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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,蛋白质代谢,蛋白质降解,氨基酸的分解代谢,氨基酸及其衍生物的生物合成,固氮作用,目录,蛋白质降解,氨基酸的分解与转化,尿素的形成鸟氨酸循环,氨基酸碳骨架的氧化,生糖氨基酸和生酮氨基酸,氨基酸的衍生物,氨基酸的生物合成,氨基酸生物合成的调节,其它含氮物的合成,生物固氮,硝酸复原和氨同化,蛋白质的酶促降解,蛋白质的消化吸收哺乳动物的胃、小肠中含有胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、羧肽酶、氨肽酶、弹性蛋白酶。经上述酶的作用，蛋白质水解成游离氨基酸，在小肠被吸收被吸收的氨基酸与糖、脂一样一般不能直接排出体外，需经历各种代谢途径肠粘膜细胞还可吸收二肽或三肽，吸收作用在小肠的近端较强，因此肽的吸收先于游离氨基酸,蛋白质的消化吸收,蛋白质摄取,多肽,更小的肽,氨基酸+短链肽,血液循环,胃蛋白酶,胰蛋白酶胰凝乳蛋白酶羧肽酶氨肽酶,胃,小肠,体内氨基酸代谢一览,蛋白质的生命周期,肽酶的种类和专一性,编号 名称 作用特征,3、4、11,3、4、13,-氨酰肽水解酶,(-aminoacyl peptide hydrolase),作用于多肽链的N-末端,-羧肽水解酶,(-carboxyl peptide hydrolase),作用于多肽链的C-末端,3、4、14,二羧肽水解酶,(depeptide hydrolase),水解二肽,蛋白酶的种类和专一性,编号 名称 作用特征 实例,3,4,2,1,3,4,2,2,丝氨酸蛋白酶类,(serine pritelnase),活性中心含Ser,3,4,2,3,3,4,2,4,硫醇蛋白酶类,(Thiol pritelnase),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Zn,2+,、,Mg,2+,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,消化道内几种蛋白酶的专一性,（Phe.Tyr.Trp）,（Arg.Lys）,（脂肪族）,胰凝乳蛋白酶,胃蛋白酶,弹性蛋白酶,胰蛋白酶,（Phe. Trp）,羧肽酶,氨肽酶,细胞内蛋白质的降解,每天都有一定量的细胞内蛋白质降解，他们是：-被异常修饰的非正常蛋白质，突变蛋白-各种须及时灭活的具有调节活性的蛋白质，尤其是关键酶,当aa丰富或CH,2,O难以获得时，细胞内蛋白质降解加速,真核细胞中蛋白质降解的两条途径,不依赖ATP的途径，在溶酶体中进展，主要降解外源蛋白、膜蛋白及长寿命的细胞内蛋白,依赖ATP和泛肽的途径，在胞质中进展，主要降解异常蛋白和短寿命蛋白，此途径在不含溶酶体的红细胞中尤为重要,泛肽是一种8.5KD的小分子蛋白质，普遍存在于真核细胞内。一级构造高度保守，能与被降解的蛋白质共价结合，使后者活化，然后被蛋白酶降解,溶酶体途径,溶酶体是单层膜被细胞器，约含50种水解酶，包括不同种蛋白酶,利用吞噬泡，分解其内容物进展组织降解,溶酶体降解蛋白无选择性，对异常蛋白和短寿命酶无快速降解效益,蛋白质降解的泛肽途径,E1-S-,E1-SH,E2-S-,E1-SH,E2-SH,E2-SH,ATP AMP+PPi,E3,多泛肽化蛋白,ATP,26S蛋白酶体,20S蛋白酶体,ATP,19S调节亚基,去折叠,水解,E1：泛肽激活酶,E2：泛肽载体蛋白,E3：泛肽-蛋白质连接酶,ubiquitin,氨基酸的分解代谢,氨基酸的脱氨基作用,体内主要有3种脱氨基方式1转氨基作用：氨基转移酶-氨基酸 + -酮酸 -酮酸 + -氨基酸2氧化脱氨基作用：氨基酸氧化酶-氨基酸 + NAD(P)+ + H2O -酮酸 + NAD(P)H+ + H+ + 氨3联合脱氨基a.