生物化学第八章课件

第八章

蛋白质酶促降解和氨基酸代谢

第一节蛋白质的酶促降解

第二节

氨基酸的降解与转化第三节氨基酸的生物合成

生物化学第八章第八章

蛋白质酶促降解和氨基酸代谢1第一节蛋白质的酶促降解

一、蛋白质酶的种类和专一性

肽酶（Peptidase）

蛋白酶(Proteinase)二、细胞内蛋白质降解溶酶体途径:—无选择地降解蛋白质

泛肽（ubiguitin）途径:—给选择降解的蛋白质加以标记生物化学第八章第一节蛋白质的酶促降解

一、蛋白质酶的种类和专一性二、细2消化道内几种蛋白酶的专一性（Phe.Tyr.Trp）（Arg.Lys）（脂肪族）胰凝乳蛋白酶胃蛋白酶弹性蛋白酶羧肽酶胰蛋白酶氨肽酶羧肽酶（Phe.Trp）生物化学第八章消化道内几种蛋白酶的专一性（Phe.Tyr.Trp）（Arg3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(-aminoacylpeptidehydrolase)作用于多肽链的N-末端-羧肽水解酶(-carboxylpeptidehydrolase)作用于多肽链的C-末端3.4.14二羧肽水解酶(depeptidehydrolase)水解二肽生物化学第八章肽酶的种类和专一性编号名4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丝氨酸蛋白酶类活性中心含Ser3.4.2.33.4.2.4半胱氨酸蛋白酶活性中心含Cys天冬氨酸蛋白酶类活性中心含Asp,最适pH在5以下金属蛋白酶类活性中心含有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嗜热菌蛋白酶生物化学第八章蛋白酶的种类和专一性编号名称5蛋白质降解的泛肽途径E1-S-E1-SHE2-S-E1-SHE2-SHE2-SHATPAMP+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：泛肽载体蛋白

E3：泛肽-蛋白质连接酶（ubiquitin）生物化学第八章蛋白质降解的泛肽途径E1-S-E1-SHE2-S-E1-SH6第二节

氨基酸的降解与转化一、脱氨基作用二、脱羧基作用三、氨基酸分解产物的去向生物化学第八章第二节

氨基酸的降解与转化一、脱氨基作用生物化学第八章71、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α-酮酸的过程称为氧化脱氨基作用。主要有以下两种类型：

α-氨基酸

氨基酸氧化酶（FAD、FMN）α-酮酸

R-CH-COO-

NH+3

|

R-C-COO-+NH3O||H2O+O2H2O2

L-谷氨酸脱氢酶+H2O+NH3NAD(P)+NAD(P)H+H+COOHCH2CH2C=OCOOHCOOHCH2CH2CHNH2COOH一、脱氨基作用生物化学第八章1、氧化脱氨基作用氨基酸在酶的催化下脱去氨基生8氨基酸氧化脱氨的主要酶：*L-氨基酸氧化酶（活性低，分布于肝及肾脏，辅基为FMN）*D-氨基酸氧化酶（活性强，但体内D-氨基酸少，辅基为FAD）*L-谷氨酸脱氢酶

活性强，分布于肝、肾及脑组织

为变构酶，受ATP、ADP等调节，辅酶为NAD+或NADP+

专一性强，只作用于谷氨酸，催化的反应可逆生物化学第八章氨基酸氧化脱氨的主要酶：*L-氨基酸氧化酶（活性低，分布于92、转氨基作用

α-氨基酸1

R1-CH-COO-

NH+3

|α-酮酸1

R1-C-COO-O||

R2-C-COO-O||α-酮酸2

R2-CH-COO-

NH+3

|α-氨基酸2转氨酶（辅酶：磷酸吡哆醛）

在转氨酶的催化下，α-氨基酸的氨基转移到α-酮酸的酮基碳原子上，结果原来的α-氨基酸生成相应的α-酮酸，而原来的α-酮酸则形成了相应的α-氨基酸，这种作用称为转氨基作用或氨基移换作用。生物化学第八章2、转氨基作用α-氨基酸1R1-CH-COO-10-氨基酸磷酸吡哆醛醛亚胺酮亚胺磷酸吡哆胺磷酸吡哆醛的作用机理-酮酸互变异构生物化学第八章-氨基酸磷酸吡哆醛醛亚胺酮亚胺磷酸吡哆胺磷酸吡哆醛的作用机11谷丙转氨酶和谷草转氨酶谷丙转氨酶（GPT）谷草转氨酶(GOT)生物化学第八章谷丙转氨酶和谷草转氨酶谷丙转氨酶（GPT）谷草转氨酶(GOT12谷氨酰胺的生成和利用+NH2+H2OATPADP+Pi谷氨酰胺合成酶Mg2++2H谷氨酸合成酶生物化学第八章谷氨酰胺的生成和利用+NH2+H2OATP133、联合脱氨基作用

