生物化学蛋白质和氨基酸的代谢

生物化学蛋白质和氨基酸的代谢第一页，共五十七页，编辑于2023年，星期日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)水解二肽第二页，共五十七页，编辑于2023年，星期日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(serinepritelnase)活性中心含Ser3、4、2、33、4、2、4硫醇蛋白酶类(Thiolpritelnase)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第三页，共五十七页，编辑于2023年，星期日二、氨基酸的分解与转化

（二）、氨基酸的脱羧基作用（三）、氨基酸分解产物的转化（一）、氨基酸的脱氨基作用第四页，共五十七页，编辑于2023年，星期日（一）氨基酸的脱氨基作用

1、氧化脱氨基作用

2、转氨基作用；脱酰氨基作用3、联合脱氨基作用第五页，共五十七页，编辑于2023年，星期日1、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（oxidativedeamination）。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-谷氨酸脱氢酶谷氨酸+H2O-酮戊二

酸+NH3NAD（P）+NAD（P）H

氨基酸氧化酶（D\L）第六页，共五十七页，编辑于2023年，星期日

在转氨酶（transaminase）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。2、转氨基作用（除Lys、Thr）第七页，共五十七页，编辑于2023年，星期日

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）第八页，共五十七页，编辑于2023年，星期日谷丙转氨酶和谷草转氨酶谷丙转氨酶（GPT）谷草转氨酶(GOT)第九页，共五十七页，编辑于2023年，星期日3脱酰氨基作用谷氨酰胺＋H2O

谷氨酸＋NH3谷氨酰胺酶天冬酰胺＋H2O天冬氨酸＋NH3天冬酰胺酶第十页，共五十七页，编辑于2023年，星期日4、联合脱氨基作用

（1）概念（2）类型转氨酶与L-谷氨酸脱氢酶作用相偶联

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。第十一页，共五十七页，编辑于2023年，星期日转氨酶与L-谷氨酸脱氢酶作用相偶联

转氨酶L-谷氨酸脱氢酶H2O+NAD+NH3+NADHα-酮酸α-氨基酸α-酮戊二酸L-谷氨酸第十二页，共五十七页，编辑于2023年，星期日（三）氨基酸的脱羧基作用

1、概念

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:第十三页，共五十七页，编辑于2023年，星期日直接脱羧：谷氨酸γ-氨基丁酸天冬氨酸β-丙氨酸组氨酸组胺胺

精氨酸精胺（精脒）第十四页，共五十七页，编辑于2023年，星期日知识拓展：

精胺与精脒是调节细胞生长的重要物质。凡生长旺盛的组织（胚胎、再生肝及癌瘤组织）多胺含量有所增加。推测其具有促进核酸及蛋白质合成的作用。故临床测定癌瘤病人血、尿多胺含量作为观察病情和辅助诊断癌症的生化指标之一。第十五页，共五十七页，编辑于2023年，星期日

羟化脱羧：酪氨酸多巴多巴胺＋CO2酪氨酸酶多巴脱羧酶½O2

在黑色素细胞内，酪氨酸在酪氨酸酶的作用下生成多巴，多巴进一步转变为多巴醌，多巴醌可生成吲哚-5，6-醌，后者聚合生成黑色素。酪氨酸酶缺乏，黑色素合成障碍，患者皮肤、头发等呈白色，称为白化病。第十六页，共五十七页，编辑于2023年，星期日（四）、氨基酸分解产物的转化CO2；NH3；α-酮酸；胺？第十七页，共五十七页，编辑于2023年，星期日1、氨的代谢转变（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物质第十八页，共五十七页，编辑于2023年，星期日谷氨酰胺的生成和利用+NH2+H2OATPADP+Pi谷氨酰胺合成酶Mg2+第十九页，共五十七页，编辑于2023年，星期日尿素的生成

a、概念总反应和过程

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。第二十页，共五十七页，编辑于2023年，星期日鸟氨酸循环——尿素的合成

合成部位：

肝是合成尿素的主要器官。

尿素合成的过程：

尿素是由氨、CO2、ATP在多种酶的催化下，经鸟氨酸循环合成。第二十一页，共五十七页，编辑于2023年，星期日1）氨基甲酰磷酸的合成：

部位：在肝细胞的线粒体中进行原料：氨、CO2、H2O、Mg2+、ATP、N-乙酰谷氨酸酶：氨基甲酰磷酸合成酶I（CPS-Ⅰ）

N-乙酰谷氨酸是CPS-I的变构激活剂。产物：氨基甲酰磷酸。CO2+H2O+NH3+2ATPP~O-C-NH2+2ADP+Pi

氨甲酰磷酸合成酶IO第二十二页，共五十七页，编辑于2023年，星期日2）瓜氨酸的合成：

部位：线粒体酶：鸟氨酸氨基甲酰转移酶反应：氨基甲酰磷酸与鸟氨酸合成瓜氨酸

生成的瓜氨酸出线粒体，进入胞液。L－鸟氨酸＋氨甲酰磷酸瓜氨酸＋磷酸鸟氨酸转氨甲酰酶第二十三页，共五十七页，编辑于2023年，星期日部位：胞液反应：由瓜氨酸生成精氨酸包括两步反应3)精氨酸的合成：

