第7章蛋白质的酶促降解和氨基酸代谢

,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,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,7,章,蛋白质的酶促降解和氨基酸代谢,第,1,节 蛋白质的酶促降解,水解,胞外酶,氨基酸,吸收入,作为,氮,源和能源进行代谢,。,蛋白质不能储备。,外源蛋白质,一、必需氨基酸,体内不能自行合成，必须从食物中获取的,AA,必需氨基酸,。,人,Lys,、,Trp,、,Val,、,Leu,、,Ile,、,Thr,、,Phe,、,Met,（,Arg,和,His,半必需氨基酸）,赖色缬亮异亮苏，苯丙蛋,（,记忆方法,）“一两色素本来淡些”,动物,10,种必需氨基酸,提问,：不同蛋白酶之间功能上区别可能有什么？,NH,3,+,NH,3,+,COO,-,COO,-,外切,酶,氨肽酶,随机,内切,酶,特定氨基酸间,限制性内切,酶,外切,酶,羧肽酶,最终产物,氨基酸,二、蛋白水解酶,胰蛋白酶、凝血酶：,作用于,精氨酸,或,赖氨酸,的,羧基,形成的肽键,。,胰凝乳蛋白酶、枯草杆菌蛋白酶：水解,芳香族氨基酸羧基,形成的,的肽键,。,胃蛋白酶：,水解,芳香族氨基酸氨基,形成的,的肽键,。,脯氨酰蛋白酶：水解,脯氨酸,的,羧基,形成的肽键,。,食物中蛋白质的消化吸收,三、蛋白质降解的反应机制,1,、溶酶体无选择的降解蛋白质,蛋白质,50,500nm,50,种,水解酶,单层膜,游离于细胞质中，过于微小难以观察,小分子单元,白细胞杀菌、细胞自溶也与之有关,细胞如何有选择地降解“,过期蛋白,”，而不影响细胞的正常功能？,内源过期蛋白质,水解,氨基酸,？,2,、泛肽识别降解的蛋白质,泛肽,识别,并在,溶酶体,中水解,泛肽作用机制,过期蛋白质,泛肽,复合体,UCDEN,氨基酸,泛肽,UCDEN,：,Ubiquitin-conjugating enzyme,，泛肽,-,连接的降解酶,泛肽的,C,末端羧基与蛋白质的赖氨酸的,氨基连接,第节 氨基酸的分解与转化,General Metabolism of Amino Acid,氨基酸代谢库,(metabolic pool),食物蛋白质,消化吸收,组织蛋白质,合成,分解,合成,脱氨基作用,NH,3,-,酮酸,尿素,糖,氧化供能,酮体,脱羧基作用,CO,2,胺类,其他含氮化合物,(purine,pyrimide),转变,一、脱氨基作用,脱氨酶,NH,3,？,O,O,酮酸,氧化脱氨基作用,转氨基作用,联合脱氨基作用,非氧化脱氨基作用,脱酰胺基作用,L-,谷氨酸脱氢酶,1.,氧化脱氨,脱氢氧化酶,酶,L-,氨基酸氧化酶（,FAD.FMN,）、,D-,氨基酸氧化酶,酶,2H,+,H,+,亚氨基酸,不稳定,H,2,O,+,H,+,水解加氧,脱氢,NH,4,+,-,酮酸,本应是,L-aa,氧化酶（大多数氨基酸都是,L,型），但该酶分布不普遍，活力低（,pH=10),，作用小。,！,？,提问：,哪,种酶作用最重要？,2,13852598508,L-,谷氨酸脱氢酶,辅助因子：,NAD,+,或,NADP,+,催化,L-Glu,氧化脱氨生成,-,酮戊二酸,真核细胞中主要分布在,线粒体基质,有毒！,L-,谷氨酸脱氢酶,NAD,+,+H,2,O,NADH+H,+,+,NH,4,+,-,谷氨酸,-,酮戊二酸,谷氨酸,氧化脱氨,若外环境,NH,3,大量进入细胞，或细胞内,NH,3,大量积累,酮戊二酸大量转化,NADPH,大量消耗,三羧酸循环中断，能量供应受阻，某些敏感器官（如神经、大脑）功能障碍。,表现：,语言障碍、视力模糊、昏迷、死亡。,三羧酸循环,丙酮酸,酮戊二酸,氨中毒原理,L-,谷氨酸脱氢酶,NAD,+,+H,2,O,NADH+H,+,+,NH,4,+,-,谷氨酸,-,酮戊二酸,？