（1）概念（2）类型a、转氨酶与L-谷氨酸脱氢酶作用相偶联b、转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联

转氨基作用和氧化脱氨基作用联合进行的脱氨基作用方式。生物化学第八章3、联合脱氨基作用

（1）概念（2）类型a、转氨酶与L-谷氨14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+NADHα-酮酸α-氨基酸α-酮戊二酸L-谷氨酸生物化学第八章转氨酶与L-谷氨酸脱氢酶作用相偶联

转氨酶L-谷氨酸脱氢酶H15转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联

α-氨基酸α-酮酸α-酮戊二酸谷氨酸草酰乙酸天冬氨酸腺苷酰琥珀酸苹果酸延胡索酸腺苷酸次黄苷酸生物化学第八章转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联

α-氨基酸α-酮酸α-酮戊164、非氧化脱氨基作用（自学）

（1）直接脱氨基作用（2）还原脱氨基作用（3）水解脱氨基作用（4）脱水脱氨基作用（5）氧化还原脱氨基作用生物化学第八章4、非氧化脱氨基作用（自学）

（1）直接脱氨基作用生物化学第17二、氨基酸的脱羧基作用

1、概念3、脱羧产物的进一步转化（次生物质代谢）

氨基酸在脱羧酶的作用下脱掉羧基生成相应的一级胺类化合物的作用。脱羧酶的辅酶为磷酸吡哆醛。直接脱羧胺羟化脱羧羟胺

2、类型:生物化学第八章二、氨基酸的脱羧基作用

1、概念3、脱羧产物的进一步转化（次18三、氨基酸分解产物的去向

1、重新生成氨基酸2、谷氨酰胺和天冬酰氨的生成3、尿素的生成——尿素循环4、合成其他含N物质生物化学第八章三、氨基酸分解产物的去向

1、重新生成氨基酸2、谷氨酰胺和天191、谷氨酸的重新生成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。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。生物化学第八章1、谷氨酸的重新生成L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸+H2O-酮戊202.生成谷氨酰胺和天冬酰胺反应过程谷氨酸+NH3谷氨酰胺谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi谷氨酰胺酶在脑、肌肉合成谷氨酰胺，运输到肝和肾后再分解为氨和谷氨酸，从而进行解毒。生理意义谷氨酰胺是氨的解毒产物，也是氨的储存及运输形式。生物化学第八章2.生成谷氨酰胺和天冬酰胺反应过程谷氨酸+NH3213、尿素的生成

（1）概念（2）总反应和过程

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。NH3+CO2+3ATP+天冬氨酸+2H2ONH2-CO-NH2+

2ADP+2Pi+

AMP+PPi+延胡索酸生物化学第八章3、尿素的生成

（1）概念（2）总反应和过程22（一）尿素合成的主要器官：肝脏（二）尿素合成的鸟氨酸循环2分子氨与1分子CO2结合生成1分子尿素及1分子水CO2

2NH3（其中1分子来自于天冬氨酸*）

4ATP限速酶：精氨酸代琥珀酸合成酶•生理意义：是体内氨的主要去路,解氨毒的重要途径。生物化学第八章（一）尿素合成的主要器官：肝脏（二）尿素合成的鸟氨酸循环23鸟氨酸循环2ADP+PiCO2+NH3+H2O氨甲酰磷酸2ATPN-乙酰谷氨酸Pi鸟氨酸瓜氨酸精氨酸延胡索酸氨基酸草酰乙酸苹果酸α-酮戊二酸谷氨酸α-酮酸精氨酸代琥珀酸瓜氨酸天冬氨酸ATPAMP+PPi鸟氨酸尿素线粒体胞液生物化学第八章鸟氨酸循环2ADP+PiCO2+NH3+H2O氨甲酰24（1）氨甲酰磷酸的合成

CO2+NH3+H2O+2ATP氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ（N-乙酰谷氨酸，Mg2+）COH2NO~

PO32-+2ADP+Pi氨基甲酰磷酸反应在线粒体中进行生物化学第八章（1）氨甲酰磷酸的合成CO2+NH3+H2O25反应由氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ(carbamoylphosphatesynthetaseⅠ,CPS-Ⅰ)催化。N-乙酰谷氨酸为其激活剂，反应消耗2分子ATP。N-乙酰谷氨酸(AGA)生物化学第八章反应由氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ(carbamoylphosph26（2)瓜氨酸的合成鸟氨酸氨甲酰基转移酶H3PO4+氨基甲酰磷酸反应在线粒体中进行，瓜氨酸生成后进入胞液。生物化学第八章（2)瓜氨酸的合成鸟氨酸氨甲酰基转移酶H3PO4+氨基甲酰27(3)精氨酸的合成反应在胞液中进行。

