生物化学 第六章蛋白氨基酸降解

1、 第六章 蛋白质降解与氨基酸代谢一.蛋白质的降解酶解机体内生物活性分子都有半衰期，有长有短。蛋白质在体内的降解过程和速度受遗传、代谢状况等影响，都相当复杂。如真核细胞中泛素可起到介导蛋白水解的作用。 现在讨论的是蛋白酶的作用 蛋白质的酶解内肽酶与外肽酶的作用1）内肽酶：作用于多肽链内部的酶，也叫肽链内切酶，一般分四大类。 丝氨酸蛋白酶：活性中心含Ser 内肽酶 硫醇蛋白酶：活性中心含-SH 酸性蛋白酶：酸性中有活力 金属蛋白酶：含金属离子几乎每种酶对蛋白质分子的水解都有专一性要求。如胰蛋白酶起作用时水解肽键的部位是Lys和Arg的羧基所形成的肽键。 蛋白质的酶解 2）外肽酶：作用于肽链的末端，

2、将氨基酸一个一个或二个二个的从多肽链上切下来的酶，也叫肽链端解酶。一般分三大类。 氨肽酶：从氨基端切下1或2个氨基酸 外肽酶 羧肽酶：从羧基端切下1或2个氨基酸 二肽酶：只水解二肽的酶 氨肽酶和羧肽酶据酶的特性还可分。内肽酶和外肽酶共同作用可把多肽水解为单个氨基酸，进入氨基酸降解途径。 氨基酸的分解氨基酸的降解主要通过脱氨与脱羧作用而进行。脱氨基作用1）转氨基作用：在转氨酶作用下氨基酸把氨基转移到酮酸上。总反应式如下： 氨基酸的分解脱氨基作用转氨基机理看P291，转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛（VB6）。转氨作用理论上是：氨基酸1 + - 酮酸2 氨基酸2 +- 酮酸1实际上，氨基的受体主要是-酮戊

3、二酸，其接受氨基后变为谷氨酸，再把氨基转移给别的受体或发生氧化脱去氨基。即转氨基中-酮戊二酸与谷氨酸的互变是主要的氨基转移中介。但肌肉转氨酶可把丙酮酸作为氨基的受体，形成丙氨酸后转入肝脏。） 氨基酸的分解脱氨基作用2）氧化脱氨：在脱氢酶或氧化酶作用下氨基酸直接脱氨。谷氨酸脱氢酶的活性最强，使Glu发生氧化脱氢作用后直接脱氨。P289. 此作用可与转氨基作用衔接。 氨基酸的分解 L-氨基酸氧化酶的作用也可使氨基酸脱去氨基成为酮酸，但这些酶活力较低，专一性很弱，只要是L-氨基酸就能催化。在微生物中还会发生非氧化脱氨基作用。 氨基酸的分解脱氨基作用3）联合脱氨作用-二个内容第1个内容：转氨酶和L-谷

4、氨酸脱氢酶联合脱氨：氨基酸首先与酮戊二酸在转氨酶催化下生成相应的酮酸和谷氨酸，谷氨酸在L-谷氨酸脱氢酶作用下生成酮戊二酸和氨。酮戊二酸又作为氨的受体。就是1）和 2）联合。 氨基酸的分解3）联合脱氨作用-二个内容第2个内容：嘌呤核苷酸循环：氨基酸首先通过连续的转氨基作用将氨基转移给草酰乙酸，生成天冬氨酸；天冬氨酸与次黄嘌呤核苷酸（IMP）生成腺苷酸代琥珀酸，经裂解生成AMP，AMP在腺苷酸脱氨酶催化下脱去氨基。P292.脱羧作用在氨基酸脱羧酶作用下氨基酸直接脱去羧基，产生CO2与胺。RCHCOOH RCH2NH2 + CO2 NH2 胺脱羧酶专一性强，辅酶是磷酸吡哆醛。脱羧作用并不是氨基酸降解

5、的主要途径。 氨基酸的分解 氨基酸的分解氨基酸代谢产物的去路 胺由尿排出，CO2呼出。 氨的去路： 1）与酮酸结合生成新的氨基酸（氨基酸的合成） 2）与有机酸结合形成盐（少量） 3）形成酰胺类物质，如Glu + NH3 Gln 4）形成嘧啶环，可进一步参与核酸等含氮物的代 谢（蛋白与核酸代谢相连）。 5）形成尿素。通过鸟氨酸循环合成，合成后随尿排出。 氨基酸的分解氨基酸代谢产物的去路尿素的形成及其循环（鸟氨酸循环）：游离氨转变为氨甲酰磷酸，其与鸟氨酸聚合成瓜氨酸，这是循环的第一步。瓜氨酸在循环中演变为精氨酸，其裂解为尿素和鸟氨酸，尿素排出体外，鸟氨酸又参加下一轮循环。P297.鸟氨酸循环在线粒

