生物化學(xué)第八章 蛋白質(zhì)降解和氨基酸代謝

第八章

蛋白質(zhì)降解和氨基酸代謝1一：蛋白質(zhì)的降解外源蛋白質(zhì)的消化吸收主要發(fā)生在小腸蛋白酶原在小腸激活蛋白質(zhì)水解成氨基酸，吸收2根據(jù)各種蛋白酶活性部位的性質(zhì)分為四大類絲氨酸蛋白酶（絲氨酸、組氨酸、天冬氨酸）巰基蛋白酶（半胱氨酸、組氨酸）（木瓜蛋白酶）天冬氨酸蛋白酶（兩個(gè)天冬氨酸）（胃蛋白酶）金屬蛋白酶胰臟羧肽酶A(Zn2+、谷氨酸、酪氨酸）。3蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)氮平衡(nitrogenbalance)生理需要量：成人每日最低蛋白質(zhì)需要量為30－50g，我國(guó)營(yíng)養(yǎng)學(xué)會(huì)推薦成人每日蛋白質(zhì)需要量為80g蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值取決于必需氨基酸的數(shù)量、種類、比例4真核生物中蛋白質(zhì)的降解有兩條途徑

溶酶體內(nèi)降解過(guò)程依賴泛素(ubiquitin)的降解過(guò)程

依賴ATP

降解異常蛋白和短壽命蛋白5溶酶體途徑主要降解經(jīng)胞吞進(jìn)入細(xì)胞中的胞外蛋白質(zhì)五十多種水解酶微酸性pH（5）沒(méi)有選擇性，主要降解外源蛋白、膜蛋白及長(zhǎng)壽命的細(xì)胞內(nèi)蛋白676個(gè)氨基酸的小分子蛋白(8.5kD)，普遍存在于真核生物中，一級(jí)結(jié)構(gòu)高度保守1975年從小牛的胰臟中分離出來(lái)的。80年代初，發(fā)現(xiàn)它有調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)死亡的作用，才稱它為“死亡標(biāo)簽”。切哈諾沃、赫爾什科和羅斯獲得2004年度諾貝爾獎(jiǎng)。

泛素（ubiquitin）簡(jiǎn)介71.泛素化(ubiquitination)

泛素與選擇性被降解蛋白質(zhì)形成共價(jià)連接，并使其激活。涉及EI、E2、E3。典型的哺乳動(dòng)物體內(nèi)都含有一種或數(shù)種不同的EI，幾十種E2和幾百種不同的E3E3是決定細(xì)胞中哪一種蛋白質(zhì)需要在蛋白酶體中被“處死”的決策者泛素介導(dǎo)的蛋白質(zhì)降解過(guò)程

8蛋白酶體(proteasome)對(duì)泛素化蛋白質(zhì)的降解細(xì)胞中30％以上的新合成蛋白質(zhì)是經(jīng)過(guò)蛋白酶體降解的泛素分子鏈則是開(kāi)啟蛋白酶體這個(gè)“垃圾桶”的“鑰匙”進(jìn)入蛋白酶體的蛋白質(zhì)，經(jīng)過(guò)處理會(huì)分解成7～9個(gè)氨基酸的短鏈一個(gè)人體細(xì)胞含有３萬(wàn)個(gè)蛋白酶體泛素介導(dǎo)的蛋白質(zhì)降解過(guò)程

9E1類酶激活泛素（需ATP）泛素轉(zhuǎn)移至E2類酶E3類酶具有特異性，可以識(shí)別目標(biāo)蛋白質(zhì)，與目標(biāo)蛋白質(zhì)接近的E2-泛素復(fù)合體將泛素轉(zhuǎn)移至目標(biāo)蛋白質(zhì)；E3類酶釋放出被泛素標(biāo)記的蛋白被標(biāo)記的蛋白尾端形成一小段泛素分子鏈；泛素分子鏈在蛋白酶體的端口被識(shí)別并脫離蛋白質(zhì)，目標(biāo)蛋白質(zhì)進(jìn)入蛋白酶復(fù)合體的桶狀通道最終降解為縮氨酸并由另一端口釋放出去。10二：氨基酸分解的核心在于脫氨11催化氨基酸直接脫氨的酶催化氧化脫氨的酶黃素蛋白：Ｌ-氨基酸氧化酶、D-氨基酸氧化酶吡啶蛋白：Glu脫氫酶非氧化脫氨。水解、脫水、加氫、脫硫化氫等12僅L-谷氨酸脫氫酶有明顯的生理活性在氨基酸代謝中起重要作用的脫氨酶是L-谷氨酸脫氫酶。是一種變構(gòu)酶，GTP、ATP是變構(gòu)抑制劑13氨基酸代謝的樞紐——轉(zhuǎn)氨在轉(zhuǎn)氨酶（aminotransferase）的催化下，α-氨基酸和α-酮酸之間發(fā)生的氨基轉(zhuǎn)移反應(yīng)其中一個(gè)底物對(duì)為α-酮戊二酸/Glu除Gly、Lys、Thr、Pro、HO-Pro外14轉(zhuǎn)氨機(jī)理H2O15轉(zhuǎn)氨基作用的主要生物學(xué)意義在于轉(zhuǎn)氨不脫氨，避免了氨對(duì)代謝的干擾。轉(zhuǎn)氨基作用不僅是體內(nèi)多數(shù)氨基酸脫氨基的重要方式，也是機(jī)體合成非必需氨基酸的重要途徑。轉(zhuǎn)氨作用的生理意義16聯(lián)合脫氨氨基酸