精氨酸代琥珀酸合成酶ATPAMP+PPiH2OMg2++天冬氨酸精氨酸代琥珀酸生物化学第八章(3)精氨酸的合成反应在胞液中进行。精氨酸代琥珀酸合28精氨酸延胡索酸精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸代琥珀酸生物化学第八章精氨酸延胡索酸精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸代琥珀酸生物化学第八29(4)精氨酸水解生成尿素反应在胞液中进行尿素鸟氨酸精氨酸H2O生物化学第八章(4)精氨酸水解生成尿素反应在胞液中进行尿素鸟氨酸精氨酸H30鸟氨酸循环2ADP+PiCO2+NH3+H2O氨甲酰磷酸2ATPN-乙酰谷氨酸Pi鸟氨酸瓜氨酸精氨酸延胡索酸氨基酸草酰乙酸苹果酸α-酮戊二酸谷氨酸α-酮酸精氨酸代琥珀酸瓜氨酸天冬氨酸ATPAMP+PPi鸟氨酸尿素线粒体胞液生物化学第八章鸟氨酸循环2ADP+PiCO2+NH3+H2O氨甲酰31反应小结原料：2分子氨，一个来自于游离氨，另一个来自天冬氨酸。过程：先在线粒体中进行，再在胞液中进行。耗能：3个ATP，4个高能磷酸键。生物化学第八章反应小结原料：2分子氨，一个来自于游离氨，另一个来自天冬氨32生物化学第八章生物化学第八章33高氨血症和氨中毒血氨浓度升高称高氨血症(hyperammonemia)，常见于肝功能严重损伤时，尿素合成酶的遗传缺陷也可导致高氨血症。高氨血症时可引起脑功能障碍，称氨中毒(ammoniapoisoning)。生物化学第八章高氨血症和氨中毒血氨浓度升高称高氨血症(hyperamm34TCA↓

脑供能不足α-酮戊二酸谷氨酸谷氨酰胺NH3NH3

脑内α-酮戊二酸↓氨中毒的可能机制生物化学第八章TCA↓脑供能不足α-酮戊二酸谷氨酸谷氨酰胺NH335四、α-酮酸的代谢（一）经氨基化生成新氨基酸（二）转变成糖及脂类氨基酸生糖及生酮性质的分类氨基酸生糖及生酮性质的分类甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、羟脯氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸类别氨基酸生糖氨基酸生酮氨基酸亮氨酸生糖兼生酮氨基酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、赖氨酸甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、羟脯氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸类别氨基酸生糖氨基酸生酮氨基酸亮氨酸生糖兼生酮氨基酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、、甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、羟脯氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸类别氨基酸生糖氨基酸生酮氨基酸亮氨酸生糖兼生酮氨基酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色类别氨基酸生糖氨基酸生酮氨基酸生糖兼生酮氨基酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸生物化学第八章四、α-酮酸的代谢（一）经氨基化生成新氨基酸（二）转变成糖及3620种aa的碳架可转化成7种物质：丙酮酸、乙酰CoA、乙酰乙酰CoA、α-酮戊二酸、琥珀酰CoA、延胡索酸、草酰乙酸。最后集中为5种物质进入TCA：乙酰CoA、α-酮戊二酸、琥珀酰CoA、延胡索酸、草酰乙酸。生物化学第八章20种aa的碳架可转化成7种物质：生物化学第八章37生物化学第八章生物化学第八章38第三节氨基酸的生物合成

一、生物固氮二、硝酸还原作用三、氨的同化四、氨基酸的生物合成生物化学第八章第三节氨基酸的生物合成一、生物固氮生物化学第八章39一、生物固氮

ATP酶活性：能催化ATP分解，从中获取能量推动电子向还原底物上转移。（2）作用机理：（3）特点：是一种多功能酶N2还原剂铁蛋白钼铁蛋白氧化还原酶：不仅能催化N2还原，还可催化N2O化合物等还原。（1）结构组成二聚体、含Fe和S

形成[Fe4S4]簇四聚体（α2β2）含Mo、Fe和S固N酶生物化学第八章一、生物固氮

ATP酶活性：能催化ATP分解，从中获取能40二、硝酸还原作用（2）硝酸还原酶(3)亚硝酸还原酶（1）硝酸还原作用的化学本质NH+4NO-32e-6e-硝酸还原酶亚硝酸还原酶NO-2生物化学第八章二、硝酸还原作用（2）硝酸还原酶(3)亚硝酸还原酶（1）41硝酸还原酶a、铁氧还蛋白——硝酸还原酶b、NAD(P)H-硝酸还原酶H2ONO-3+2Fd还原态+2H+NO-2+2Fd氧化态++NAD(P)H+H+NO-2+NAD(P)++H2ONO3-生物化学第八章硝酸还原酶a、铁氧还蛋白——硝酸还原酶b、NAD(P)H-硝42亚硝酸还原酶2H2Oa、铁氧还蛋白——亚硝酸还原酶NO-2+6Fd还原态+8H+NH+4+6Fd氧化态+2H2Ob、NAD(P)H——亚硝酸还原酶NO-2+3NAD(P)H+NH+4+3NAD(P)++5H+生物化学第八章亚硝酸还原酶2H2Oa、铁氧还蛋白——亚硝酸还原酶NO-2+43三、氨的同化1、谷氨酸的形成途径2、氨甲酰磷酸的生成生物化学第八章三、氨的同化1、谷氨酸的形成途径2、氨甲酰磷酸的生成生物化学44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：四、氨基酸的生物合成生物化学第八章必需氨基酸的概念：

