第八章主要含氮化合物的代谢

,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,*,第八章 主要含氮化合物的代谢,蛋白质的酶促降解,氨基酸的降解和转化,氨同化及氨基酸的生物合成,核酸的酶促降解,核苷酸的生物降解,核苷酸的生物合成,第一节 蛋白质的酶促降解,肽酶,(,Peptidase,),末端,蛋白酶,（肽链内切酶）,肽链内部,羧基末端 羧肽酶,氨基末端 氨肽酶,一个,AA,或二肽,含,AA,较少的肽链,蛋白质 小片段 氨基酸,蛋白酶,肽酶,一、水解蛋白质的酶,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,羧肽酶,胰蛋白酶,氨肽酶,羧肽酶,（,Phe,.,Trp,）,二、细胞内蛋白质降解的重要性,排除异常蛋白质（,翻译出错的蛋白,）,排除积累过多的酶或调节蛋白,（,1,）不依赖,ATP,的,溶酶体,途径，没有选择性，主要降解细胞通过胞吞作用摄取的外源蛋白、膜蛋白及长寿命的细胞内蛋白。（蛋白酶的,pH,偏低，,5,左右）,（,2,）,依赖,ATP,的泛素途径，在胞质中进行，主要降解异常蛋白和短寿命蛋白,（,调节蛋白）,，此途径在不含溶酶体的红细胞中尤为重要,。,（选择性降解）,真核细胞中蛋白质的降解途径,意义：,（,1,）,清除异常蛋白；,（,2,）细胞对代谢进行调控的一种方式,三、,细胞内蛋白质降解的机制,泛素,是一种,8.5KD,（,76a.a.,残基）的小分子蛋白质，普遍存在于真核细胞内。一级结构高度保守，酵母与人只相差,3,个,aa,残基，它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。,蛋白质是否被泛素结合而选择性降解与该蛋白,N,端的,AA,有关，,N,端为,Asp,Arg,Leu,Lys,Phe,时，蛋白质的半寿期为,2-3,分钟。泛素化的蛋白质在,ATP,参与下被蛋白酶水解。,2004,年,6,日瑞典皇家科学院宣布，,2004,年诺贝尔化学奖授予以色列科学家,阿龙,切哈诺沃,、,阿夫拉姆,赫什科和,美国科学家,欧文,罗斯,，以表彰他们发现了泛素调节的蛋白质降解。,第二节 氨基酸的降解和转化,脱氨基作用,脱羧基作用,一、脱氨基作用,定义：,氨基酸失去氨基的作用叫,脱氨基作用。,脱氨基作用包括：,氧化脱氨基作用,非氧化脱氨基作用,脱酰胺作用,转氨基作用,联合,脱氨基作用,氧化脱氨基作用,定义：,-AA,在酶的作用下，,氧化生成,-,酮酸，,并产生氨的过程。,AA,氧化酶的种类,L-AA,氧化酶：,催化,L-AA,氧化脱氨，体内分布不广泛，最适,pH10,左右，以,FAD,或,FMN,为辅基。,D-AA,氧化酶：,体内分布广泛，以,FAD,为辅基。但体内,D-AA,不多。,L-,谷氨酸脱氢酶：,专一性强，分布广泛（动、植、微生物），活力强，以,NAD+,或,NADP+,为辅酶。,三种酶的,催化作用均不是体内,理想的脱氨基方式,反应通式：,H,NH,2,R-C-COOH,-,-,+O,2,+H,2,O,R-C-COOH,+H,2,O,2,+NH,3,AA,氧化酶,O,H,NH,2,R-C-COOH,-,-,AA,氧化酶,R-C-COO,-,NH2,H,2,O,R-C-COOH,O,+NH,3,FP FPH2,FPH2+O,2,FP+H,2,O,2,+NAD(P)H+NH,3,CH,2,-,COOH,CHNH,2,-,CH,2,COOH,-,-,+NAD(P),+,+H,2,O,谷氨酸,脱氢酶,ATP GTP NADH,变构抑制,ADP GDP,变构激活,CH,2,-,COOH,C=O,-,CH,2,COOH,-,-,谷氨酸,脱氢酶：,体内（正）,体外（反）,还原脱氨基、脱水脱氨基、水解脱氨基、脱硫氢基脱氨基等。