生物化學第八章課件

1、 第八章 蛋白質(zhì)酶促降解和氨基酸代謝 第一節(jié) 蛋白質(zhì)的酶促降解 第二節(jié)氨基酸的降解與轉(zhuǎn)化第三節(jié) 氨基酸的生物合成 生物化學第八章第一節(jié) 蛋白質(zhì)的酶促降解一、蛋白質(zhì)酶的種類和專一性 肽酶（Peptidase） 蛋白酶(Proteinase)二、細胞內(nèi)蛋白質(zhì)降解 溶酶體途徑: 無選擇地降解蛋白質(zhì) 泛肽（ubiguitin）途徑: 給選擇降解的蛋白質(zhì)加以標記生物化學第八章消化道內(nèi)幾種蛋白酶的專一性（Phe.Tyr.Trp）（Arg.Lys）（脂肪族）胰凝乳蛋白酶胃蛋白酶彈性蛋白酶羧肽酶胰蛋白酶氨肽酶羧肽酶（Phe. Trp）生物化學第八章肽酶的種類和專一性編號 名 稱 作 用 特 征3.4.113.

2、4.13-氨酰肽水解酶(-aminoacyl peptide hydrolase)作用于多肽鏈的N-末端-羧肽水解酶(-carboxyl peptide hydrolase)作用于多肽鏈的C-末端3.4.14二羧肽水解酶(depeptide hydrolase)水解二肽生物化學第八章蛋白酶的種類和專一性編號 名 稱 作用特征 實例3.4.2.13.4.2.2絲氨酸蛋白酶類活性中心含Ser3.4.2.33.4.2.4半胱氨酸蛋白酶活性中心含Cys天冬氨酸蛋白酶類活性中心含Asp,最適pH在5以下金屬蛋白酶類活性中心含有Zn2+ 、 Mg2+等金屬胰凝乳蛋白酶胰蛋白酶凝血酶木瓜蛋白酶無花果蛋白酶菠

3、蘿酶胃蛋白酶凝乳酶嗜熱菌蛋白酶生物化學第八章蛋白質(zhì)降解的泛肽途徑E1-S-E1-SHE2-S-E1-SHE2-SHE2-SHATP AMP+PPiE3多泛肽化蛋白ATP26S蛋白酶體20S蛋白酶體ATP19S調(diào)節(jié)亞基去折疊水解E1：泛肽激活酶 E2：泛肽載體蛋白 E3：泛肽-蛋白質(zhì)連接酶（ubiquitin）生物化學第八章第二節(jié)氨基酸的降解與轉(zhuǎn)化一、脫氨基作用二、脫羧基作用三、氨基酸分解產(chǎn)物的去向生物化學第八章1、氧化脫氨基作用 氨基酸在酶的催化下脫去氨基生成相應的-酮酸的過程稱為氧化脫氨基作用。主要有以下兩種類型： -氨基酸 氨基酸氧化酶（FAD、FMN）-酮酸 R-CH-COO- NH+3

4、 | R-C-COO-+NH3 O|H2O+O2H2O2 L-谷氨酸脫氫酶+ H2O+ NH3NAD(P)+NAD(P)H+H+COOHCH2CH2C=OCOOHCOOHCH2CH2CH NH2COOH一、脫氨基作用生物化學第八章氨基酸氧化脫氨的主要酶：* L-氨基酸氧化酶（活性低，分布于肝及 腎臟，輔基為FMN）* D-氨基酸氧化酶（活性強，但體內(nèi)D-氨基酸少，輔基為FAD）* L-谷氨酸脫氫酶 活性強，分布于肝、腎及腦組織 為變構(gòu)酶，受ATP、ADP等調(diào)節(jié)， 輔酶為NAD+或NADP+ 專一性強，只作用于谷氨酸，催化 的反應可逆生物化學第八章2、轉(zhuǎn)氨基作用 -氨基酸1 R1-CH-COO-

5、 NH+3 |-酮酸1 R1-C-COO- O| R2-C-COO- O|-酮酸2 R2-CH-COO- NH+3 |-氨基酸2轉(zhuǎn)氨酶（輔酶：磷酸吡哆醛） 在轉(zhuǎn)氨酶的催化下， -氨基酸的氨基轉(zhuǎn)移到-酮酸的酮基碳原子上，結(jié)果原來的-氨基酸生成相應的-酮酸，而原來的-酮酸則形成了相應的-氨基酸，這種作用稱為轉(zhuǎn)氨基作用或氨基移換作用。生物化學第八章-氨基酸磷酸吡哆醛醛亞胺酮亞胺磷酸吡哆胺磷酸吡哆醛的作用機理-酮酸互變異構(gòu)生物化學第八章谷丙轉(zhuǎn)氨酶和谷草轉(zhuǎn)氨酶谷丙轉(zhuǎn)氨酶（GPT）谷草轉(zhuǎn)氨酶(GOT)生物化學第八章谷氨酰胺的生成和利用+NH2+H2OATP ADP+Pi谷氨酰胺合成酶Mg2+2H谷氨酸合成