Thr、Val、Leu、Ile、Met、45二十种氨基酸的生物合成概况

谷氨酸族天冬氨酸族丙氨酸族丝氨酸族His和芳香族生物化学第八章二十种氨基酸的生物合成概况

谷氨酸族天冬氨酸族丙氨酸族丝氨酸46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+PEPPhe、Tyr、Trp生物化学第八章氨基酸生物合成的分族情况（1）丙氨酸族生物化学第八章47（一）提供一碳基团（单位）氨基酸的代谢一碳基团的定义1.概述

某些氨基酸代谢过程中产生的只含有一个碳原子的基团，称为一碳单位(onecarbonunit)。

五、个别氨基酸的代谢生物化学第八章（一）提供一碳基团（单位）氨基酸的代谢一碳基团的定义1.概述48一碳基团

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

一碳基团和氨基酸代谢-CH=NH亚氨甲基H-CO-甲酰基-CH2OH甲醇基-CH=次甲基-CH2-亚甲基-CH3甲基生物化学第八章一碳基团在代谢过程中，某些化合物（如氨基酸）49叶酸和四氢叶酸（FH4或THFA）生物化学第八章叶酸和四氢叶酸（FH4或THFA）生物化学第八章50FH4携带一碳单位的形式

（一碳单位通常是结合在FH4分子的N5、N10位上）N5—CH3—FH4N5、N10—CH2—FH4N5、N10=CH—FH4N10—CHO—FH4N5—CH=NH—FH4生物化学第八章FH4携带一碳单位的形式（一碳单位通常是结合在FH451一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第八章一碳基团的来源与转变S-腺苷蛋氨酸N5-CH3-FH4N552一碳单位的生理功用*参与嘌呤、嘧啶核苷酸及蛋氨酸等的合成。将氨基酸与核苷酸代谢密切相连。*一碳单位代谢障碍会影响DNA、蛋白质的合成，引起巨幼红细胞性贫血。*磺胺类药及氨甲喋呤等是通过影响一碳单位代谢及核苷酸合成而发挥药理作用。*参与许多物质的甲基化过程。生物化学第八章一碳单位的生理功用*参与嘌呤、嘧啶核苷酸及蛋氨酸等的合成。将53(二)芳香族氨基酸的代谢芳香族氨基酸

苯丙氨酸

酪氨酸

色氨酸生物化学第八章(二)芳香族氨基酸的代谢芳香族氨基酸苯丙氨酸酪氨酸色氨541.苯丙氨酸和酪氨酸的代谢苯丙氨酸+O2酪氨酸+H2O苯丙氨酸羟化酶四氢生物蝶呤二氢生物蝶呤NADPH+H+NADP+此反应为苯丙氨酸的主要代谢途径。生物化学第八章1.苯丙氨酸和酪氨酸的代谢苯丙氨酸+O2酪氨酸+55(1)儿茶酚胺(catecholamine)与黑色素(melanin)的合成生物化学第八章(1)儿茶酚胺(catecholamine)与黑色素(mel56帕金森病(Parkinsondisease)患者多巴胺生成减少。在黑色素细胞中，酪氨酸可经酪氨酸酶等催化合成黑色素。人体缺乏酪氨酸酶，黑色素合成障碍，皮肤、毛发等发白，称为白化病(albinism)。生物化学第八章帕金森病(Parkinsondisease)患者多巴胺生成57(2)酪氨酸的分解代谢体内代谢尿黑酸的酶先天缺陷时，尿黑酸分解受阻，可出现尿黑酸症。生物化学第八章(2)酪氨酸的分解代谢58(3)苯酮酸尿症(phenylkeronuria,PKU)

体内苯丙氨酸羟化酶缺陷，苯丙氨酸不能正常转变为酪氨酸，苯丙氨酸经转氨基作用生成苯丙酮酸、苯乙酸等，并从尿中排出的一种遗传代谢病。生物化学第八章(3)苯酮酸尿症(phenylkeronuria,PKU592.色氨酸代谢色氨酸5-羟色胺一碳单位丙酮酸+乙酰乙酰CoA维生素PP生物化学第八章2.色氨酸代谢色氨酸5-羟色胺一碳单位丙酮酸+乙酰乙60(三)含硫氨基酸的代谢胱氨酸甲硫氨酸半胱氨酸

