生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成

1、生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成目录蛋白质降解氨基酸的分解与转化尿素的形成（鸟氨酸循环）氨基酸碳骨架的氧化生糖氨基酸和生酮氨基酸氨基酸的衍生物氨基酸的生物合成氨基酸生物合成的调节其它含氮物的合成生物固氮硝酸还原和氨同化生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成蛋白质的酶促降解蛋白质的消化吸收哺乳动物的胃、小肠中含有胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、羧肽酶、氨肽酶、弹性蛋白酶。经上述酶的作用，蛋白质水解成游离氨基酸，在小肠被吸收被吸收的氨基酸（与糖、脂一样）一般不能直接排出体外，需经历各种代谢途径肠粘膜细胞还可吸收二肽或三肽，吸收作用在小肠的近端较强，因此肽的吸收先于游离氨基酸生物化学课件-蛋白质

2、分解与氨基酸合成蛋白质的消化吸收蛋白质摄取多肽更小的肽氨基酸+短链肽血液循环胃蛋白酶胰蛋白酶胰凝乳蛋白酶羧肽酶氨肽酶胃小肠生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成体内氨基酸代谢一览生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成蛋白质的生命周期生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成肽酶的种类和专一性编号 名称 作用特征3、4、113、4、13-氨酰肽水解酶(-aminoacyl peptide hydrolase)作用于多肽链的N-末端-羧肽水解酶(-carboxyl peptide hydrolase)作用于多肽链的C-末端3、4、14二羧肽水解酶(depeptide hydrolase)水解二肽生物化学课件

3、-蛋白质分解与氨基酸合成蛋白酶的种类和专一性编号 名称 作用特征 实例3,4,2,13,4,2,2丝氨酸蛋白酶类(serine pritelnase)活性中心含Ser3,4,2,33,4,2,4硫醇蛋白酶类(Thiol pritelnase)活性中心含Cys羧基(酸性)蛋白酶类carboxyl(asid) pritelnase活性中心含Asp,最适pH在5以下金属蛋白酶类(metallopritelnase)活性中心含有Zn2+ 、 Mg2+等金属胰凝乳蛋白酶胰蛋白酶凝血酶木瓜蛋白酶无花果蛋白酶菠萝酶胃蛋白酶凝乳酶枯草杆菌蛋白酶嗜热菌蛋白酶生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成消化道内几种蛋白酶

4、的专一性（Phe.Tyr.Trp）（Arg.Lys）（脂肪族）胰凝乳蛋白酶胃蛋白酶弹性蛋白酶胰蛋白酶（Phe. Trp）羧肽酶氨肽酶生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成细胞内蛋白质的降解每天都有一定量的细胞内蛋白质降解，他们是：-被异常修饰的非正常蛋白质，突变蛋白-各种须及时灭活的具有调节活性的蛋白质，尤其是关键酶当aa丰富或CH2O难以获得时，细胞内蛋白质降解加速生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成真核细胞中蛋白质降解的两条途径不依赖ATP的途径，在溶酶体中进行，主要降解外源蛋白、膜蛋白及长寿命的细胞内蛋白依赖ATP和泛肽的途径，在胞质中进行，主要降解异常蛋白和短寿命蛋白，此途径在不含溶酶体

5、的红细胞中尤为重要泛肽是一种8.5KD的小分子蛋白质，普遍存在于真核细胞内。一级结构高度保守，能与被降解的蛋白质共价结合，使后者活化，然后被蛋白酶降解生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成溶酶体途径溶酶体是单层膜被细胞器，约含50种水解酶，包括不同种蛋白酶利用吞噬泡，分解其内容物进行组织降解溶酶体降解蛋白无选择性，对异常蛋白和短寿命酶无快速降解效益生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成蛋白质降解的泛肽途径E1-S-E1-SHE2-S-E1-SHE2-SHE2-SHATP AMP+PPiE3多泛肽化蛋白ATP26S蛋白酶体20S蛋白酶体ATP19S调节亚基去折叠水解E1：泛肽激活酶 E2：泛肽载体蛋