,2.,转氨基作用,特点,：,a.,可逆，受平衡影响,b.,氨基大多转给了,-,酮戊二酸,（产物,谷氨酸,）,转氨酶,-,氨基酸,-,酮酸,-,氨基酸,-,酮酸,逆过程,交换,三羧酸循环,丙酮酸,酮戊二酸,提问：,为什么多转给,-,酮戊二酸,？,答案：,来源有保证，,谷氨酸可由氧化脱氨迅速降解产生,-,酮戊二酸,。,参与氨基转换的,酮酸,主要是,酮戊二酸,，,其次是,草酰乙酸。,除,Gly,、,Lys,、,Pro,、,Thr,不能转氨外，其他氨基酸都具有转氨作用。,最常见作用最强的是,谷丙转氨酶，谷草转氨酶,。,所有转氨酶的辅酶都是：,磷酸吡哆醛（,PLP,）,提示：肝细胞中转氨酶活力比其他组织高出许多，是血液的,100,倍,抽血化验若转氨酶比正常水平偏高则有可能,肝组织受损破裂,，,肝细胞的转氨酶进入血液,。（结合乙肝抗原等指标进一步确定是什么原因引起的）,查肝功为什么要抽血化验转氨酶指数呢？,转氨基,本质上,没有真正脱氨。,产物,反应物,3.,联合脱氨,谷氨酸,L-,谷氨酸脱氢酶,-,酮戊二酸,转氨酶,NH,4,+,-,氨基酸,NAD,+,+H,2,O,-,酮酸,NH,3,2H,、,转氨酶,L-,谷氨酸脱氢酶,联合脱氨作用,这两种酶活性强，分布广，动物体内大部分通过此途径。,、,转氨酶嘌呤核苷酸循环联合脱氨作用,骨骼肌、心肌和脑组织主要以此途径为主。,NADH+H,+,产物,腺苷酸琥珀酸,草酰乙酸,嘌呤核苷酸循环联合脱氨,谷氨酸,-,酮戊二酸,转氨酶,-,氨基酸,-,酮酸,NH,3,NH,3,天冬氨酸,次黄苷酸,H,2,O,NH,3,H,2,O,NAD,+,NADH+H,+,腺苷酸,延胡索酸,苹果酸,谷,-,草,转氨酶,H,2,O,反应物,4.,非氧化脱氨基作用,1,、还原脱氨基作用,2,、脱水脱氨基作用,3,、由解氨酶催化的脱氨基作用,5.,脱酰胺基作用,？,脱氨,H,2,O,NH,3,谷氨酰胺,谷氨酸,天冬酰胺与之类似。,水解酶,二、氨基酸的脱羧基作用,（一）直接脱羧基作用,脱羧酶,氨基酸 胺,+,二氧化碳。,脱羧酶：,只作用于,L-AA,，除,His,脱羧酶不需辅酶，其他脱羧酶都以,磷酸吡哆醛,为辅酶。,（二）羟化脱羧基作用,O -CO,2,Tyr,多巴 多巴胺 生物碱,1,、氨的代谢转变,（,1,）、重新合成氨基酸,（,2,）、生成谷氨酰胺和天冬酰胺,（,3,）、生成胺盐,三、氨基酸降解产物的去向,正常人血浆中的氨浓度一般不超过,0.1mg/100mL,主要通过,丙氨酸,和,谷氨酰胺,2,、,NH,3,的转运,(,主要是肌肉,),各组织细胞,脱氨,NH,3,谷氨酸,-,酮戊二酸,谷氨酸,丙酮酸,丙氨酸,谷氨酰胺,血液,肝脏,脱氨，转化为,排泄形式,提问：,为什么以,谷氨酰胺、丙氨酸,转运氨呢？,答案：,经济性高效（一举两得）,。,肌肉剧烈运动,丙酮酸,NH,3,丙氨酸,糖异生,糖原,脱氨,酵解,蛋白质分解产能,水生生物直接扩散脱氨,（,NH,3,）,陆生脊椎动物排尿素,各种生物根据安全、价廉的原则排氨。,直接排氨，毒性大，不消耗能量。,转化为排氨形式越复杂，越安全，但越耗能。,？,体内水循环迅速，,NH,3,浓度低，扩散流失快，毒性小。,？,体内水循环较慢，,NH,3,浓度较高，需要消耗能量使其转化为较简单，低毒的尿素形式。,3,、氨的排泄,鸟类、陆生爬虫排尿酸,均来自转,氨,不溶于水，毒性很小，合成需要更多的能量。,提问,：为什么这类生物如此排氨？,水循环太慢，,保留水分同时不中毒,得付出高能量代价,。,高等植物，,以,谷氨酰胺或天冬酰胺形式,储存氨,，不排氨。,在哺乳动物中，有毒的氨在,肝脏,中转变为无毒的尿素后，经血液运送至肾，随尿排出体外。