含硫氨基酸生物化学第八章(三)含硫氨基酸的代谢胱氨酸甲硫氨酸半胱氨酸含硫611.甲硫氨酸的代谢(1)甲硫氨酸与转甲基作用腺苷转移酶PPi+Pi+甲硫氨酸ATPS—腺苷甲硫氨酸(SAM)生物化学第八章1.甲硫氨酸的代谢(1)甲硫氨酸与转甲基作用腺苷转移酶PP62甲基转移酶RHRH—CH3腺苷SAMS—腺苷同型半胱氨酸同型半胱氨酸SAM为体内甲基的直接供体生物化学第八章甲基转移酶RHRH—CH3腺苷SAMS—腺苷同型半胱氨酸同型63(2)甲硫氨酸循环(methioninecycle)甲硫氨酸S-腺苷同型半胱氨酸S-腺苷甲硫氨酸同型半胱氨酸FH4N5—CH3—FH4N5—CH3—FH4

转甲基酶(VitB12)H2O腺苷RHATPPPi+PiRH-CH3生物化学第八章(2)甲硫氨酸循环(methioninecycle)甲硫氨64从蛋氨酸形成的S-腺苷蛋氨酸，在提供甲基以后转变为同型半胱氨酸，然后再反方向重新合成蛋氨酸，这一循环反应过程称为S-腺苷蛋氨酸循环或活性甲基循环。生物化学第八章从蛋氨酸形成的S-腺苷蛋氨酸，在提供甲基以后转变为同型半胱氨65(3)肌酸的合成肌酸(creatine)和磷酸肌酸(creatinephosphate)是能量储存、利用的重要化合物。肝是合成肌酸的主要器官。肌酸以甘氨酸为骨架，由精氨酸提供脒基，SAM提供甲基而合成。肌酸在肌酸激酶的作用下，转变为磷酸肌酸。肌酸和磷酸肌酸代谢的终产物为肌酸酐(creatinine)。生物化学第八章(3)肌酸的合成肌酸(creatine)和磷酸肌酸(crea66H2O+生物化学第八章H2O+生物化学第八章672.半胱氨酸与胱氨酸的代谢(1)半胱氨酸与胱氨酸的互变-2H+2HCH2SHCHNH2COOHCH2CHNH2COOHCH2CHNH2COOHSS2生物化学第八章2.半胱氨酸与胱氨酸的代谢(1)半胱氨酸与胱氨酸的互变-2H68

第八章

蛋白质酶促降解和氨基酸代谢

第一节蛋白质的酶促降解

第二节

氨基酸的降解与转化第三节氨基酸的生物合成

生物化学第八章第八章

蛋白质酶促降解和氨基酸代谢69第一节蛋白质的酶促降解

一、蛋白质酶的种类和专一性

肽酶（Peptidase）

蛋白酶(Proteinase)二、细胞内蛋白质降解溶酶体途径:—无选择地降解蛋白质

泛肽（ubiguitin）途径:—给选择降解的蛋白质加以标记生物化学第八章第一节蛋白质的酶促降解

一、蛋白质酶的种类和专一性二、细70消化道内几种蛋白酶的专一性（Phe.Tyr.Trp）（Arg.Lys）（脂肪族）胰凝乳蛋白酶胃蛋白酶弹性蛋白酶羧肽酶胰蛋白酶氨肽酶羧肽酶（Phe.Trp）生物化学第八章消化道内几种蛋白酶的专一性（Phe.Tyr.Trp）（Arg71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(-aminoacylpeptidehydrolase)作用于多肽链的N-末端-羧肽水解酶(-carboxylpeptidehydrolase)作用于多肽链的C-末端3.4.14二羧肽水解酶(depeptidehydrolase)水解二肽生物化学第八章肽酶的种类和专一性编号名72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丝氨酸蛋白酶类活性中心含Ser3.4.2.33.4.2.4半胱氨酸蛋白酶活性中心含Cys天冬氨酸蛋白酶类活性中心含Asp,最适pH在5以下金属蛋白酶类活性中心含有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嗜热菌蛋白酶生物化学第八章蛋白酶的种类和专一性编号名称73蛋白质降解的泛肽途径E1-S-E1-SHE2-S-E1-SHE2-SHE2-SHATPAMP+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：泛肽载体蛋白

E3：泛肽-蛋白质连接酶（ubiquitin）生物化学第八章蛋白质降解的泛肽途径E1-S-E1-SHE2-S-E1-SH74第二节

氨基酸的降解与转化一、脱氨基作用二、脱羧基作用三、氨基酸分解产物的去向生物化学第八章第二节

氨基酸的降解与转化一、脱氨基作用生物化学第八章751、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α-酮酸的过程称为氧化脱氨基作用。主要有以下两种类型：