6、白 E3：泛肽-蛋白质连接酶（ubiquitin）生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成氨基酸的分解代谢生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成氨基酸的脱氨基作用体内主要有3种脱氨基方式1）转氨基作用：氨基转移酶-氨基酸 + -酮酸 -酮酸 + -氨基酸2）氧化脱氨基作用：氨基酸氧化酶-氨基酸 + NAD(P)+ + H2O -酮酸 + NAD(P)H+ + H+ + 氨3）联合脱氨基a.转氨酶与谷氨酸脱氢酶的联合脱氨基作用：肝肾脑等器官b.嘌呤核苷酸循环：肌肉生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成转氨基作用在转氨酶的催化下，-氨基酸的氨基转移到-酮酸的酮基碳原子上，结果原来的-氨基酸生成相应的-酮酸

7、，而原来的-酮酸则形成了相应的-氨基酸，这种作用称为转氨基作用或氨基移换作用。（除Gly、Lys、Thr、Pro外 ）生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成3个重要的转氨基反应生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成-氨基酸磷酸吡哆醛醛亚胺酮亚胺磷酸吡哆胺转氨酶辅酶磷酸吡哆醛(PLP)的作用机理-酮酸互变异构生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成转氨基动画生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成PLP参与氨基酸的多种催化反应生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成PIC1生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成PIC2生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成NOTE酸转氨酶，可生成Glu，叫谷丙转氨酶（GPT）。肝细

8、胞受损后，血中此酶含量大增，活性高。肝细胞正常，血中此酶含量很低。动物组织中，Asp转氨酶的活性最大。在大多数细胞中含量高，Asp是合成尿素时氮的供体，通过转氨作用解决氨的去向大多数转氨酶，优先利用-酮戊二酸作为氨基的受体，生成Glu。如丙氨生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成氧化脱氨基作用氨基酸在酶的催化下脱去氨基生成相应的-酮酸的过程称为氧化脱氨基作用。主要有以下两种类型： -氨基酸 氨基酸氧化酶（FAD、FMN）-酮酸 R-CH-COO- NH+3 | R-C-COO-+NH3 O|H2O+O2H2O2 + H2O+ NH3NAD(P)+NAD(P)H+H+COOHCH2CH2C=OCO

9、OHCOOHCH2CH2CH NH2COOHL-谷氨酸脱氢酶生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成转氨基与氧化脱氨基讨论转氨酶种类多，分布广，活性高但是氨基酸并没有真正脱掉氨基因此转氨基作用不是体内主要的脱氨基方式氧化脱氨基，使用氨基酸氧化酶只有谷氨酸脱氢酶分布广，活性高，但肌肉缺乏其他氨基酸氧化酶种类不多，分布不广，活性不高所以氧化脱氨基也不是体内主要的脱氨基方式最佳脱氨基方式：1.转氨酶与谷氨酸脱氢酶的联合脱氨基（肝肾脑）2.嘌呤核苷酸循环（肌肉肝脑）生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成转氨酶与L-谷氨酸脱氢酶作用相偶联转氨酶L-谷氨酸脱氢酶H20+NAD+NH3+NADH-酮酸-氨基酸-酮

10、戊二酸L-谷氨酸生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成嘌呤核苷酸循环（肌肉及肝肾脑）生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成氨基酸的脱羧基作用由氨基酸脱羧酶催化，辅酶：磷酸吡多醛（组氨酸不需要此酶）胺过量将对机体造成伤害，故产生的胺还要进行生物转化胺醛酸CO2+H2O生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成氨的命运氨是强烈的神经毒物肝昏迷尿素合成减少血氨增高谷氨酸可缓解氨必须及时排泄生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成氨的来源与去路NH3比NH4+更易被血液吸收生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成氮的排泄形式氨(铵离子)大部分水生脊椎动物。释放NH4+到水环境尿素大部分陆生脊椎动物，鲨鱼。通过尿液排泄尿

11、素尿酸鸟类和爬行类。氨基N转化为嘌呤，嘌呤分解产生尿酸生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成氨自肝外转运至肝脏谷氨酰胺的运氨作用丙氨酸的运氨作用生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成尿素的生成（1）概念（2）总反应和过程NH3+CO2+3ATP+天冬氨酸+2H2O NH2-CO-NH2 + 2ADP +2Pi+ AMP +PPi+延胡索酸在排尿动物体内由NH3合成，尿素是在肝脏中通过一个循环机制完成的，这一个循环称为尿素循环。生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成尿素循环场所：肝细胞原料：CO2，NH3产物：尿素1 氨甲酰磷酸合成酶I2 鸟氨酸转氨甲酰酶3 精氨酸代琥珀酸合成酶4 精氨酸代琥珀酸酶5

