高中生物奧賽課件-生物化學(xué)-3蛋白質(zhì)的代謝

1、蛋白質(zhì)的代謝新海高級(jí)中學(xué) 竇勇兵網(wǎng)址:Http:/ 蛋白質(zhì)的酶促降解及氨基酸代謝 本章著重討論蛋白質(zhì)在機(jī)體內(nèi)的降解，以及氨基酸的分解和合成的共同代謝途徑。返回思考第一節(jié) 蛋白質(zhì)的酶促降解第二節(jié) 氨基酸的分解第三節(jié) 氨基酸分解產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化第四節(jié) 氨的同化及氨基酸的生物合成第一節(jié) 蛋白質(zhì)的酶促降解一、蛋白質(zhì)酶的種類(lèi)和專(zhuān)一性 肽酶Peptidase 蛋白酶(Proteinase)二、細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)降解 溶酶體途徑: 無(wú)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(biāo)記肽酶的種類(lèi)和專(zhuān)一性編號(hào) 名 稱(chēng) 作 用 特 征3、4、113、4、13-氨酰肽水解酶(-aminoacyl pep

2、tide 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)水解二肽蛋白酶的種類(lèi)和專(zhuān)一性編號(hào) 名 稱(chēng) 作用特征 實(shí)例3、4、2、13、4、2、2絲氨酸蛋白酶類(lèi)(serine pritelnase)活性中心含Ser3、4、2、33、4、2、4硫醇蛋白酶類(lèi)(Thiol pritelnase)活性中心含Cys羧基酸性蛋白酶類(lèi)carboxyl(asid) pritelnase活性中心含Asp,最適pH在5以下金屬蛋白酶類(lèi)(metallopritelnas

3、e)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(wú)花果蛋白酶菠蘿酶胃蛋白酶凝乳酶枯草桿菌蛋白酶嗜熱菌蛋白酶消化道內(nèi)幾種蛋白酶的專(zhuān)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）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第二節(jié) 氨基酸的分解與轉(zhuǎn)化一、氨基酸代謝概況

4、三、氨基酸的脫羧基作用二、氨基酸的脫氨基作用氨基酸代謝概況食物蛋白質(zhì)氨基酸特殊途徑-酮酸糖及其代謝中間產(chǎn)物脂肪及其代謝中間產(chǎn)物TCA鳥(niǎo)氨酸循環(huán)NH4+NH4+NH3CO2H2O體蛋白尿素尿酸激素卟啉尼克酰氨衍生物肌酸胺嘧啶嘌呤生物固氮硝酸還原次生物質(zhì)代謝CO2胺二、氨基酸的脫氨基作用4、非氧化脫氨基作用1、氧化脫氨基作用 2、轉(zhuǎn)氨基作用3、聯(lián)合脫氨基作用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(yīng)的-酮酸的過(guò)程稱(chēng)為氧化脫氨基作用。主要有以下兩種類(lèi)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

5、L-谷氨酸脫氫酶+ H2O+ NH3NAD(P)+NAD(P)H+H+COOHCH2CH2C=OCOOHCOOHCH2CH2CH NH2COOH2、轉(zhuǎn)氨基作用 -氨基酸1 R1-CH-COO- 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(lái)的-氨基酸生成相應(yīng)的-酮酸，而原來(lái)的-酮酸那么形成了相應(yīng)的-氨基酸，這種作用稱(chēng)為轉(zhuǎn)氨基作用或氨基移換作用。-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(jī)理-酮酸互變異構(gòu)谷丙轉(zhuǎn)

6、氨酶和谷草轉(zhuǎn)氨酶谷丙轉(zhuǎn)氨酶GPT谷草轉(zhuǎn)氨酶(GOT)谷氨酰胺的生成和利用+NH2+H2OATP ADP+Pi谷氨酰胺合成酶Mg2+2H谷氨酸合成酶3、聯(lián)合脫氨基作用1概念2類(lèi)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(jìn)行的脫氨基作用方式。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(píng)果酸延胡索酸腺苷酸次黃苷酸4、非氧化脫氨基作用自學(xué)1直接脫氨基作用2復(fù)原脫氨基作用