α-氨基酸

氨基酸氧化酶（FAD、FMN）α-酮酸

R-CH-COO-

NH+3

|

R-C-COO-+NH3O||H2O+O2H2O2

L-谷氨酸脱氢酶+H2O+NH3NAD(P)+NAD(P)H+H+COOHCH2CH2C=OCOOHCOOHCH2CH2CHNH2COOH一、脱氨基作用生物化学第八章1、氧化脱氨基作用氨基酸在酶的催化下脱去氨基生76氨基酸氧化脱氨的主要酶：*L-氨基酸氧化酶（活性低，分布于肝及肾脏，辅基为FMN）*D-氨基酸氧化酶（活性强，但体内D-氨基酸少，辅基为FAD）*L-谷氨酸脱氢酶

活性强，分布于肝、肾及脑组织

为变构酶，受ATP、ADP等调节，辅酶为NAD+或NADP+

专一性强，只作用于谷氨酸，催化的反应可逆生物化学第八章氨基酸氧化脱氨的主要酶：*L-氨基酸氧化酶（活性低，分布于772、转氨基作用

α-氨基酸1

R1-CH-COO-

NH+3

|α-酮酸1

R1-C-COO-O||

R2-C-COO-O||α-酮酸2

R2-CH-COO-

NH+3

|α-氨基酸2转氨酶（辅酶：磷酸吡哆醛）

在转氨酶的催化下，α-氨基酸的氨基转移到α-酮酸的酮基碳原子上，结果原来的α-氨基酸生成相应的α-酮酸，而原来的α-酮酸则形成了相应的α-氨基酸，这种作用称为转氨基作用或氨基移换作用。生物化学第八章2、转氨基作用α-氨基酸1R1-CH-COO-78-氨基酸磷酸吡哆醛醛亚胺酮亚胺磷酸吡哆胺磷酸吡哆醛的作用机理-酮酸互变异构生物化学第八章-氨基酸磷酸吡哆醛醛亚胺酮亚胺磷酸吡哆胺磷酸吡哆醛的作用机79谷丙转氨酶和谷草转氨酶谷丙转氨酶（GPT）谷草转氨酶(GOT)生物化学第八章谷丙转氨酶和谷草转氨酶谷丙转氨酶（GPT）谷草转氨酶(GOT80谷氨酰胺的生成和利用+NH2+H2OATPADP+Pi谷氨酰胺合成酶Mg2++2H谷氨酸合成酶生物化学第八章谷氨酰胺的生成和利用+NH2+H2OATP813、联合脱氨基作用

（1）概念（2）类型a、转氨酶与L-谷氨酸脱氢酶作用相偶联b、转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联

转氨基作用和氧化脱氨基作用联合进行的脱氨基作用方式。生物化学第八章3、联合脱氨基作用

（1）概念（2）类型a、转氨酶与L-谷氨82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+NADHα-酮酸α-氨基酸α-酮戊二酸L-谷氨酸生物化学第八章转氨酶与L-谷氨酸脱氢酶作用相偶联

转氨酶L-谷氨酸脱氢酶H83转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联

α-氨基酸α-酮酸α-酮戊二酸谷氨酸草酰乙酸天冬氨酸腺苷酰琥珀酸苹果酸延胡索酸腺苷酸次黄苷酸生物化学第八章转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联

α-氨基酸α-酮酸α-酮戊844、非氧化脱氨基作用（自学）

（1）直接脱氨基作用（2）还原脱氨基作用（3）水解脱氨基作用（4）脱水脱氨基作用（5）氧化还原脱氨基作用生物化学第八章4、非氧化脱氨基作用（自学）

（1）直接脱氨基作用生物化学第85二、氨基酸的脱羧基作用

1、概念3、脱羧产物的进一步转化（次生物质代谢）

氨基酸在脱羧酶的作用下脱掉羧基生成相应的一级胺类化合物的作用。脱羧酶的辅酶为磷酸吡哆醛。直接脱羧胺羟化脱羧羟胺

2、类型:生物化学第八章二、氨基酸的脱羧基作用

1、概念3、脱羧产物的进一步转化（次86三、氨基酸分解产物的去向

1、重新生成氨基酸2、谷氨酰胺和天冬酰氨的生成3、尿素的生成——尿素循环4、合成其他含N物质生物化学第八章三、氨基酸分解产物的去向

1、重新生成氨基酸2、谷氨酰胺和天871、谷氨酸的重新生成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。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。生物化学第八章1、谷氨酸的重新生成L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸+H2O-酮戊882.生成谷氨酰胺和天冬酰胺反应过程谷氨酸+NH3谷氨酰胺谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi谷氨酰胺酶在脑、肌肉合成谷氨酰胺，运输到肝和肾后再分解为氨和谷氨酸，从而进行解毒。生理意义谷氨酰胺是氨的解毒产物，也是氨的储存及运输形式。生物化学第八章2.生成谷氨酰胺和天冬酰胺反应过程谷氨酸+NH3893、尿素的生成

（1）概念（2）总反应和过程

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。NH3+CO2+3ATP+天冬氨酸+2H2ONH2-CO-NH2+

