第章蛋白质降解与氨基酸代谢ppt课件

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 一肽酶肽链外切酶一肽酶肽

2、链外切酶u氨肽酶：专注性地从肽链的氨基端水解肽键氨肽酶：专注性地从肽链的氨基端水解肽键u羧肽酶：专注性地从肽链的羧基端水解肽键羧肽酶：专注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：水解二肽二肽酶：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 u 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u 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 具有专注性的肽链内切酶，常用于蛋白质一具有专注性的肽链内切酶，常用于蛋白质一级构造测

3、定。级构造测定。u胰蛋白酶：对胰蛋白酶：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：对芳香族胰凝乳蛋白酶：对芳香族AAAA羧基构成的肽键，水羧基构成的肽键，水u 解速度最快。解速度最快。u胃蛋白酶：芳香族胃蛋白酶：芳香族AAAA氨基构成的肽键。氨基构成的肽键。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注性消化道内几种蛋白降解酶的专注性三、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、构成新组织：用于新蛋白质的合成，进展新陈代、构成新组织：用于新蛋白质的合成，进展

4、新陈代 谢自我更新。谢自我更新。2 2、及时去除反常蛋白、及时去除反常蛋白3 3、短寿命蛋白的半寿期很短，便于经过基因表达和、短寿命蛋白的半寿期很短，便于经过基因表达和 降解对其含量进展准确、快速的调控。降解对其含量进展准确、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结合脱氨基作用三结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

5、氨基作用在有氧作用下，氨基酸进展氧化脱氨作用，产物是在有氧作用下，氨基酸进展氧化脱氨作用，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 1L-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 2D-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 3L-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-AA氧化酶。该酶存在广泛，活性高，催氧化酶。该酶存在广泛，活性高，催化谷氨酸脱氨脱氢构成化谷氨酸脱氨脱氢构成酮戊二

6、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结合脱氨基作用。谷氨酸脱氢酶结合脱氨基作用。u转氨酶转氨酶嘌呤核苷酸循环结合脱氨基作用。嘌呤核苷酸循环结合脱氨基作用。三结合脱氨基作用三结合脱氨基作用转氨基作用和氧化脱氨基作用结合进展的

7、脱转氨基作用和氧化脱氨基作用结合进展的脱氨基作用方式。氨基作用方式。一、脱氨基作用一、脱氨基作用普通氨基酸不直接氧化脱氨，而是先与普通氨基酸不直接氧化脱氨，而是先与酮戊二酸经过转氨构成相应的酮戊二酸经过转氨构成相应的a-a-酮酸和谷氨酮酸和谷氨酸，谷氨酸再经过二种方式氧化脱氨：酸，谷氨酸再经过二种方式氧化脱氨：转氨酶转氨酶谷氨酸脱氢酶结合脱氨基作用谷氨酸脱氢酶结合脱氨基作用转氨酶转氨酶嘌呤核苷酸循环结合脱氨基作用嘌呤核苷酸循环结合脱氨基作用四非氧化脱氨基四非氧化脱氨基主要在微生物中进展。主要在微生物中进展。复原脱氨基复原脱氨基 严厉无氧严厉无氧) )脱水脱氨基脱水脱氨基 氨基酸氨基酸氢化酶氢化

8、酶2HR-CH2-COOH + NH3一、脱氨基作用一、脱氨基作用 裂解脱氨基 四非氧化脱氨基四非氧化脱氨基一、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NH3NH3的代谢去路的代谢去路1 1、重新构成氨基酸、重新构成氨基酸3 3、生成铵盐，坚持细胞、生成铵盐，坚持细胞pHpH在哺乳动物体内，氨的主要去路是在肝脏中合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构成既能解除氨随尿排出体外。在部分植物体内尿素的构成既能解除氨毒，又是氨的一种储存方式。毒，又是氨的一

9、种储存方式。5 5、合成其他含、合成其他含N N物质如构成嘧啶环物质如构成嘧啶环生成生成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方式，也是解除氨毒害的最主要途径。另一方面还可方式，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、构成酰胺消除、构成酰胺消除NH3NH3毒害，储存毒害，储存NH3NH3 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、构成其它物质糖和脂肪、构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、构成新的氨基酸、

10、构成新的氨基酸3 3、参与、参与TCATCA循环，氧化成循环，氧化成CO2CO2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，进展脱羧反响生成胺类氨基酸在脱羧酶作用下，进展脱羧反响生成胺类化合物，脱羧酶辅酶为磷酸

11、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，多巴进一步氧化后构成聚合物黑素。胺多巴胺，多巴进一步氧化后构成聚合物黑素。 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、 NH3NH3的来源的来源一生物固氮；一生物固氮；二二NO3-NNO3

12、-N复原；复原；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含主要来源是消化道吸收和含N N有机物分解。有机物分解。生物固氮：部分微生物经过本身的固氮酶复合物把生物固氮：部分微生物经过本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。生物固氮是氨的重要来源。一生物固氮一生物固氮3H22NH3N2+6e-一、一、NH3NH3的来源的来源硝酸复原酶根据反响中电子供体不同又分为：硝酸复原酶根据反响中电子供体不同又分为：铁氧还蛋白铁氧还蛋白- -硝酸复原酶；硝酸复原酶；NADNADP PHH硝酸复原酶。硝酸复原酶。电子供体为铁氧

13、还蛋白。电子供体为铁氧还蛋白。 硝酸复原分为两步，第一步在硝酸复原酶催化下，硝酸复原分为两步，第一步在硝酸复原酶催化下，NO3NO3复原为复原为NO2NO2，第二步在亚硝酸复原酶催化下，第二步在亚硝酸复原酶催化下，NO2NO2复原为复原为NH3NH3二硝酸复原二硝酸复原硝酸复原酶是诱导酶，环境中须有硝酸复原酶是诱导酶，环境中须有NO3-NO3-，需光照条件。，需光照条件。 一、一、NH3NH3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、NH3NH3的来源的来源二、二、S S的来源的来

14、源细胞、藻类、高等植物能吸收细胞、藻类、高等植物能吸收SO42-SO42-在体内复原成在体内复原成H2SH2S，用于含硫氨基酸的合成。用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ATPATP硫酸化酶催化下与硫酸化酶催化下与ATP ATP 反响，生成反响，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-位构成磷酸酯，即位构成磷酸酯，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的构造的构造APSAPS或或P

15、APSPAPS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，再被铁氧还蛋白复原产生铁氧还蛋白复原产生H2SH2S，即可用于合成半胱氨酸。，即可用于合成半胱氨酸。二硫酸离子复原二硫酸离子复原二、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 氨的同化指将氨转化为有机态氮的过程，有两条途径：氨的同化指将氨转化为有机态氮的过程，有两条途径：四、氨基酸的生物合成四、氨基酸的生物合成

16、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现有实验证明，谷氨酸的合成，主要经过谷氨现有实验证明，谷氨酸的合成，主要经过谷氨酰胺合成酶和谷氨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响非主要途径谷氨酸脱氢酶催化的反响非主要途径四、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、氨甲酰磷酸的构成、氨甲酰磷酸的构成有二种酶能催化有二种酶能催化 NH3NH3、CO2CO2、ATPATP共同合成氨甲酰磷酸。共同

17、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，构成相应的氨基酸。转氨酶催化可逆反响，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 LeuAla Val LeuC 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、

18、氨基酸的生物合成2 2、丝氨酸族、丝氨酸族SerSer、GlyGly、GysGysC C架：架：3-3-磷酸甘油酸来自磷酸甘油酸来自EMPEMP及光合碳循环；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、ArgArgC 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PPPPPP途径