6、体和细胞溶胶中进行。人体中尿素进入血液，最后随尿排出。 氨基酸的分解酮酸或碳架的去路：1. 合成新的氨基酸。2. 氧化成CO2和水，产生能量。根据酮酸分子结构特征，主要转化为5种不同的化合物进入三羧酸循环。1）形成乙酰辅酶A途径：10种氨基酸-Ala，Thr，Ser，Cys，Gly，Phe，Tyr，Leu，Lys，Trp。2）形成-酮戊二酸途径：5种氨基酸-Arg，His，Gln，Pro，Glu。 氨基酸的分解酮酸或碳架的去路：3）形成琥珀酰辅酶A途径：3种氨基酸-Ile，Met，Val。这些氨基酸也能形成乙酰辅酶A。4）形成延胡索酸途径：2种氨基酸-Phe，Tyr。5）形成草酰乙酸途径：2种

7、氨基酸-Asp，Asn。其中，Phe和Tyr可转化为不同的化合物进入三羧酸循环。 很多氨基酸都可转变为乙酰辅酶A，有利于脂肪的合成。 氨基酸的分解3. 转变成糖或脂肪。生糖和生酮氨基酸在体内经代谢，C架可以转变为糖C架的氨基酸为生糖氨基酸，C架能转变成酮体C架的氨基酸为生酮氨基酸。有些氨基酸既是生糖又是生酮氨基酸。P301. 氨基酸的分解由氨基酸衍生的重要化合物一碳单位：某些氨基酸在分解代谢过程中产生的含有一个碳原子的基团，称为一碳单位。一碳单位参与的化学反应往往与含氮物质有关。一碳单位代谢的辅酶是四氢叶酸。甲基化是体内化合物常见的现象，甲硫氨酸活化为S-腺苷甲硫氨酸就成为甲基的供体，在甲基转

8、移酶作用下可为几十种甲基受体提供甲基。 由氨基酸衍生的重要化合物许多生物活性物质可由氨基酸演变而来，即氨基酸是这些生物活性物质的前体。P308.如黑色素、肾上腺素（激素）的形成与酪氨酸代谢相关。酪氨酸 二羟苯丙氨酸 多巴醌 黑色素 多巴胺 去甲肾上腺素 肾上腺素 氨基酸的分解 氨基酸的分解氨基酸代谢缺陷症由于缺乏某种在氨基酸代谢中所需要的酶，引起氨基酸代谢失常而导致疾病，为氨基酸代谢缺陷症。往往是先天性的，属遗传病。如在黑色素细胞中缺乏酪氨酸酶，就不能形成黑色素，导致白化病。有些氨基酸代谢缺陷症致死性很强。 氨基酸的合成机体内氨基酸的获得对于人来说，2个途径：体内合成和从食物中获得。人体内不能

9、合成的，必须从外界获得的氨基酸为必需氨基酸。有10种，Phe，Lys，Ile，Leu，Met，Thr，Trp，Val，His，Arg。有认为只有8种，后2种人体内能合成，但合成速度慢，称为半必需氨基酸。不同动物必需氨基酸的种类是不同的。植物不存在必需氨基酸的问题。 氨基酸的合成生物合成碳架由糖代谢、氨基酸降解后的碳架（酮酸等）来提供。氨基主要来自转氨作用。按各种氨基酸的碳架来源可把氨基酸合成途径分成六大类型：1）-酮戊二酸衍生类以-酮戊二酸为起始物，可合成Glu，Gln，Pro，Arg（称为谷氨酸族）。 氨基酸的合成2）草酰乙酸衍生类以草酰乙酸为起始物，可合成Asp，Asn，Met，Thr，L

10、ys，Ile（称为天冬氨酸族）。3）丙酮酸衍生类以丙酮酸为起始物，可合成Ala，Val，Leu（丙氨酸族）。4）甘油酸-3-磷酸衍生类以甘油酸-3-磷酸为起始物，可合成Ser，Gly，Cys（丝氨酸族）。 氨基酸的合成5）赤藓糖-4-磷酸衍生类以赤藓糖-4-磷酸、磷酸烯醇式丙酮酸为起始物，可合成芳香族氨基酸（Phe，Tyr，Trp）。6）组氨酸（His）由核糖-5-磷酸衍生核糖-5-磷酸通过磷酸戊糖途径产生。合成过程、机理不述。 氨基酸的合成氨基酸生物合成的调节方式 主要是反馈抑制及酶合成速度的调节。反馈抑制的形式有很多种，但都表现为代谢反应链产物对反应链前面的酶的催化活力的影响作用。酶合成速度的调节主要就是操纵子学说。将在代谢调控章节中论述。与氨基酸关联的重要生物活性物质简介 这些重要化合物的合成都是以氨基酸作为前体。1）谷胱甘肽-抗氧化，保护红细胞。合成以谷氨酸为起始物。2）肌酸-形成磷酸肌酸，能量的储存形式。以Gly，Arg，Met为原料合成。3）卟啉环进而血红素-血红蛋白、肌红蛋白的组成成分，多种酶的辅基。合成原料的一部分是氨基酸。4）短杆菌肽S-很好的抗生素。为一环状