,（,在微生物中个别,AA,进行,但不普遍,）,非氧化脱氨,L-,丝氨酸,CH,2,COO,-,C-NH,3,+,=,-,CH,3,COO,-,C=NH,2,+,-,-,COOH,CH,2,OH,NH,2,-C-H,-,-,COOH,CH,3,C=O,-,-,丝氨酸脱水酶,+NH,3,丙酮酸,-H,2,O,+H,2,O,-,氨基丙烯酸,亚氨基丙酸,由解氨酶催化,CH,2,-CHNH,2,-COOH,(OH),CH=CH-COOH,(OH),+NH,3,L-,苯丙氨酸,(,酪氨酸,),反式肉桂酸,(,反式香豆酸,),单宁等次生物,辅酶,Q,PAL,氨基酸的脱酰胺作用,CH,2,-,CONH,2,CH,2,-,CHNH,3,+,COO,-,-,-,+H,2,O,CH,2,-,COO,-,CH,2,-,CHNH,3,+,COO,-,-,-,+NH,3,谷氨酰胺酶,CH,2,-,CONH,2,CHNH,3,+,COO,-,-,-,+H,2,O,天冬酰胺酶,CH,2,-,COO,-,CHNH,3,+,COO,-,-,-,+NH,3,两种酶广泛存在于微生物、动物、植物中，有相当高的,专一性,。,（四）,转氨基作用,指,-AA,和酮酸之间氨基的转移作用，,-AA,的,-,氨基借助,转氨酶,的催化作用转移到酮酸的酮基上，结果原来的,AA,生成相应的酮酸，而原来的酮酸则形成相应的氨基酸。,O,R,2,-C-COOH,=,R,1,-C-COOH+,NH2,O,R,1,-C-COOH,=,R,2,-C-COOH,-,-,+,H,NH2,H,迄今发现的,转氨酶,都以,磷酸吡哆醛,（,PLP,）,为,辅基，它与酶蛋白以牢固的共价键形式结合。,AAR,1,-,酮酸,R,2,P-,吡哆醛,醛亚胺,酮亚胺,AAR,2,-,酮酸,R,1,例如,谷氨酸,+,丙酮酸,-,酮戊二酸,+,丙氨酸,天冬氨酸,+-,酮戊二酸,草酰乙酸,+,谷氨酸,CH,2,-,COO,-,CH,+,NH,3,COO,-,-,-,CH,2,-,COO,-,CH,2,-,C=O,COO,-,-,-,CH,2,-,COO,-,C=O,COO,-,-,-,CH,2,-,COO,-,CH,2,-,CH,+,NH,3,COO,-,-,-,+,+,单靠转氨基作用不能最终脱掉氨基，单靠氧化脱氨基作用也不能满足机体脱氨基的需要，因为只有,Glu,脱氢酶活力最高，其余,L-,氨基酸氧化酶的活力都低。,机体借助联合脱氨基作用可以迅速脱去氨基。,(,五,),联合脱氨基,类型,a,、,转氨酶,与,L-,谷氨酸脱氢酶作用相偶联,b,、,转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联,大多数转氨酶，优先利用,-,酮戊二酸,作为氨基的受体，生成,Glu,。,因为生成的谷氨酸可在谷氨酸脱氢酶的催化下氧化脱氨，使,-,酮戊二酸再生。,转氨酶与,L-,谷氨酸脱氢酶作用相偶联,转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联,(,骨骼肌,心脏,肝脏,脑组织中,),-,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,苹果酸,延胡索酸,腺苷酸,次黄苷酸,因为这些组织中的谷氨酸脱氢酶活性较低。,脱氨基作用,氧化脱氨,非氧化脱氨,氨基酸的脱酰胺作用,转氨基作用,联合脱氨基,（两个内容）,小 结,二 脱 羧 基 作 用,AA,胺类化合物,脱羧酶,（辅酶为磷酸吡哆醛）,R,1,COOH,H-C-NH,2,-,-,H,R,2,O=C,-,-,+,AA,胺类化合物,脱羧酶,（,辅酶为磷酸吡哆醛,）,磷酸吡哆醛,R,1,COOH,H-C-N =C,-,-,-,H,-,R,2,醛,亚胺,+H,2,O,R,1,H,H-C-N =C,-,-,-,H,-,R,2,CO,2,H,2,O,H,R,2,O=C,-,-,+,R,1,H,H-C-NH,2,-,-,专一性强,胺,谷,AA,-,氨基丁酸,+CO,2,天冬,AA,-,丙,AA,+CO,2,赖,AA,尸胺,+CO,2,鸟,AA,腐胺,+CO,2,丝氨酸 乙醇胺 胆碱 卵磷脂,色氨酸 吲哚丙酮酸 吲哚乙醛 吲哚乙酸,胺类,有一定作用，但有些胺类化合物有害（尤其对人），应维持在一定水平，体内胺氧化酶可将多余的胺氧化成醛，进一步氧化成脂肪酸。