7、3水解脫氨基作用4脫水脫氨基作用5氧化復(fù)原脫氨基作用三、氨基酸的脫羧基作用1、概念3、脫羧產(chǎn)物的進(jìn)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(yīng)的一級(jí)胺類(lèi)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(lèi)型:第三節(jié) 氨基酸分解產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化一、氨的代謝轉(zhuǎn)變二、氨基酸碳骨架的轉(zhuǎn)化途徑三、氨基酸與一碳基團(tuán)四、氨基酸與生物活性物質(zhì)一、氨的代謝轉(zhuǎn)變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)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)

8、氨酶 在大腦中發(fā)生上述反響，大量消耗了-酮戊二 酸和NADPH，引起中毒病癥。 在肌肉中，可利用這一反響生成的谷氨酸的轉(zhuǎn)氨基作用，生成丙氨酸，將氨轉(zhuǎn)運(yùn)到肝臟中去。2、尿 素 的 生 成1概念2總反響和過(guò)程 在排尿動(dòng)物體內(nèi)由NH3合成 尿素是在肝臟中通過(guò)一個(gè)循環(huán)機(jī)制完成的，這一個(gè)循環(huán)稱(chēng)為尿素循環(huán)。NH3+CO2+3ATP+天冬氨酸+2H2O NH2-CO-NH2 + 2ADP +2+ AMP +PPi+延胡索酸尿素循環(huán)氨基酸谷氨酸谷氨酸氨甲酰磷酸鳥(niǎo)氨酸瓜氨酸瓜氨酸精氨琥珀酸鳥(niǎo)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2ADP+Pi2ATP+CO2+NH3+H2O1細(xì)胞溶液線(xiàn)粒體NH

9、2-C-NH2O尿素-酮戊二酸-酮戊二酸H2N-C-PO2345二、氨基酸碳骨架的轉(zhuǎn)化途徑1、再氨基化生成氨基酸2、轉(zhuǎn)變成糖或脂肪生糖氨基酸生酮氨基酸3、氧化供能生成CO2和H2O作業(yè)：分別寫(xiě)出谷氨酸在體內(nèi)生成糖和氧化分解成CO2、 H2O的代謝途徑，并計(jì)算氧化分解時(shí)可產(chǎn)生的ATP數(shù)。氨基酸碳骨架進(jìn)入三羧酸循環(huán)的途徑草酰乙酸磷酸烯醇式酸-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賴(lài)氨酸色氨酸丙氨酸蘇氨酸甘氨酸絲氨酸半胱氨酸谷氨酸谷氨酰胺精氨酸組氨酸脯氨酸異亮氨酸亮氨酸纈氨酸苯丙氨酸酪氨酸天冬氨酸異亮氨酸甲硫氨酸纈氨酸葡萄糖檸檬酸一碳基團(tuán) 在代

10、謝過(guò)程中，某些化合物如氨基酸可以分解產(chǎn)生具有一個(gè)碳原子的基團(tuán)不包括CO2，稱(chēng)為一碳基團(tuán)，一碳基團(tuán)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(tuán)的轉(zhuǎn)移由相應(yīng)的一碳基團(tuán)轉(zhuǎn)移酶催化，其輔酶為FH4 一碳基團(tuán)和氨基酸代謝-CH=NH 亞氨甲基H-CO- 甲?；?CH2OH 甲醇基-CH= 次甲基-CH2- 亞甲基-CH3 甲基葉酸和 四氫葉酸FH4或THFA葉酸四氫葉酸HH105N5，N10-CH2-FH4N5-CHO-FH4CH2CHO一碳基團(tuán)的來(lái)源與轉(zhuǎn)變S-腺苷蛋氨酸N5-CH3-FH4N5 ，N10 - CH2-FH4N5， N10 = CH-FH4 N