6、酶生物化學第八章3、聯(lián)合脫氨基作用（1）概念（2）類型a、轉(zhuǎn)氨酶與L-谷氨酸脫氫酶作用相偶聯(lián)b、轉(zhuǎn)氨基作用與嘌呤核苷酸循環(huán)相偶聯(lián) 轉(zhuǎn)氨基作用和氧化脫氨基作用聯(lián)合進行的脫氨基作用方式。生物化學第八章轉(zhuǎn)氨酶與L-谷氨酸脫氫酶作用相偶聯(lián)轉(zhuǎn)氨酶L-谷氨酸脫氫酶H20+NAD+NH3+NADH-酮酸-氨基酸-酮戊二酸L-谷氨酸生物化學第八章轉(zhuǎn)氨基作用與嘌呤核苷酸循環(huán)相偶聯(lián)-氨基酸-酮酸-酮戊二酸谷氨酸草酰乙酸天冬氨酸腺苷酰琥珀酸蘋果酸延胡索酸腺苷酸次黃苷酸生物化學第八章4、非氧化脫氨基作用（自學）（1）直接脫氨基作用（2）還原脫氨基作用（3）水解脫氨基作用（4）脫水脫氨基作用（5）氧化還原脫氨基作用生物

7、化學第八章二、氨基酸的脫羧基作用1、概念3、脫羧產(chǎn)物的進一步轉(zhuǎn)化（次生物質(zhì)代謝） 氨基酸在脫羧酶的作用下脫掉羧基生成相應的一級胺類化合物的作用。脫羧酶的輔酶為磷酸吡哆醛。直接脫羧 胺羥化脫羧 羥胺 2、類型:生物化學第八章三、氨基酸分解產(chǎn)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、尿素的生成尿素循環(huán)4、合成其他含N物質(zhì)生物化學第八章1、谷氨酸的重新生成L-谷氨酸脫氫酶谷氨酸+ H2O-酮戊二 酸+ NH3NAD（P）+NAD（P）H谷氨酸+丙酮酸-酮戊二 酸+ 丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶 在大腦中發(fā)生上述反應，大量消耗了-酮戊二 酸和NADPH，引起中毒癥狀。 在肌肉中，可利用這一反應生成的谷

8、氨酸的轉(zhuǎn)氨基作用，生成丙氨酸，將氨轉(zhuǎn)運到肝臟中去。生物化學第八章2. 生成谷氨酰胺和天冬酰胺反應過程谷氨酸 + NH3谷氨酰胺谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi谷氨酰胺酶在腦、肌肉合成谷氨酰胺，運輸?shù)礁魏湍I后再分解為氨和谷氨酸，從而進行解毒。生理意義谷氨酰胺是氨的解毒產(chǎn)物，也是氨的儲存及運輸形式。 生物化學第八章3、尿 素 的 生 成（1）概念（2）總反應和過程 在排尿動物體內(nèi)由NH3合成 尿素是在肝臟中通過一個循環(huán)機制完成的，這一個循環(huán)稱為尿素循環(huán)。NH3+CO2+3ATP+天冬氨酸+2H2O NH2-CO-NH2 + 2ADP +2Pi+ AMP +PPi+延胡索酸生物化學第八章（一） 尿素

9、合成的主要器官：肝臟（二） 尿素合成的鳥氨酸循環(huán)2分子氨與1分子CO2結(jié)合生成1分子尿素及1分子水 CO2 2NH3（其中1分子來自于天冬氨酸*） 4ATP限速酶：精氨酸代琥珀酸合成酶生理意義：是體內(nèi)氨的主要去路, 解氨毒的重要途徑。生物化學第八章鳥氨酸循環(huán)2ADP+PiCO2 + NH3 + H2O氨甲酰磷酸2ATPN-乙酰谷氨酸Pi鳥氨酸瓜氨酸精氨酸延胡索酸氨基酸草酰乙酸蘋果酸-酮戊 二酸谷氨酸-酮酸精氨酸代 琥珀酸瓜氨酸天冬氨酸ATPAMP + PPi鳥氨酸尿素線粒體胞 液生物化學第八章（1） 氨甲酰磷酸的合成 CO2 + NH3 + H2O + 2ATP氨基甲酰磷酸合成酶（N-乙酰谷氨

