蛋白質(zhì)的酶促降解及氨基酸代謝.ppt

1、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)在機體內(nèi)的降解，以及氨基酸的分解和合成的共同代謝途徑。,第一節(jié) 蛋白質(zhì)的酶促降解,第二節(jié) 氨基酸的分解與轉(zhuǎn)化,第三節(jié) 氨的同化及氨基酸的生物合成,返回,氨基酸的分解與轉(zhuǎn)化,一、氨基酸代謝概況,三、氨基酸的脫羧基作用,四、氨基酸分解產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化,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,鳥氨酸循環(huán),NH4+,NH4+,NH3,CO2,H2O,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,SO4 2 -,（次生物質(zhì)代謝）,CO2,胺,氨基酸的脫氨

2、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,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-酮酸的過程稱為氧化脫氨基作用。主要有以下兩種類型：,轉(zhuǎn)氨基作用,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(yīng)的-酮酸，而原來的-酮酸則形成了相應(yīng)的-氨基酸，這種作用稱為轉(zhuǎn)氨基作用或氨基移換作用。,磷酸吡哆醛的作用機理,谷氨酰胺的生成和利用,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)氨酶與L-谷氨酸脫氫酶作用

3、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),非氧化脫氨基作用（自學(xué)）,（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,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）,氨基酸分解產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化,1、氨的代謝轉(zhuǎn)變,2、氨基酸碳骨架的代謝途徑,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

4、(GOT),谷氨酸的重新生成,L-谷氨酸脫氫酶,谷氨酸+ H2O,-酮戊二 酸+ NH3,NAD（P）+,NAD（P）H,尿 素 的 生 成,a、概念,b、總反應(yīng)和過程,鳥氨酸循環(huán),氨基酸,谷氨酸,谷氨酸,氨甲酰磷酸,鳥氨酸,瓜氨酸,瓜氨酸,精氨琥珀酸,鳥氨酸,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,ATP,AMP+PPi,H2O,2ATP+CO2+NH3+H2O,2ADP+Pi,基質(zhì),線粒體,胞液,尿素,氨基酸碳骨架的代謝途徑,（1）再氨基化生成氨基酸,（2）轉(zhuǎn)變成糖或脂肪,生糖氨基酸和生酮氨基酸,（3）氧化成CO2和H2O,氨基酸碳骨架進入三羧酸循環(huán)的途徑,草酰乙

5、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,轉(zhuǎn)氨基作用是氨基酸與-酮 酸之間的氨基的轉(zhuǎn)移作用。即：一種 -氨基酸的-氨基在轉(zhuǎn)氨酶作用下 轉(zhuǎn)移到-酮酸的酮基上，結(jié)果原來的 氨基酸生成相應(yīng)的酮酸，而原來的酮 酸則形成相應(yīng)的氨基酸，反應(yīng)如圖,蛋白質(zhì)的酶促降解,一、水解蛋白質(zhì)的酶的種類和專一性 肽酶（Peptidase

6、） 蛋白酶(Proteinase),二、細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)降解 胞內(nèi)蛋白質(zhì)降解的意義 胞內(nèi)蛋白質(zhì)降解系統(tǒng)：溶酶系統(tǒng)和泛肽系統(tǒng) 蛋白質(zhì)降解的泛肽途徑,肽酶的種類和專一性,編號 名 稱 作 用 特 征,3、4、11,3、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,蛋白酶的種類和專一性,編號 名 稱 作用特征 實例,3、4、2、1,3、4、2、2,絲氨酸蛋白酶類

7、,(serine pritelnase),活性中心含Ser,3、4、2、3,3、4、2、4,硫醇蛋白酶類,(Thiol pritelnase),活性中心含Cys,羧基（酸性）蛋白酶類,carboxyl(asid) pritelnase,活性中心含Asp,最適pH在5以下,金屬蛋白酶類,(metallopritelnase),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)幾種蛋白酶的專一性,蛋白質(zhì)降解的泛肽途徑,E1-SH,E1-SH,E2-SH,E2-SH,ATP AMP+PP