转氨酶与谷氨酸脱氢酶的联合脱氨基作用：肝肾脑等器官b.嘌呤核苷酸循环：肌肉,转氨基作用,在转氨酶的催化下，-氨基酸的氨基转移到-酮酸的酮基碳原子上，结果原来的-氨基酸生成相应的-酮酸，而原来的-酮酸那么形成了相应的-氨基酸，这种作用称为转氨基作用或氨基移换作用。除Gly、Lys、Thr、Pro外 ,3个重要的转氨基反响,-,氨基酸,磷酸吡哆醛,醛亚胺,酮亚胺,磷酸吡哆胺,转氨酶辅酶磷酸吡哆醛(PLP)的作用机理,-,酮酸,互变异构,转氨基动画,PLP参与氨基酸的多种催化反响,PIC1,PIC2,NOTE,酸转氨酶，可生成Glu，叫谷丙转氨酶（GPT）。肝细胞受损后，血中此酶含量大增，活性高。肝细胞正常，血中此酶含量很低。,动物组织中，Asp转氨酶的活性最大。在大多数细胞中含量高，Asp是合成尿素时氮的供体，通过转氨作用解决氨的去向,大多数转氨酶，优先利用-酮戊二酸作为氨基的受体，生成Glu。如丙氨,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-酮酸的过程称为氧化脱氨基作用。主要有以下两种类型：,-氨基酸,氨基酸氧化酶（FAD、FMN）,-酮酸,R-CH-COO,-,NH,+,3,|,R-C-COO,-,+NH,3,O,|,H,2,O+O,2,H,2,O,2,+,H,2,O,+,NH,3,NAD(P),+,NAD(P)H+H,+,COOH,CH,2,CH,2,C=O,COOH,COOH,CH,2,CH,2,CH NH,2,COOH,L-谷氨酸脱氢酶,转氨基与氧化脱氨基讨论,转氨酶种类多，分布广，活性高但是氨基酸并没有真正脱掉氨基因此转氨基作用不是体内主要的脱氨基方式,氧化脱氨基，使用氨基酸氧化酶只有谷氨酸脱氢酶分布广，活性高，但肌肉缺乏其他氨基酸氧化酶种类不多，分布不广，活性不高所以氧化脱氨基也不是体内主要的脱氨基方式,最正确脱氨基方式：1.转氨酶与谷氨酸脱氢酶的联合脱氨基肝肾脑2.嘌呤核苷酸循环肌肉肝脑,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,H,2,0+NAD,+,NH,3,+NADH,-酮酸,-氨基酸,-酮戊二酸,L-谷氨酸,嘌呤核苷酸循环肌肉及肝肾脑,氨基酸的脱羧基作用,由氨基酸脱羧酶催化，辅酶：磷酸吡多醛组氨酸不需要此酶,胺过量将对机体造成伤害，故产生的胺还要进展生物转化,胺醛酸CO2+H2O,氨的命运,氨是强烈的神经毒物肝昏迷尿素合成减少血氨增高,谷氨酸可缓解,氨必须及时排泄,氨的来源与去路,NH,3,比NH,4,+,更易被血液吸收,氮的排泄形式,氨(铵离子),大局部水生脊椎动物。释放NH4+到水环境,尿素,大局部陆生脊椎动物，鲨鱼。通过尿液排泄尿素,尿酸,鸟类和爬行类。氨基N转化为嘌呤，嘌呤分解产生尿酸,氨自肝外转运至肝脏,谷氨酰胺的运氨作用,丙氨酸的运氨作用,尿素的生成,1概念,2总反响和过程,NH,3,+CO,2,+3ATP+天冬氨酸+2H,2,O,NH,2,-CO-NH,2,+,2ADP +2Pi+,AMP +PPi+延胡索酸,在排尿动物体内由NH,3,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。,尿素循环,场所：肝细胞,原料：CO,2,，NH,3,产物：尿素,1 氨甲酰磷酸合成酶I,2 鸟氨酸转氨甲酰酶,3 精氨酸代琥珀酸合成酶,4 精氨酸代琥珀酸酶,5 精氨酸酶,氨的转运与尿素合成,尿素的合成,尿素循环和柠檬酸循环的关系,尿素循环和柠檬酸循环的关系图,PIC3,氨基酸分解加强促进尿素合成,氨基酸分解代谢加强,引起谷氨酸浓度增高,N-乙酰谷氨酸合成,别构激活氨甲酰合成酶,尿素合成加速,氨代谢转变谷氨酸重新生成,L-谷氨酸脱氢酶,谷氨酸+,H,2,O,-酮戊二,酸+,NH,3,NAD（P）,+,NAD（P）H,谷氨酸+丙酮酸,-酮戊二,酸+,丙氨酸,转氨酶,在大脑中发生上述反响，大量消耗了-酮戊二酸和NADPH，引起中毒病症肝昏迷。