1.瓜氨酸与天冬氨酸在精氨酸代琥珀酸合成酶的下，消耗ATP生成精氨酸代琥珀酸。

2.精氨酸代琥珀酸在精氨酸代琥珀酸裂解酶的催化下生成精氨酸和延胡索酸。第二十四页，共五十七页，编辑于2023年，星期日ATPH2OAMPPPi精氨酸代琥珀酸合成酶+天冬氨酸+COOHCHNH2CH2COOH瓜氨酸(CH2)3CHNH2COOHNHCONH2精氨酸代琥珀酸N(CH2)3CHNH2COOHNHCNH2CHCOOHCH2COOH第二十五页，共五十七页，编辑于2023年，星期日精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸延胡索酸CHNH(CH2)3CHNH2COOHNHCNH2+CHCOOHCOOH精氨酸代琥珀酸N(CH2)3CHNH2COOHNHCNH2CHCOOHCH2COOH第二十六页，共五十七页，编辑于2023年，星期日4）精氨酸水解生成尿素：

部位：胞液

酶：

精氨酸酶

反应：精氨酸水解生成尿素和鸟氨酸鸟氨酸转运进入线粒体再参与鸟氨酸循环。NH(CH2)3CHNH2COOHNHCNH2精氨酸精氨酸酶H2O尿素CNH2ONH2鸟氨酸(CH2)3CHNH2COOHNH2+第二十七页，共五十七页，编辑于2023年，星期日NH3+CO2+H2O氨基甲酰磷酸2ATP2ADP+Pi鸟氨酸Pi瓜氨酸鸟氨酸精氨酸代琥珀酸瓜氨酸ATPAMP+PPi天冬氨酸精氨酸延胡索酸苹果酸草酰乙酸谷氨酸-酮戊二酸氨基酸-酮酸线粒体胞液尿素H2O鸟氨酸循环第二十八页，共五十七页，编辑于2023年，星期日鸟氨酸循环氨基酸谷氨酸谷氨酸氨甲酰磷酸鸟氨酸瓜氨酸瓜氨酸精氨琥珀酸鸟氨酸精氨酸延胡索酸草酰乙酸氨基酸谷氨酸-酮戊二酸天冬氨酸ATPAMP+PPiH2O2ATP+CO2+NH3+H2O2ADP+Pi基质线粒体胞液NH2-C-NH2O尿素第二十九页，共五十七页，编辑于2023年，星期日NH2-C-NH2O？NH3+CO2+3ATP+天冬氨酸+2H2ONH2-CO-NH2+

2ADP+2+

AMP+PPi+延胡索酸第三十页，共五十七页，编辑于2023年，星期日主要器官：肝脏CO2

2NH3（其中1分子来自于天冬氨酸）3个ATP的4个高能磷酸键生理意义：是体内氨的主要去路，解氨毒的重要途径。总反应方程式：尿素+2ADP+AMP+4Pi原料：（合成1分子尿素)2NH3+CO2+3ATP+3H2O小结第三十一页，共五十七页，编辑于2023年，星期日2、氨基酸碳骨架（α-酮酸）的代谢途径（1）再氨基化生成氨基酸（2）转变成糖或脂肪生糖氨基酸和生酮氨基酸（3）氧化成CO2和H2O第三十二页，共五十七页，编辑于2023年，星期日如谷氨酸的重新生成L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸+H2O-酮戊二酸+NH3NAD（P）+NAD（P）H第三十三页，共五十七页，编辑于2023年，星期日类别氨基酸生糖氨基酸甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、半胱氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、天冬氨酸、天冬酰胺、蛋氨酸生酮氨基酸亮氨酸、赖氨酸生糖兼生酮氨基酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸生糖和生酮氨基酸分类第三十四页，共五十七页，编辑于2023年，星期日氨基酸碳骨架进入三羧酸循环的途径