10、酸，Mg2+）COH2NO PO32-+ 2ADP + Pi氨基甲酰磷酸反應在線粒體中進行生物化學第八章反應由氨基甲酰磷酸合成酶(carbamoyl phosphate synthetase, CPS-)催化。N-乙酰谷氨酸為其激活劑，反應消耗2分子ATP。N-乙酰谷氨酸(AGA)生物化學第八章（2) 瓜氨酸的合成鳥氨酸氨甲?；D(zhuǎn)移酶H3PO4+氨基甲酰磷酸反應在線粒體中進行，瓜氨酸生成后進入胞液。生物化學第八章(3) 精氨酸的合成反應在胞液中進行。 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學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

11、學第八章(4) 精氨酸水解生成尿素反應在胞液中進行尿素鳥氨酸精氨酸H2O生物化學第八章鳥氨酸循環(huán)2ADP+PiCO2 + NH3 + H2O氨甲酰磷酸2ATPN-乙酰谷氨酸Pi鳥氨酸瓜氨酸精氨酸延胡索酸氨基酸草酰乙酸蘋果酸-酮戊 二酸谷氨酸-酮酸精氨酸代 琥珀酸瓜氨酸天冬氨酸ATPAMP + PPi鳥氨酸尿素線粒體胞 液生物化學第八章反應小結(jié)原料：2 分子氨，一個來自于游離氨，另一個來自天冬氨酸。過程：先在線粒體中進行，再在胞液中進行。耗能：3 個ATP，4 個高能磷酸鍵。生物化學第八章生物化學第八章高氨血癥和氨中毒血氨濃度升高稱高氨血癥 ( hyperammonemia)，常見于肝功能嚴重損

12、傷時，尿素合成酶的遺傳缺陷也可導致高氨血癥。高氨血癥時可引起腦功能障礙，稱氨中毒(ammonia poisoning)。生物化學第八章TCA 腦供能不足-酮戊二酸谷氨酸谷氨酰胺NH3NH3 腦內(nèi) -酮戊二酸氨中毒的可能機制生物化學第八章四、-酮酸的代謝（一）經(jīng)氨基化生成新氨基酸（二）轉(zhuǎn)變成糖及脂類氨基酸生糖及生酮性質(zhì)的分類氨基酸生糖及生酮性質(zhì)的分類甘氨酸、絲氨酸、纈氨酸、組氨酸、精氨酸、羥脯氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸類別氨基酸生糖氨基酸生酮氨基酸亮氨酸生糖兼生酮氨基酸異亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、賴氨酸甘氨酸、絲氨酸、纈氨酸、組氨酸、精氨

13、酸、羥脯氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸類別氨基酸生糖氨基酸生酮氨基酸亮氨酸生糖兼生酮氨基酸異亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、甘氨酸、絲氨酸、纈氨酸、組氨酸、精氨酸、羥脯氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸類別氨基酸生糖氨基酸生酮氨基酸亮氨酸生糖兼生酮氨基酸異亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色類別氨基酸生糖氨基酸生酮氨基酸生糖兼生酮氨基酸異亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、蘇氨酸生物化學第八章20種aa的碳架可轉(zhuǎn)化成7種物質(zhì)：丙酮酸、乙酰CoA、乙酰乙酰CoA、-酮戊二酸、琥珀酰CoA、延胡索酸、草酰乙酸。最后集中為5種物質(zhì)進入T

14、CA：乙酰CoA、-酮戊二酸、琥珀酰CoA、延胡索酸、草酰乙酸。生物化學第八章生物化學第八章第三節(jié) 氨基酸的生物合成 一、生物固氮二、硝酸還原作用三、氨的同化四、氨基酸的生物合成生物化學第八章一、生物固氮 ATP酶活性：能催化ATP分解，從中獲取能量推動電子向還原底物上轉(zhuǎn)移。（2）作用機理：（3）特點：是一種多功能酶N2還原劑鐵蛋白鉬鐵蛋白 氧化還原酶：不僅能催化N2還原，還可催化N2O化合物等還原。（1）結(jié)構(gòu)組成二聚體、含F(xiàn)e和S 形成Fe4S4簇 四聚體（22） 含Mo、Fe和S固 N 酶生物化學第八章二、硝酸還原作用（2）硝酸還原酶(3) 亞硝酸還原酶（1）硝酸還原作用的化學本質(zhì)NH+4

15、NO-32e-6e-硝酸還原酶亞硝酸還原酶NO-2生物化學第八章硝酸還原酶a、鐵氧還蛋白硝酸還原酶b、NAD(P)H-硝酸還原酶H2ONO-3+2Fd還原態(tài)+2H+NO-2+2Fd氧化態(tài)+NAD(P)H+H+NO-2+NAD(P)+H2ONO3-生物化學第八章亞硝酸還原酶2H2Oa、鐵氧還蛋白亞硝酸還原酶NO-2+6Fd還原態(tài)+8H+NH+4+6Fd氧化態(tài)+2H2Ob、NAD(P)H亞硝酸還原酶NO-2+3NAD(P)H+NH+4+3NAD(P)+5H+生物化學第八章三、氨的同化1、谷氨酸的形成途徑2、氨甲酰磷酸的生成生物化學第八章必需氨基酸的概念：Thr、Val、Leu、Ile、Met、Ly