2ADP+2Pi+

AMP+PPi+延胡索酸生物化学第八章3、尿素的生成

（1）概念（2）总反应和过程90（一）尿素合成的主要器官：肝脏（二）尿素合成的鸟氨酸循环2分子氨与1分子CO2结合生成1分子尿素及1分子水CO2

2NH3（其中1分子来自于天冬氨酸*）

4ATP限速酶：精氨酸代琥珀酸合成酶•生理意义：是体内氨的主要去路,解氨毒的重要途径。生物化学第八章（一）尿素合成的主要器官：肝脏（二）尿素合成的鸟氨酸循环91鸟氨酸循环2ADP+PiCO2+NH3+H2O氨甲酰磷酸2ATPN-乙酰谷氨酸Pi鸟氨酸瓜氨酸精氨酸延胡索酸氨基酸草酰乙酸苹果酸α-酮戊二酸谷氨酸α-酮酸精氨酸代琥珀酸瓜氨酸天冬氨酸ATPAMP+PPi鸟氨酸尿素线粒体胞液生物化学第八章鸟氨酸循环2ADP+PiCO2+NH3+H2O氨甲酰92（1）氨甲酰磷酸的合成

CO2+NH3+H2O+2ATP氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ（N-乙酰谷氨酸，Mg2+）COH2NO~

PO32-+2ADP+Pi氨基甲酰磷酸反应在线粒体中进行生物化学第八章（1）氨甲酰磷酸的合成CO2+NH3+H2O93反应由氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ(carbamoylphosphatesynthetaseⅠ,CPS-Ⅰ)催化。N-乙酰谷氨酸为其激活剂，反应消耗2分子ATP。N-乙酰谷氨酸(AGA)生物化学第八章反应由氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ(carbamoylphosph94（2)瓜氨酸的合成鸟氨酸氨甲酰基转移酶H3PO4+氨基甲酰磷酸反应在线粒体中进行，瓜氨酸生成后进入胞液。生物化学第八章（2)瓜氨酸的合成鸟氨酸氨甲酰基转移酶H3PO4+氨基甲酰95(3)精氨酸的合成反应在胞液中进行。

精氨酸代琥珀酸合成酶ATPAMP+PPiH2OMg2++天冬氨酸精氨酸代琥珀酸生物化学第八章(3)精氨酸的合成反应在胞液中进行。精氨酸代琥珀酸合96精氨酸延胡索酸精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸代琥珀酸生物化学第八章精氨酸延胡索酸精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸代琥珀酸生物化学第八97(4)精氨酸水解生成尿素反应在胞液中进行尿素鸟氨酸精氨酸H2O生物化学第八章(4)精氨酸水解生成尿素反应在胞液中进行尿素鸟氨酸精氨酸H98鸟氨酸循环2ADP+PiCO2+NH3+H2O氨甲酰磷酸2ATPN-乙酰谷氨酸Pi鸟氨酸瓜氨酸精氨酸延胡索酸氨基酸草酰乙酸苹果酸α-酮戊二酸谷氨酸α-酮酸精氨酸代琥珀酸瓜氨酸天冬氨酸ATPAMP+PPi鸟氨酸尿素线粒体胞液生物化学第八章鸟氨酸循环2ADP+PiCO2+NH3+H2O氨甲酰99反应小结原料：2分子氨，一个来自于游离氨，另一个来自天冬氨酸。过程：先在线粒体中进行，再在胞液中进行。耗能：3个ATP，4个高能磷酸键。生物化学第八章反应小结原料：2分子氨，一个来自于游离氨，另一个来自天冬氨100生物化学第八章生物化学第八章101高氨血症和氨中毒血氨浓度升高称高氨血症(hyperammonemia)，常见于肝功能严重损伤时，尿素合成酶的遗传缺陷也可导致高氨血症。高氨血症时可引起脑功能障碍，称氨中毒(ammoniapoisoning)。生物化学第八章高氨血症和氨中毒血氨浓度升高称高氨血症(hyperamm102TCA↓

脑供能不足α-酮戊二酸谷氨酸谷氨酰胺NH3NH3

脑内α-酮戊二酸↓氨中毒的可能机制生物化学第八章TCA↓脑供能不足α-酮戊二酸谷氨酸谷氨酰胺NH3103四、α-酮酸的代谢（一）经氨基化生成新氨基酸（二）转变成糖及脂类氨基酸生糖及生酮性质的分类氨基酸生糖及生酮性质的分类甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、羟脯氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸类别氨基酸生糖氨基酸生酮氨基酸亮氨酸生糖兼生酮氨基酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、赖氨酸甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、羟脯氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸类别氨基酸生糖氨基酸生酮氨基酸亮氨酸生糖兼生酮氨基酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、、甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、羟脯氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸类别氨基酸生糖氨基酸生酮氨基酸亮氨酸生糖兼生酮氨基酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色类别氨基酸生糖氨基酸生酮氨基酸生糖兼生酮氨基酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸生物化学第八章四、α-酮酸的代谢（一）经氨基化生成新氨基酸（二）转变成糖及10420种aa的碳架可转化成7种物质：丙酮酸、乙酰CoA、乙酰乙酰CoA、α-酮戊二酸、琥珀酰CoA、延胡索酸、草酰乙酸。最后集中为5种物质进入TCA：乙酰CoA、α-酮戊二酸、琥珀酰CoA、延胡索酸、草酰乙酸。生物化学第八章20种aa的碳架可转化成7种物质：生物化学第八章105生物化学第八章生物化学第八章106第三节氨基酸的生物合成