8、i,E3,多泛肽化蛋白,ATP,26S蛋白酶體,20S蛋白酶體,ATP,19S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）,氨的同化及氨基酸的生物合成,一、氮素循環(huán),二、生物固氮（自學(xué)）,四、氨基酸的生物合成,五、氨基酸與一碳基團代謝,三、氨的同化（自學(xué)）,自然界的氮素循環(huán),硝酸鹽,亞硝酸,氮,生物固氮,工業(yè)固氮,固氮生物,動植物,硝酸鹽還原,大氣固氮,大氣氮素,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,動植物廢物死的有機體,生物固氮（自學(xué)）,1、生物固N的化學(xué)本質(zhì),2、固N酶,3、固N條件,生物固N的化學(xué)

9、本質(zhì),3H2,6e-,2NH3,N2,+,固N條件 （1）電子供體：氧化底物（MH2）、丙酮酸、H2 （2）ATP供能 （3）厭氧環(huán)境,固 N 酶,b、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。,（1）結(jié)構(gòu)組成,（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,a、氧化還原酶：不僅能催化N2還原，還可 催化N2O化合物等還原。,鐵蛋白：二聚體、含F(xiàn)e和S， 形成Fe4S4簇,鉬鐵蛋白：四聚體（22）， 含Mo、Fe和S,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(xué)本質(zhì),硝酸還原酶,a、鐵氧還蛋白硝酸還原酶,

10、b、NAD(P)H-硝酸還原酶,H2O,NO-3,+,2Fd還原態(tài),+,2H+,NO-2,+,2Fd氧化態(tài),+,+,NAD(P)H,+,H+,NO-2,+,NAD(P)+,+,H2O,亞硝酸還原酶,2H2O,a、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),+,2H2O,b、NAD(P)H亞硝酸還原酶,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,氨基酸的生物合成,1、必需氨基酸和非必需氨基酸,2、氨基酸的生物合成,必需氨基酸的概念,Thr、Val、Leu、Il

11、e、Met、Lys、Phr、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：,氨基酸的生物合成的碳架來源,（1）非必需氨基酸的生物合成,（2）各族氨基酸的前體及相互關(guān)系,a、由-酮酸氨基化生成,b、由某些非必需氨基酸轉(zhuǎn)化而來,c、由某些必需氨基酸轉(zhuǎn)變而來,非必需氨基酸的生物合成,各種氨基酸的前體及相互關(guān)系,谷氨酸族,天冬氨酸族,丙氨酸族,絲氨酸族,His 和芳香族,氨基酸與一碳基團代謝,1、一碳基團（一碳單位）的概念,2、一碳基團和氨基酸代謝,Gly、Ser、Thr、His都可以作為一碳基團的供體。,3、一碳基團的利用：參與合成反應(yīng)，

12、 如磷脂、核苷酸等的合成。,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的生物合成。,一碳基團轉(zhuǎn)移酶的輔酶：FH4 一碳基團四氫葉酸化合物的結(jié)構(gòu)和命名,-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）,葉酸,N5，N10-CH2-FH4,一碳基團的來源與轉(zhuǎn)變,S-腺苷蛋氨酸,N5-CH2-FH4,N5 N10 - CH2-FH4,N5， N10 = CH-FH4,N10 -CHO-FH4,N5 ， 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(yīng),為胸腺嘧啶合成提供甲基,參與嘌呤合成,FH4,FH4,FH4,HCOOH,H2O,NAD+,NDAH+H+,NAD+,NDAH+H+,H+,參與嘌呤合成,六、蛋白質(zhì)的酶促降解和氨基酸代謝,1 蛋白質(zhì)的酶促降解 （1）肽酶和蛋白酶的類別 （2）蛋白酶的專一性,2 氨基酸代謝概況,3 氨基酸降解與轉(zhuǎn)化 （1）脫氨基作用 氧