,RCH,2,NH,2,+O,2,+H,2,O RCHO+H,2,O,2,+NH,3,RCHO+1/2O,2,RCOOH CO,2,+H,2,O,AA,尿素,许多生物碱前体是氨基酸，生物碱如奎宁、地麻黄、吗啡等有驱虫效果。,三、氨基酸分解产物的代谢,1,、,氨,的去路：,排氨,生物：,NH3,转变成酰胺（,Gln,），,运到排泄部位后再分解。（原生动物、线虫和鱼类）,以尿酸排出：,将,NH3,转变为溶解度较小的尿酸排出。,通过消耗大量能量而保存体内水分。,（陆生爬虫及鸟类）,以尿素排出,：,经,尿素循环,（肝脏）将,NH3,转变为尿素而排出。（哺乳动物）,重新利用合成,AA,：,合成酰胺,（高等植物中）,嘧啶环的合成,（细菌）,生成铵盐,尿 素 的 生 成,概念,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,(,the urea,ycle,),。,氨基酸,谷氨酸,谷氨酸,氨甲酰磷酸,鸟氨酸,瓜氨酸,瓜氨酸,精氨琥珀酸,鸟氨酸,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,H,2,O,2ATP+CO,2,+H,2,O,2ADP+Pi,基质,线粒体,胞液,NH,2,-C-NH,2,O,尿素,1,2,3,4,5,Pi,NH,3,-,酮戊二酸,尿素形成后由血液运到肾脏随尿排除。,-,酮戊二酸,尿素循环,（,1,）形成一分子尿素消耗,4,个高能磷酸键,（,2,）两个氨基分别来自游离氨和,Asp,，,一个,CO,2,来自,TCA,循环,.,1,、,氨甲酰磷酸合成酶；,2,、鸟氨酸转氨甲酰酶；,4,、裂解酶；,5,、精氨酸酶,总反应和过程,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,是动物细胞排,NH,3,+CO,2,的方式,2,、,AA,碳骨架的去路,（,AA,脱氨基的意义）,AA,分解产生,7,种产物进入,TCA,循环,，进行彻底的氧化分解。,七种产物为,：丙酮酸、乙酰乙酰,CoA,、乙酰,CoA,、,-,酮戊二酸、琥珀酰,CoA,、,延胡索酸、草酰乙酸,再合成,AA,转变成糖和脂肪,生糖,AA,：,凡能生成丙酮酸、琥珀酸、草酰乙酸和,-,酮戊二酸的,AA,。（,Ala,Thr,Gly,Ser,Cys,Asp,Asn,Arg,His,Gln,Pro,Ile,Met Val,、,Phe,、,Tyr,、,Trp,）,转变成酮体,生酮,AA,：,凡能生成乙酰乙酸、,-,羟,-,丁酸的,AA,。（,Phe,Tyr,Leu,Lys,Trp,在动物肝脏中）,氨基酸碳骨架进入,TCA,20,种,aa,的碳架可转化成,7,种物质：,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。,其中乙酰,CoA,、,-,酮戊二酸、琥珀酰,CoA,、延胡索酸、草酰乙酸可进入,TCA,。,丙酮酸和乙酰乙酰,CoA,可转变成乙酰,CoA,进入,TCA,四、,AA,与其它含氮化合物的关系,许多,AA,可以作为一碳单位的来源，在各种化合物发生甲基化时作为甲基的供体。,一碳单位：,AA,在分解过程中可产生具有一个碳原子的活性基团，称为一碳基团或一碳单位。,一般了解：一碳单位的种类和相互转变,一碳单位,:,亚氨甲基（,-CH=NH,），,甲酰基（,HC=O-,），,羟甲基（,-CH,2,OH,），,亚甲基（又称甲叉基，,-CH,2,），,次甲基（又称甲川基，,-CH=,），,甲基（,-CH,3,）,Gly,、,Ser,、,Thr,、,His,、,Met,等可以提供一碳单位。,一碳基团的利用：参与合成反应，如磷脂、,核苷酸,等的合成。,一碳单位的转移靠四氢叶酸,FH,4,P281,第三节 氨的同化及氨基酸的生物合成,氨同化,氨基酸的合成,一 氨的同化,