16、s、Phe、Trp (His、 Arg) 凡是機體不能自己合成，必需來自外界的氨基酸，稱為必需氨基酸。 人的必需氨基酸：四、氨基酸的生物合成生物化學第八章二十種氨基酸的生物合成概況谷氨酸族天冬氨酸族丙氨酸族絲氨酸族His 和芳香族生物化學第八章氨基酸生物合成的分族情況（1）丙氨酸族 丙酮酸 Ala、Val、Leu（2）絲氨酸族 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）組氨酸和芳香氨基酸族 磷酸核糖 His 磷酸赤蘚糖+PEP Phe、Tyr、Trp生物化學第

17、八章（一）提供一碳基團（單位）氨基酸的代謝一碳基團的定義1.概述 某些氨基酸代謝過程中產(chǎn)生的只含有一個碳原子的基團，稱為一碳單位(one carbon unit)。 五、個別氨基酸的代謝生物化學第八章一碳基團 在代謝過程中，某些化合物（如氨基酸）可以分解產(chǎn)生具有一個碳原子的基團（不包括CO2），稱為一碳基團，一碳基團的轉(zhuǎn)移除了和許多氨基酸的代謝直接有關(guān)外，還參與嘌呤和胸腺嘧啶及磷脂的生物合成。 一碳基團的轉(zhuǎn)移由相應的一碳基團轉(zhuǎn)移酶催化，其輔酶為FH4 一碳基團和氨基酸代謝-CH=NH 亞氨甲基H-CO- 甲酰基-CH2OH 甲醇基-CH= 次甲基-CH2- 亞甲基-CH3 甲基生物化學第八章葉

18、酸和四氫葉酸（FH4或THFA）生物化學第八章 FH4攜帶一碳單位的形式 （一碳單位通常是結(jié)合在FH4分子的N5、N10位上）N5CH3FH4N5、N10CH2FH4N5、N10=CHFH4N10CHOFH4N5CH=NHFH4生物化學第八章一碳基團的來源與轉(zhuǎn)變S-腺苷蛋氨酸N5-CH3-FH4N5 ，N10 - CH2-FH4N5， N10 = CH-FH4 N10 -CHO-FH4N5 ， N10 -CH2-FH4還原酶N5 ， N10 -CH2-FH4脫氫酶環(huán)水化酶 絲氨酸 組氨酸苷氨酸參與 甲基化反應為胸腺嘧啶合成提供甲基參與嘌呤合成FH4FH4FH4 HCOOHH2ONAD+NDAH

19、+H+NAD+NDAH+H+H+參與嘌呤合成生物化學第八章一碳單位的生理功用*參與嘌呤、嘧啶核苷酸及蛋氨酸等的合成。將氨基酸與核苷酸代謝密切相連。* 一碳單位代謝障礙會影響DNA、蛋白 質(zhì)的合成，引起巨幼紅細胞性貧血。* 磺胺類藥及氨甲喋呤等是通過影響一碳 單位代謝及核苷酸合成而發(fā)揮藥理作用。*參與許多物質(zhì)的甲基化過程。生物化學第八章(二)芳香族氨基酸的代謝芳香族氨基酸 苯丙氨酸 酪氨酸 色氨酸生物化學第八章1.苯丙氨酸和酪氨酸的代謝苯丙氨酸 + O2酪氨酸 + H2O苯丙氨酸羥化酶四氫生物蝶呤二氫生物蝶呤NADPH+H+NADP+此反應為苯丙氨酸的主要代謝途徑。生物化學第八章(1)兒茶酚胺(catecholamine)與黑色素(melanin)的合成生物化學第八章帕金森病(Parkinson disease)患者多巴胺生成減少。在黑色素細胞中，酪氨酸可經(jīng)酪氨酸酶等催化合成黑色素。人體缺乏酪氨酸酶，黑色素合成障礙，皮膚、毛發(fā)等發(fā)白，稱為白化病(albinism)。生物化學第八章(2)酪氨酸的分解代謝 體內(nèi)代謝尿黑酸的酶先天缺陷時，尿黑酸分解受阻，可出現(xiàn)尿黑酸癥。生物化學第八章(3)苯酮酸尿癥(phenyl keronuria, PKU) 體內(nèi)苯丙氨酸羥化酶缺陷，苯丙氨酸不能正常轉(zhuǎn)變?yōu)槔野彼?，苯丙氨酸?jīng)轉(zhuǎn)氨基作用生成苯丙酮酸、苯乙酸等，