11、10 -CHO-FH4N5 ， N10 -CH2-FH4復(fù)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 甲基化反響為胸腺嘧啶合成提供甲基參與嘌呤合成FH4FH4FH4 HCOOHH2ONAD+NDAH+H+NAD+NDAH+H+H+參與嘌呤合成四、氨基酸與生物活性物質(zhì)酪氨酸代謝與黑色素的形成色氨酸代謝與5-羥色胺與吲哚乙酸谷氨酸與-氨基丁酸組氨酸與組胺半胱氨酸和牛磺酸第 四節(jié) 氨的同化及氨基酸的生物合成一、氨基酸的生物合成二、生物固氮三、氨基酸重要衍生物的 生物合成(自學(xué))自然界的氮素循環(huán)硝酸鹽亞硝酸NH3生物固氮工業(yè)固氮固氮生物動(dòng)植物硝酸鹽復(fù)原大氣固氮大氣氮

12、素巖漿源的固定氮火成巖反硝化作用氧化亞氮蛋白質(zhì)入地下水動(dòng)植物廢物死的有機(jī)體生物固N(yùn)的化學(xué)本質(zhì)2NH33H26e-N2+12ATP+12H2O12ADP+12Pi固氮酶（厭氧環(huán)境）N2還原劑鐵蛋白鉬鐵蛋白NADPH生物固氮的作用機(jī)理e-e-e-e-固 N 酶 ATP酶活性：能催化ATP分解，從中獲取能量推動(dòng)電子向復(fù)原底物上轉(zhuǎn)移。2作用機(jī)理：3特點(diǎn)：是一種多功能酶N2還原劑鐵蛋白鉬鐵蛋白 氧化復(fù)原酶：不僅能催化N2復(fù)原，還可催化N2O化合物等復(fù)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硝酸復(fù)原作用2硝酸復(fù)原酶(3) 亞硝酸復(fù)原酶1硝酸復(fù)原作用的化學(xué)本質(zhì)NH+4

13、NO-32e-6e-硝酸還原酶亞硝酸還原酶NO-2硝酸復(fù)原酶a、鐵氧還蛋白硝酸復(fù)原酶b、NAD(P)H-硝酸復(fù)原酶H2ONO-3+2Fd復(fù)原態(tài)+2H+NO-2+2Fd氧化態(tài)+NAD(P)H+H+NO-2+NAD(P)+H2ONO3-亞硝酸復(fù)原酶2H2Oa、鐵氧還蛋白亞硝酸復(fù)原酶NO-2+6Fd復(fù)原態(tài)+8H+NH+4+6Fd氧化態(tài)+2H2Ob、NAD(P)H亞硝酸復(fù)原酶NO-2+3NAD(P)H+NH+4+3NAD(P)+5H+氨的同化1、谷氨酸的形成途徑2、氨甲酰磷酸的生成三、氨基酸的生物合成1、必需氨基酸2、20種氨基酸的生物合成概況3、氨基酸生物合成的調(diào)節(jié)必需氨基酸的概念Thr、Val、Leu、Ile、Met、Lys、Phe、Trp (His、 Arg) 但凡機(jī)體不能自己合成，必需來(lái)自外界的氨基酸，稱(chēng)為必需氨基酸。 人的必需氨基酸：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 和芳香族氨基酸生物合成的分族情況1丙氨酸族 丙酮酸 Ala、Val、Leu2絲氨酸族 甘油酸-3-磷酸 Ser、Gly、Cys3谷氨酸族 -酮戊二酸 Glu、Gln、Pro、Arg4天冬氨酸族 草酰乙酸 Asp、Asn、Lys、Thr、Ile、Met5組氨酸和芳香氨基酸族 磷酸核糖 His 磷酸赤蘚糖+P