,在肌肉中，可利用这一反响生成的谷氨酸的转氨基作用，生成丙氨酸，将氨转运到肝脏中去。,谷氨酰胺和天冬酰胺的生成,+NH,2,+H,2,O,ATP ADP+Pi,谷氨酰胺合成酶,Mg,2+,+2H,谷氨酸合成酶,碳链进入TCA氧化,1 - 乙酰CoA途径,2 - -酮戊二酸途径,3 - 琥珀酰CoA途径,4 - 延胡索酸途径,5 - 草酰乙酸途径,甘氨酸能产生一碳单位,一碳单位是核苷酸合成的原料,PIC 8,乙酰CoA途径,生糖氨基酸和生酮氨基酸,定义,举例,生糖氨基酸,凡能分解产生TCA中间产物的氨基酸,Asp、Asn、Ser、Gly、Thr、Ala、Cys、Glu、Gln、His、Arg、Pro、Met,生酮氨基酸,凡能分解产生乙酰CoA的氨基酸,Leu、Lys,生糖兼生酮氨基酸,既能产生乙酰CoA又能产生TCA中间产物的氨基酸,Phe、Tyr、Ile、Trp,PIC 5,PIC 6,一碳基团,在代谢过程中，某些化合物如氨基酸可以分解产生具有一个碳原子的基团不包括CO2，称为一碳基团，一碳基团的转移除了和许多氨基酸的代谢直接有关外，还参与嘌呤和胸腺嘧啶及磷脂的生物合成。,一碳基团的转移由相应的一碳基团转移酶催化，其辅酶为,FH,4,一碳基团不能独立存在,-,CH=NH,亚氨甲基,H-CO-,甲酰基,-CH,2,OH,甲醇基,-CH=,次甲基,-CH,2,-,亚甲基,-CH,3,甲基,一碳单位载体：THF,叶酸广泛存在于绿叶中,N,5,，N,10,可携带一碳单位,一碳单位是个别氨基酸代谢产生的,四氢叶酸THF,某些氨基酸产生一碳单位,蛋氨酸循环,甲基供体：S-腺苷蛋氨酸,生物素,CO,2,载体羧化酶的辅基,一碳基团的来源与转变,S-腺苷蛋氨酸,N,5,-CH,3,-FH,4,N,5 ，,N,10,-,CH,2,-FH,4,N,5，,N,10,= CH-FH,4,N,10,-CHO-FH,4,N5 ， N10 -CH2-FH4复原酶,N,5,，,N,10,-CH,2,-FH,4,脱氢酶,环水化酶,丝氨酸,组氨酸苷氨酸,参与甲基化反响,为,胸腺嘧啶,合成提供,甲基,参与,嘌呤,合成,FH,4,FH,4,FH,4,HCOOH,H,2,O,NAD,+,NDAH+H,+,NAD,+,NDAH+H,+,H,+,参与,嘌呤,合成,PIC 7,氨基酸与生物活性物质,-氨基丁酸：谷氨酸脱羧形成，抑制性神经递质，对中枢神经有抑制作用,牛磺酸：半胱氨酸加氧脱羧形成，强极性物质，是结合胆汁酸的组成局部,组胺：组氨酸脱羧形成，强烈血管舒张剂，刺激胃酸和胃蛋白酶分泌,5-羟色胺：色氨酸脱羧形成，抑制性神经递质，在外周有收缩血管作用,多胺：精氨酸脱羧生成腐胺，腐胺转化形成亚精胺和精氨，细胞生长调节物质,TAB 3,色氨酸重要衍生物,色氨酸,尼克酸,NAD与NADP前体,吲哚乙酸,植物生长激素,5-羟色胺,抑制性神经递质,血管收缩,丙氨酸与代谢缺陷症,多巴胺是一种神经递质,帕金森病：脑中多巴胺减少,人类遗传病与氨基酸代谢,氨基酸的生物合成,氨基酸合成的氨通常来自：氨甲酰磷酸，谷氨酸，谷氨酰胺,氮固定的2条途径：生物固氮，硝酸基复原,氨基酸合成的碳骨架来自中间代谢产物,氨基酸合成途径有5条：谷氨酸族，天冬氨酸族，丙氨酸族，丝氨酸族，组氨酸和芳香族,必需氨基酸的概念,Thr、Val、Leu、Ile、Met、Lys、Phe、Trp (His、 Arg),但凡机体不能自己合成，必需来自外界的氨基酸，称为必需氨基酸。