一、生物固氮二、硝酸还原作用三、氨的同化四、氨基酸的生物合成生物化学第八章第三节氨基酸的生物合成一、生物固氮生物化学第八章107一、生物固氮

ATP酶活性：能催化ATP分解，从中获取能量推动电子向还原底物上转移。（2）作用机理：（3）特点：是一种多功能酶N2还原剂铁蛋白钼铁蛋白氧化还原酶：不仅能催化N2还原，还可催化N2O化合物等还原。（1）结构组成二聚体、含Fe和S

形成[Fe4S4]簇四聚体（α2β2）含Mo、Fe和S固N酶生物化学第八章一、生物固氮

ATP酶活性：能催化ATP分解，从中获取能108二、硝酸还原作用（2）硝酸还原酶(3)亚硝酸还原酶（1）硝酸还原作用的化学本质NH+4NO-32e-6e-硝酸还原酶亚硝酸还原酶NO-2生物化学第八章二、硝酸还原作用（2）硝酸还原酶(3)亚硝酸还原酶（1）109硝酸还原酶a、铁氧还蛋白——硝酸还原酶b、NAD(P)H-硝酸还原酶H2ONO-3+2Fd还原态+2H+NO-2+2Fd氧化态++NAD(P)H+H+NO-2+NAD(P)++H2ONO3-生物化学第八章硝酸还原酶a、铁氧还蛋白——硝酸还原酶b、NAD(P)H-硝110亚硝酸还原酶2H2Oa、铁氧还蛋白——亚硝酸还原酶NO-2+6Fd还原态+8H+NH+4+6Fd氧化态+2H2Ob、NAD(P)H——亚硝酸还原酶NO-2+3NAD(P)H+NH+4+3NAD(P)++5H+生物化学第八章亚硝酸还原酶2H2Oa、铁氧还蛋白——亚硝酸还原酶NO-2+111三、氨的同化1、谷氨酸的形成途径2、氨甲酰磷酸的生成生物化学第八章三、氨的同化1、谷氨酸的形成途径2、氨甲酰磷酸的生成生物化学112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：四、氨基酸的生物合成生物化学第八章必需氨基酸的概念：

Thr、Val、Leu、Ile、Met、113二十种氨基酸的生物合成概况

谷氨酸族天冬氨酸族丙氨酸族丝氨酸族His和芳香族生物化学第八章二十种氨基酸的生物合成概况

谷氨酸族天冬氨酸族丙氨酸族丝氨酸114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+PEPPhe、Tyr、Trp生物化学第八章氨基酸生物合成的分族情况（1）丙氨酸族生物化学第八章115（一）提供一碳基团（单位）氨基酸的代谢一碳基团的定义1.概述

某些氨基酸代谢过程中产生的只含有一个碳原子的基团，称为一碳单位(onecarbonunit)。

五、个别氨基酸的代谢生物化学第八章（一）提供一碳基团（单位）氨基酸的代谢一碳基团的定义1.概述116一碳基团

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

一碳基团和氨基酸代谢-CH=NH亚氨甲基H-CO-甲酰基-CH2OH甲醇基-CH=次甲基-CH2-亚甲基-CH3甲基生物化学第八章一碳基团在代谢过程中，某些化合物（如氨基酸）117叶酸和四氢叶酸（FH4或THFA）生物化学第八章叶酸和四氢叶酸（FH4或THFA）生物化学第八章118FH4携带一碳单位的形式

（一碳单位通常是结合在FH4分子的N5、N10位上）N5—CH3—FH4N5、N10—CH2—FH4N5、N10=CH—FH4N10—CHO—FH4N5—CH=NH—FH4生物化学第八章FH4携带一碳单位的形式（一碳单位通常是结合在FH4119一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第八章一碳基团的来源与转变S-腺苷蛋氨酸N5-CH3-FH4N5120一碳单位的生理功用*参与嘌呤、嘧啶核苷酸及蛋氨酸等的合成。将氨基酸与核苷酸代谢密切相连。*一碳单位代谢障碍会影响DNA、蛋白质的合成，引起巨幼红细胞性贫血。*磺胺类药及氨甲喋呤等是通过影响一碳单位代谢及核苷酸合成而发挥药理作用。*参与许多物质的甲基化过程。生物化学第八章一碳单位的生理功用*参与嘌呤、