草酰乙酸磷酸烯醇式丙酮酸酸-酮戊二酸天冬氨酸天冬酰氨丙酮酸延胡索酸琥珀酰CoA乙酰CoA乙酰乙酰CoA苯丙氨酸酪氨酸亮氨酸赖氨酸色氨酸丙氨酸苏氨酸甘氨酸丝氨酸半胱氨酸谷氨酸谷氨酰胺精氨酸组氨酸脯氨酸异亮氨酸亮氨酸缬氨酸苯丙氨酸酪氨酸天冬氨酸异亮氨酸甲硫氨酸缬氨酸葡萄糖柠檬酸第三十五页，共五十七页，编辑于2023年，星期日3胺的转变氧化：在胺氧化酶的作用下氧化成醛，再在醛氧化酶的作用下氧化成酸。转化：转变为生物碱、生长刺激剂或其他含氮活性化合物。第三十六页，共五十七页，编辑于2023年，星期日三、氨基酸的生物合成（四）、氨基酸与一碳基团代谢（一）、生物固氮（自学）（三）、氨基酸的生物合成（二）、氨的同化第三十七页，共五十七页，编辑于2023年，星期日（一）生物固氮1、生物固N的化学本质2、固N酶3、固N条件第三十八页，共五十七页，编辑于2023年，星期日

将空气中的N2还原为氨称之生物固氮（biologicalnitrogenfixation）。

生物圈中的大多数固氮工作都是靠少数几种能够合成复杂的固氮酶的微生物和藻类进行的。固氮酶是个多亚基蛋白质，它可以催化N2转化为两分子的NH3。固氮酶存在于与许多植物，例如大豆、蚕豆、豌豆、苜蓿和红花草等豆科植物的根瘤共生的根瘤菌（Rhizobium）。N2也可以被生活在土壤中的某些细菌固定。第三十九页，共五十七页，编辑于2023年，星期日

生物固N的化学本质

3H26e-2NH3N2+生物固氮的意义？第四十页，共五十七页，编辑于2023年，星期日固N酶

（1）结构组成铁蛋白：二聚体、含Fe和S，形成[Fe4S4]簇

钼铁蛋白：四聚体（α2β2），含Mo、Fe和S

第四十一页，共五十七页，编辑于2023年，星期日b、ATP酶活性：能催化ATP分解，每传递两个电子消耗4－5个ATP,从中获取能量推动电子向还原底物上转移。a、氧化还原酶：不仅能催化N2还原，还可催化N2O，乙烯等化合物还原。（2）特点：是一种多功能酶c、固氮酶催化的放氢反应：

2H3O++2e2H2O+H2第四十二页，共五十七页，编辑于2023年，星期日固N条件（1）需要高电位还原电子供体：还原态铁氧还蛋白（2）更多的ATP供能：（3）厌氧环境：由于两个金属蛋白对O2高度敏感，与氧接触就会失活第四十三页，共五十七页，编辑于2023年，星期日硝酸还原作用（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第四十四页，共五十七页，编辑于2023年，星期日硝酸还原酶（nitratereductaseNRase）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-第四十五页，共五十七页，编辑于2023年，星期日亚硝酸还原酶(nitritereductase)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+第四十六页，共五十七页，编辑于2023年，星期日（二）氨的同化1、谷氨酸的形成途径2、氨甲酰磷酸的生成第四十七页，共五十七页，编辑于2023年，星期日1谷氨酸合成途径1）谷氨酸脱氢酶途径

L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸+H2O-酮戊二

酸+NH3NAD（P）+NAD（P）H第四十八页，共五十七页，编辑于2023年，星期日谷氨酸合成酶2）谷氨酸合成酶途径谷氨酸＋NH3＋ATP谷氨酰胺＋ADP+Pi+H2O谷氨酰胺合成酶NAD(P)H+2H+NAD(P)第四十九页，共五十七页，编辑于2023年，星期日2、氨甲酰磷酸的生成1)氨甲酰激酶催化NH3+CO2+ATP氨甲酰磷酸＋ADPMg2+2)氨甲酰磷酸合成酶催化NH3+CO2+2ATP氨甲酰磷酸＋2ADP＋PiMg2+第五十页，共五十七页，编辑于2023年，星期日（三）氨基酸的生物合成

第五十一页，共五十七页，编辑于2023年，星期日个别氨基酸合成根据碳架来源分族Glu族:谷（2），脯，精－－α－酮戊二酸Asp族：天冬(2)，赖，苏，蛋，异亮－草酰乙酸Ala族：丙，缬，亮－－丙酮酸Ser族：丝，甘，半胱－－3－磷酸甘油酸芳香族:色，苯丙，酪－4磷酸赤藓糖，PEP(ATP)His:PRPP—磷酸核糖焦磷酸第五十二页，共