,人的必需氨基酸：,二十种氨基酸的生物合成概况,谷氨酸族,天冬氨酸族,丙氨酸族,丝氨酸族,His 和芳香族,氨基酸生物合成的分族情况,1丙氨酸族,丙酮酸 Ala、Val、Leu,2丝氨酸族,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组氨酸和芳香氨基酸族,磷酸核糖 His,磷酸赤藓糖+PEP Phe、Tyr、Trp,谷氨酸族氨基酸合成,-酮戊二酸,谷氨酸,谷氨酰胺,脯氨酸,精氨酸,PIC 10,脯氨酸合成,PIC 9,精氨酸合成,天冬氨酸族氨基酸的合成(苏氨酸和甲硫氨酸),天冬氨酸族氨基酸的合成(赖氨酸),丙氨酸族氨基酸的合成,天冬氨酸族丙氨酸族合成,草酰乙酸,丝氨酸族氨基酸的合成,3-磷酸苷油酸,丝氨酸,甘氨酸,半胱氨酸,丝氨酸族氨基酸的合成,半胱氨酸的巯基来自PAPS,动物体内半胱氨酸合成的另一途径,芳香族氨基酸的合成,3-磷酸苷油酸,4-磷酸赤藓糖,+,苯丙氨酸,酪氨酸,色氨酸,酪氨酸,5-磷酸核糖,组氨酸,芳香族氨基酸合成,PIC 11,PIC 12,氨基酸生物合成的调节,通过终端产物对氨基酸生物合成的抑制,通过酶生成量的改变调节氨基酸的生物合成,氨基酸合成的反响调控,反硝化作用,氧化亚氮,氨甲酰磷酸,分支酸,脱氧庚酮糖酸-7-磷酸,天冬氨酸,天冬氨酰磷酸,赤藓糖-4-磷酸,脱氢奎尼酸,莽草酸,谷氨酸,磷酸烯醇式丙酮酸,+,预苯酸,Try,Phe,Trp,Ile,Trp,His,CTP,AMP,Gln,Lys,Met,Thr,酮丁酸,Gly,Ala,谷氨酰胺合酶,天冬氨酰半醛,高丝氨酸,氨基苯甲酸,谷胱甘肽的合成,GSH保护巯基蛋白和巯基酶不被氧化, GSSG的复原依赖NADPH供氢,肌酸的合成,血红素和叶绿素的合成,合成原料, 琥珀酰CoA, 甘氨酸,自然界的氮素循环,硝酸盐,亚硝酸,NH,3,生物固氮,工业固氮,固氮生物,动植物,硝酸盐复原,大气固氮,大气氮素,岩浆源的固定氮,火成岩,反硝化作用,氧化亚氮,蛋白质,入地下水,动植物废物死的有机体,固氮作用与脱氮作用,生物,固氮的化学本质,2NH,3,3H,2,6e,-,N,2,+,12ATP+12H,2,O,12ADP+12Pi,固氮酶,（厌氧环境）,N,2,还原剂,铁蛋白,钼铁蛋白,NADPH,生物固氮的作用机理,e,-,e,-,e,-,e,-,固氮酶, ATP酶活性：能催化ATP分解，从中获取能量推动电子向复原底物上转移,2作用机理：,3特点：是一种多功能酶,N,2,还原剂,铁蛋白,钼铁蛋白, 氧化复原酶：不仅能催化N2复原，还可,催化N2O化合物等复原,1构造组成,二聚体、含,Fe,和,S,形成,Fe,4,S,4,簇,四聚体22,含Mo、Fe和S,固氮酶复合体,由2个蛋白质复合体构成：固氮酶复原酶铁蛋白固氮酶钼铁蛋白,固氮酶复原酶将N2复原形成2NH3+H2时需4对电子，每个N2复原要消耗16ATP,3个固氮酶分子可复原1个N2,固氮酶复合体催化机理,细胞中3个主要的氨供体分子,谷氨酰胺是最重要的贮氨分子,硝酸复原作用,2硝酸复原酶,3亚硝酸复原酶,1硝酸复原作用的化学本质,NH,+,4,NO,-,3,2e,-,6e,-,硝酸还原酶,亚硝酸还原酶,NO,-,2,植物、微生物从环境中吸收氨、铵盐、亚硝酸盐、硝酸盐等无机氮，合成各种氨基酸、蛋白质、含氮化合物。,硝酸复原酶,a、铁氧还蛋白硝酸复原酶,b、NAD(P)H-硝酸复原酶,H,2,O,NO,-,3,+,2Fd复原态,+,2H,+,NO,-,2,+,2F,d,氧化态,+,+,NAD(P)H,+,H,+,NO,-,2,+,NAD(P),+,+,H,2,O,NO,3,-,植物硝酸复原酶NR,亚硝酸复原酶,2H,2,O,a、铁氧还蛋白亚硝酸复原酶,NO,-,2,+,6Fd复原态,+,8H,+,NH,+,4,+,6F,d氧化态,+,2H,2,O,b、NAD(P)H亚硝酸复原酶,NO,-,2,+,3NAD(P)H,+,NH,+,4,+,3NAD(P),+,+,5H,+,植物亚硝酸复原酶NiR,氨的同化,1、谷氨酸的形成途径,2、氨甲酰磷酸的生成,
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