谷氨酸

α-酮酸α-酮戊二酸H2O+NAD(P)+轉(zhuǎn)氨酶

NH3+NAD(P)HL-谷氨酸脫氫酶

聯(lián)合脫氨：轉(zhuǎn)氨與脫氨兩種脫氨基方式的聯(lián)合作用，使氨基酸脫下α-氨基生成α-酮酸的過(guò)程。17嘌呤核苷酸循環(huán)蘋(píng)果酸

腺苷酸代琥珀酸次黃嘌呤核苷酸

(IMP)腺苷酸代琥珀酸合成酶α-酮戊二酸氨基酸

谷氨酸α-酮酸轉(zhuǎn)氨酶1草酰乙酸天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶

2主要在肌肉組織進(jìn)行。腺苷酸脫氫酶H2ONH3延胡索酸腺嘌呤核苷酸(AMP)18高濃度的氨對(duì)高等動(dòng)物具有毒性高等動(dòng)物的大腦對(duì)氨極敏感，血中1%的氨會(huì)引起中樞神經(jīng)中毒氨中毒的機(jī)理：在腦細(xì)胞的線粒體大量消耗α-酮戊二酸等19氨的排泄排氨動(dòng)物（水生如魚(yú)類）尿素形成（陸棲高等動(dòng)物和兩棲類）排尿酸動(dòng)物（如陸生爬蟲(chóng)類和鳥(niǎo)類）20氨的轉(zhuǎn)運(yùn)尿素循環(huán)發(fā)生于肝臟，其他部位“脫下”的氨被轉(zhuǎn)運(yùn)到肝臟丙氨酸-葡萄糖循環(huán)（Ala-Glccycle）谷氨酰胺的運(yùn)氨作用21丙氨酸-葡萄糖循環(huán)肌肉22谷氨酰胺的運(yùn)氨作用氨的運(yùn)轉(zhuǎn)主要通過(guò)Gln，動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)由Gln合成酶催化Glu與氨結(jié)合，生成Gln谷氨酸+NH3谷氨酰胺谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi谷氨酰胺酶23尿素循環(huán)主要在肝細(xì)胞的線粒體及胞液中。占排氮總量80—90%；生理意義：把有毒的NH3轉(zhuǎn)化成無(wú)毒的尿素，排除體外，使血NH3濃度低、穩(wěn)定。24氨的活化——

氨基甲酰磷酸的合成

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

反應(yīng)在線粒體中進(jìn)行25尿素循環(huán)26尿素循環(huán)27尿素循環(huán)小結(jié)

原料：2分子氨，一個(gè)來(lái)自于NH4＋，另一個(gè)來(lái)自天冬氨酸。過(guò)程：先在線粒體中進(jìn)行，再在胞液中進(jìn)行。耗能：3個(gè)ATP，4個(gè)高能磷酸鍵。28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氨基酸碳骨架進(jìn)入三羧酸循環(huán)的途徑29生糖氨基酸與生酮氨基酸30氨基酸與一碳單位

將具有一個(gè)碳原子的基團(tuán)稱為“一碳單位”。如—CH=NH；HCO—；—CH2OH；—CH2—；—CH3，—CH=等等。四氫葉酸（FH4）是一碳單位的主要轉(zhuǎn)移載體。一碳單位的生理意義：（1）與氨基酸代謝密切相關(guān)；（2）參與嘌呤和嘧啶的生物合成以及S—腺苷甲硫氨酸的生物合成；（3）是生物體各種化合物甲基化的甲基來(lái)源；31一碳單位及其載體32氨基酸合成的主要原料來(lái)自糖代謝3334必需氨基酸和非必需氨基酸必需氨基酸(essentialaminoacid)指體內(nèi)需要而又不能自身合成，必須由食物供給的氨基酸，共有8種：Val、Ile、Leu、Thr、Met、Lys、Phe、Trp。其余12種氨基酸體內(nèi)可以合成，稱非必需氨基酸35氨基酸代謝小結(jié)36生物固氮固氮作用是地球上氮循環(huán)的一個(gè)重要部分。只有某些原核生物才能固氮。固氮分自生與共生固氮兩大類。3738生物固氮的化學(xué)本質(zhì)39固氮條件（1）電子供體（2）ATP供能（3）厭氧環(huán)境40結(jié)構(gòu)組成鐵蛋白：二聚體、含F(xiàn)e和S，形成[Fe4S4