,Krebs,和他的学生,Kurt Henseleit,共同提出尿素的,鸟氨酸循环,的环式代谢途径：,4,、鸟氨酸循环,Hans Krebs,1900-1981,The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1953,尿素的形成,尿素循环,部位,肝脏细胞,氨基酸,（外来的或自身的）,-,酮戊二酸,（转氨作用）,谷氨酸,谷氨酸,酮戊二酸,NH,4,+,CO,2,2ADP+Pi+H,+,2ATP,Pi,鸟氨酸,瓜氨酸,氨甲酰,磷酸,瓜氨酸,天冬氨酸,氨,精氨琥珀酸,ATP,AMP+PPi,延胡索酸,鸟氨酸,精氨酸,H,2,O,尿素,消耗,4ATP,能量,记忆方法,2,个部位,肝脏线粒体,;,胞液,2,个关键酶,氨基甲酰磷酸合成酶,、精氨酸代琥珀酸合成酶,2,个,N,尿素分子中,2,个,N1,个来自,NH,3,、,1,个来自天冬氨酸,3,个重要产物,鸟氨酸、瓜氨酸、精氨酸,4,个,ATP,尿素合成是个耗能过程，每合成,1,分子尿素消耗,4,分子,ATP,5.-,酮酸的代谢转变,(1),合成氨基酸,(2),进入,TCA,彻底氧化分解,!,(3),转化为糖及脂肪,降解为乙酰,CoA,或乙酰乙酰,CoA,生酮氨基酸,降解为丙酮酸、,-,酮戊二酸、琥珀酰,CoA,、延胡索酸、草酰乙酸的氨基酸,生糖氨基酸,生糖氨基酸：,所有,非必需氨基酸,+Arg,和,His,生酮氨基酸：,亮氨酸,生糖兼生酮氨基酸：,异亮氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸、酪氨酸,(,一两色本来老,),碳骨架的氧化,异柠檬酸,柠檬酸,延胡索酸,苹果酸,草酰乙酸,CoASH,三羧酸循环,乙酰,CoA,-,酮戊二酸,琥珀酰,CoA,乙酰乙酰,CoA,苯丙氨酸,酪氨酸,亮氨酸,赖氨酸,丙氨酸,苏氨酸,甘氨酸,丝氨酸,半胱氨酸,丙酮酸,精氨酸,组氨酸,谷氨酰胺,脯氨酸,谷氨酸,异亮氨酸,甲硫氨酸,缬氨酸,苏氨酸,苯丙氨酸,酪氨酸,天冬氨酸,天冬酰胺,谷氨酰胺,异亮氨酸,亮氨酸,色氨酸,第三节 由氨基酸衍生物的其他化合物（自学）,第,4,节 氨基酸的合成,由糖代谢中间产物转化而来。,蛋白质,氨基酸,非必需氨基酸,(10,种,),糖,必需氨基酸,(10,种,),酮体,动物,CO,2,+H,2,O,戊糖磷酸途径,葡萄糖,葡萄糖,-6-,磷酸,3,磷酸,-,甘油酸,丙酮酸,三羧酸循环,乙醛酸循环,核糖,-5-,磷酸,酵解,组氨酸,色氨酸 苯丙氨酸酪氨酸,丝氨酸,半胱氨酸甘氨酸,亮氨酸 缬氨酸,丙氨酸,草酰乙酸,-,酮戊二酸,天冬氨酸,天冬酰胺,甲硫氨酸,苏氨酸,异亮氨酸,赖氨酸,微生物和植物可以合成所有类型氨基酸。,谷氨酸,谷氨酰胺 精氨酸 脯氨酸,一碳基团代谢,(P284),在代谢过程中，某些化合物可以分解产生一个碳原子的基团，称“一碳单位”或“一碳基团”。,许多氨基酸都可作为一碳单位的供体：,Gly,、,Met,、,His,、,Ser,常见的一碳单位：,亚氨甲基,CH=NH,甲酰基,CHO,甲基,CH,3,羟甲基,CH,2,OH,亚甲基,CH2,次甲基,CH=,SO,4,2-,(P286),3,-,磷酸腺苷,-5,-,磷酸硫酸,腺苷,-5,-,磷酸硫酸,SO,4,2-,还原,(P286),本章小结,1.,蛋白质在动物与人体的消化道分解成 氨基酸。,2.,氨基酸的脱氨基作用包括：氧化脱氨、,转氨和联合脱氨。,3.,尿素循环。,1.,不是人体的营养必需氨基酸的是,A.,苯丙氨酸,B.,蛋氨酸,C.,谷氨酸,D.,色氨酸,E.,苏氨酸,2.,不出现在蛋白质的氨基酸,A.,半胱氨酸,B.,胱氨酸,C.,瓜氨酸,D.,精氨酸,E.,赖氨酸,.,生物体内氨基酸脱氨基作用的主要方式,A.,氧化脱氨,B.,还原脱氨,C.,直接脱氨,D.,转氨基,E.,联合脱氨基,.,与下列,-,氨基酸相应的,-,酮酸，何者是三羧酸循环的中间产物,A.,丙氨酸,B.,鸟氨酸,C.,缬氨酸,D.,赖氨酸,E.,谷氨酸,.,在体内氨储存和运输的主要方式,A.,谷氨酸,B.,酪氨酸,C.,谷胱甘肽,D.,谷氨酰胺,E.,天冬酰胺,.,合成尿素首步反应的产物是,A.,鸟氨酸,B.,氨基甲酰磷酸,C.,瓜氨酸,D.,精氨酸,E.,天冬氨