谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺合成酶(glutamine synthetase,GS)(glutamine synthetase,GS)+NH+NH3 3谷氨酸谷氨酸COOHCOOHHC-NHHC-NH2 2CHCH2 2CHCH2 2COOHCOOHCOOHCOOHHC-NHHC-NH2 2CHCH2 2CHCH2 2CONHCONH2 2谷氨酰胺谷氨酰胺ATPATPADP+PiADP+Pi谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺合成酶-酮戊二酸酮戊二酸COOHCOOHC=OC=OCHCH2 2CHCH2 2COOHCOOH- - - - -谷氨酰胺谷氨酰胺H-C-NHH-C-NH2 2C

42、OOHCOOHCHCH2 2CHCH2 2CONHCONH2 2- - - - -+ +2 2谷氨酸合成酶谷氨酸合成酶谷氨酸谷氨酸H-C-NHH-C-NH2 2COOHCOOHCHCH2 2CHCH2 2COOHCOOH- - - - -NAD(P)H+HNAD(P)H+H+ + NAD(P) NAD(P)+ +五、氨基酸的生物合五、氨基酸的生物合成成2. 2. 个别氨基酸的代谢个别氨基酸的代谢磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径4-4-磷酸赤藓糖磷酸赤藓糖4-4-磷酸核糖磷酸核糖组氨酸组氨酸色氨酸色氨酸酪氨酸酪氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸谷氨酸谷氨酸脯氨酸脯氨酸精氨酸精氨酸谷氨谷氨(NH(NH2 2) )丝氨酸

43、丝氨酸甘氨酸甘氨酸半胱氨酸半胱氨酸天冬氨酸天冬氨酸天冬酰氨天冬酰氨赖氨酸赖氨酸蛋氨酸蛋氨酸苏氨酸苏氨酸异亮氨酸异亮氨酸缬氨酸缬氨酸亮氨酸亮氨酸丙氨酸丙氨酸葡萄糖葡萄糖3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸PEPPEP丙酮酸丙酮酸 - -酮戊二酸酮戊二酸草酰乙酸草酰乙酸1. 1. 转氨作用转氨作用谷氨酸谷氨酸 - -酮戊二酸酮戊二酸 - -酮酸酮酸 - -氨基酸氨基酸转氨酶转氨酶六、氨基酸与一碳单位六、氨基酸与一碳单位概念：一碳单位是指仅含一个碳原子的基团。一碳单位可来概念：一碳单位是指仅含一个碳原子的基团。一碳单位可来源于甘氨酸、苏氨酸、丝氨酸、组氨酸等，即在一碳单位转源于甘氨酸、苏氨酸、丝氨酸、组氨酸

44、等，即在一碳单位转移酶催化下由四氢叶酸移酶催化下由四氢叶酸(FH(FH4 4) )携带一碳单位，从一种化合物转携带一碳单位，从一种化合物转移到另一种化合物，进而合成生物活性物质，如腺嘌呤等。移到另一种化合物，进而合成生物活性物质，如腺嘌呤等。中文名称 结构式 与FH4结合形式 主要来源甲基 -CH3 N5-CH3-FH4 Met亚甲基 -CH2- N5N10-CH2-FH4 Ser次甲基 =CH- N5N10-CH=FH4 Gly,Thr羟甲基 -CH2-OH N10-CH-OH-FH4 甲酰基 -CHO N10-CHO-FH4 Trp亚氨甲基 -C=NH N5-CH=FH4 TrpFHFH4

45、 4一碳基团一碳基团转移酶转移酶HCOOHHCOOH1 12 23 34 45 56 69 98 87 71010FHFH4 4携带甲基的部位是携带甲基的部位是NN5 5 ，NN1010位位GlyGlyCHOCHOCOOHCOOHSerSerFHFH4 4NN5 5 -CH-CH2 2-OHFH-OHFH4 4C CNNOHOHC CC CC CNNNNCHCH2 2CHCHNNHHHHCHCH2 2NNHHC COONNHHCHCHCHCH2 2CHCH2 2COOHCOOHHH2 2NNCOOHCOOHNN5 5NN1010=CH-FH=CH-FH4 4+H+H2 2OO( (四氢叶酸四氢

46、叶酸) )组氨酸组氨酸NN5 5,N,N1010=CH-FH=CH-FH4 4NN5 5-CH=NHFH-CH=NHFH4 4NN1010-CHOFH-CHOFH4 4FHFH4 4嘌呤碱（嘌呤碱（C8）NN1010-CHOFH-CHOFH4 4嘌呤碱（嘌呤碱（C2）HCOOHHCOOHATP ADP+PiATP ADP+PiFH4NN5 5,N,N1010-CH-CH2 2-FH-FH4 4NADPH+HNADPH+H+ +NADPNADP+ +胸嘧啶甲基胸嘧啶甲基NN5 5-CH-CH3 3FHFH4 4NN5 5,N,N1010-CH-CH2 2-FH-FH4 4还原酶还原酶+2H+2H

47、同型半胱氨酸同型半胱氨酸 FHFH4 4甲基甲基B B1212蛋氨酸蛋氨酸腺苷移换酶腺苷移换酶S-腺苷蛋氨酸腺苷蛋氨酸ATPATPPPiPPiPiPi甲基化物甲基化物第三节核苷酸分解代谢第三节核苷酸分解代谢核苷酸是核酸的基本组成单位，是生物体一类重要的生物核苷酸是核酸的基本组成单位，是生物体一类重要的生物小分子化学成分。几乎所有化学反应中，核苷酸都起着重小分子化学成分。几乎所有化学反应中，核苷酸都起着重要作用，主要表现在：要作用，主要表现在：合成合成DNADNA、RNARNA的前体；的前体；UDPGUDPG、ADPGADPG是葡萄糖残基的供体，用于合成多糖；是葡萄糖残基的供体，用于合成多糖；

48、CDP-CDP-甘油二脂、甘油二脂、S S- -腺苷甲硫氨酸参与磷脂的合成；腺苷甲硫氨酸参与磷脂的合成；ATPATP生成与利用是生物能的生成、储存、转运的中心；生成与利用是生物能的生成、储存、转运的中心；NADNAD+ +、NADPNADP+ +、HSCoAHSCoA、FADFAD、FMNFMN是酶的辅助因子；是酶的辅助因子；cAMPcAMP、cGMPcGMP是重要第二信使；是重要第二信使；GTPGTP是生物大分子移位反应的主要驱动力。是生物大分子移位反应的主要驱动力。( (自习为主，课堂仅讲重点自习为主，课堂仅讲重点) )1、核酸酶、核酸酶(nuclease)一、核酸的酶促降解一、核酸的酶促降解DNA酶酶(deoxyribonuclease,DNase)RNA酶酶(ribonuclease,RNase)核酸内切酶核酸内切酶(endonuclease)核酸外切酶核酸外切酶(exonuclease)按水解方式有：按水解方式有：根据分解底物的不同可分为：根据分解底物的不同可分为：按酶专一性有：按酶专一性有：随机水解酶随机水解酶限制性内切酶限制性内切酶EcoRIHaeIII-N-C-T-T-A-A -N-C-T-T-A-A -N-G -N-G N-C-CN-C-CN-G-GN-G-G5 5 3