12、 精氨酸酶生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成氨的转运与尿素合成生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成尿素的合成生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成尿素循环和柠檬酸循环的关系生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成尿素循环和柠檬酸循环的关系图生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成PIC3生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成氨基酸分解加强促进尿素合成氨基酸分解代谢加强引起谷氨酸浓度增高N-乙酰谷氨酸合成别构激活氨甲酰合成酶尿素合成加速生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成氨代谢转变谷氨酸重新生成L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸+ H2O-酮戊二酸+ NH3NAD（P）+NAD（P）H谷氨酸+丙酮酸-酮戊二 酸+ 丙

13、氨酸转氨酶 在大脑中发生上述反应，大量消耗了-酮戊二酸和NADPH，引起中毒症状肝昏迷。 在肌肉中，可利用这一反应生成的谷氨酸的转氨基作用，生成丙氨酸，将氨转运到肝脏中去。生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成谷氨酰胺和天冬酰胺的生成+NH2+H2OATP ADP+Pi谷氨酰胺合成酶Mg2+2H谷氨酸合成酶生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成碳链进入TCA氧化1 - 乙酰CoA途径2 - -酮戊二酸途径3 - 琥珀酰CoA途径4 - 延胡索酸途径5 - 草酰乙酸途径生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成甘氨酸能产生一碳单位一碳单位是核苷酸合成的原料生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成PIC 8生物

14、化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成乙酰CoA途径生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成生糖氨基酸和生酮氨基酸定义举例生糖氨基酸凡能分解产生TCA中间产物的氨基酸Asp、Asn、Ser、Gly、Thr、Ala、Cys、Glu、Gln、His、Arg、Pro、Met生酮氨基酸凡能分解产生乙酰CoA的氨基酸Leu、Lys生糖兼生酮氨基酸既能产生乙酰CoA又能产生TCA中间产物的氨基酸Phe、Tyr、Ile、Trp生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成PIC 5生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成PIC 6生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成一碳基团在代谢过程中，某些化合物（如氨基酸）可以分解产生具有一个碳

15、原子的基团（不包括CO2），称为一碳基团，一碳基团的转移除了和许多氨基酸的代谢直接有关外，还参与嘌呤和胸腺嘧啶及磷脂的生物合成。 一碳基团的转移由相应的一碳基团转移酶催化，其辅酶为FH4 一碳基团不能独立存在-CH=NH 亚氨甲基H-CO- 甲酰基-CH2OH 甲醇基-CH= 次甲基-CH2- 亚甲基-CH3 甲基生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成一碳单位载体：THF叶酸广泛存在于绿叶中N5，N10可携带一碳单位一碳单位是个别氨基酸代谢产生的生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成四氢叶酸THF生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成某些氨基酸产生一碳单位蛋氨酸循环甲基供体：S-腺苷蛋氨酸生物化学课

16、件-蛋白质分解与氨基酸合成生物素CO2载体羧化酶的辅基生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成一碳基团的来源与转变S-腺苷蛋氨酸N5-CH3-FH4N5 ，N10 - CH2-FH4N5， N10 = CH-FH4 N10 -CHO-FH4N5 ， N10 -CH2-FH4还原酶N5 ， N10 -CH2-FH4脱氢酶环水化酶 丝氨酸 组氨酸苷氨酸参与甲基化反应为胸腺嘧啶合成提供甲基参与嘌呤合成FH4FH4FH4 HCOOHH2ONAD+NDAH+H+NAD+NDAH+H+H+参与嘌呤合成生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成PIC 7生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成氨基酸与生物活性物质-氨基丁

17、酸：谷氨酸脱羧形成，抑制性神经递质，对中枢神经有抑制作用牛磺酸：半胱氨酸加氧脱羧形成，强极性物质，是结合胆汁酸的组成部分组胺：组氨酸脱羧形成，强烈血管舒张剂，刺激胃酸和胃蛋白酶分泌5-羟色胺：色氨酸脱羧形成，抑制性神经递质，在外周有收缩血管作用多胺：精氨酸脱羧生成腐胺，腐胺转化形成亚精胺和精氨，细胞生长调节物质生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成TAB 3生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成色氨酸重要衍生物色氨酸尼克酸NAD与NADP前体吲哚乙酸植物生长激素5-羟色胺抑制性神经递质血管收缩生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成丙氨酸与代谢缺陷症多巴胺是一种神经递质帕金森病：脑中多巴胺减少生物化学

18、课件-蛋白质分解与氨基酸合成人类遗传病与氨基酸代谢生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成氨基酸的生物合成氨基酸合成的氨通常来自：氨甲酰磷酸，谷氨酸，谷氨酰胺氮固定的2条途径：生物固氮，硝酸基还原氨基酸合成的碳骨架来自中间代谢产物氨基酸合成途径有5条：谷氨酸族，天冬氨酸族，丙氨酸族，丝氨酸族，组氨酸和芳香族生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成必需氨基酸的概念Thr、Val、Leu、Ile、Met、Lys、Phe、Trp (His、 Arg) 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。 人的必需氨基酸：生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成二十种氨基酸的生物合成概况谷氨酸族天冬氨酸族

19、丙氨酸族丝氨酸族His 和芳香族生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成氨基酸生物合成的分族情况（1）丙氨酸族 丙酮酸 Ala、Val、Leu（2）丝氨酸族 甘油酸-3-磷酸 Ser、Gly、Cys（3）谷氨酸族 -酮戊二酸 Glu、Gln、Pro、Arg（4）天冬氨酸族 草酰乙酸 Asp、Asn、Lys、Thr、Ile、Met（5）组氨酸和芳香氨基酸族 磷酸核糖 His 磷酸赤藓糖+PEP Phe、Tyr、Trp生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成谷氨酸族氨基酸合成-酮戊二酸谷氨酸谷氨酰胺脯氨酸精氨酸生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成PIC 10脯氨酸合成生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成P

20、IC 9精氨酸合成生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成天冬氨酸族氨基酸的合成(苏氨酸和甲硫氨酸)生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成天冬氨酸族氨基酸的合成(赖氨酸)生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成丙氨酸族氨基酸的合成生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成天冬氨酸族丙氨酸族合成草酰乙酸生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成丝氨酸族氨基酸的合成3-磷酸苷油酸丝氨酸甘氨酸半胱氨酸生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成丝氨酸族氨基酸的合成生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成半胱氨酸的巯基来自PAPS生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成动物体内半胱氨酸合成的另一途径生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成芳香

21、族氨基酸的合成3-磷酸苷油酸4-磷酸赤藓糖+苯丙氨酸酪氨酸色氨酸酪氨酸5-磷酸核糖组氨酸生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成芳香族氨基酸合成生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成PIC 11生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成PIC 12生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成氨基酸生物合成的调节通过终端产物对氨基酸生物合成的抑制通过酶生成量的改变调节氨基酸的生物合成生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成氨基酸合成的反馈调控反硝化作用氧化亚氮氨甲酰磷酸分支酸脱氧庚酮糖酸-7-磷酸天冬氨酸天冬氨酰磷酸赤藓糖-4-磷酸脱氢奎尼酸莽草酸谷氨酸磷酸烯醇式丙酮酸 +预苯酸TryPheTrpIleTrpHisCT

22、PAMPGlnLysMetThr酮丁酸GlyAla谷氨酰胺合酶天冬氨酰半醛高丝氨酸氨基苯甲酸生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成谷胱甘肽的合成GSH保护巯基蛋白和巯基酶不被氧化 GSSG的还原依赖NADPH供氢生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成肌酸的合成生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成血红素和叶绿素的合成合成原料 琥珀酰CoA 甘氨酸生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成自然界的氮素循环硝酸盐亚硝酸NH3生物固氮工业固氮固氮生物动植物硝酸盐还原大气固氮大气氮素岩浆源的固定氮火成岩反硝化作用氧化亚氮蛋白质入地下水动植物废物死的有机体生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成固氮作用与脱氮作用生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸合成生物固氮的化学本质2NH33H26e-N2+12ATP+12H2O12ADP+12Pi固氮酶（厌氧环境）N2还原剂铁蛋白钼铁蛋白NADPH生物固氮的作用机理e-e-e-e-生物化学课件-蛋白质分解与氨基酸