蛋白質(zhì)酶促降解和氨基酸代謝課件

第1節(jié)蛋白質(zhì)的酶促降解水解胞外酶氨基酸

吸收入作為氮源和能源進行代謝。蛋白質(zhì)不能儲備。外源蛋白質(zhì)第1頁/共49頁一、必需氨基酸體內(nèi)不能自行合成，必須從食物中獲取的AA——必需氨基酸。人——Lys、Trp、Val、Leu、Ile、Thr、Phe、

Met（Arg和His——半必需氨基酸）賴色纈亮異亮蘇，苯丙蛋（記憶方法）“一兩色素本來淡些”

動物——10種必需氨基酸第2頁/共49頁提問：不同蛋白酶之間功能上區(qū)別可能有什么？NH3+—

NH3+—COO-—COO-—外切酶—氨肽酶隨機內(nèi)切酶特定氨基酸間限制性內(nèi)切酶外切酶—羧肽酶最終產(chǎn)物—氨基酸二、蛋白水解酶第3頁/共49頁胰蛋白酶、凝血酶：作用于精氨酸或賴氨酸的羧基形成的肽鍵。胰凝乳蛋白酶、枯草桿菌蛋白酶：水解芳香族氨基酸羧基形成的的肽鍵。胃蛋白酶：水解芳香族氨基酸氨基形成的的肽鍵。脯氨酰蛋白酶：水解脯氨酸的羧基形成的肽鍵。第4頁/共49頁食物中蛋白質(zhì)的消化吸收第5頁/共49頁三、蛋白質(zhì)降解的反應(yīng)機制1、溶酶體無選擇的降解蛋白質(zhì)第6頁/共49頁蛋白質(zhì)50~500nm50種水解酶單層膜游離于細胞質(zhì)中，過于微小難以觀察小分子單元白細胞殺菌、細胞自溶也與之有關(guān)第7頁/共49頁細胞如何有選擇地降解“過期蛋白”，而不影響細胞的正常功能？內(nèi)源過期蛋白質(zhì)水解氨基酸？2、泛肽識別降解的蛋白質(zhì)泛肽識別并在溶酶體中水解第8頁/共49頁泛肽作用機制過期蛋白質(zhì)泛肽復(fù)合體UCDEN氨基酸泛肽UCDEN：Ubiquitin-conjugatingenzyme，泛肽-連接的降解酶

泛肽的C末端羧基與蛋白質(zhì)的賴氨酸的ε—氨基連接

第9頁/共49頁第２節(jié)氨基酸的分解與轉(zhuǎn)化第10頁/共49頁GeneralMetabolismofAminoAcid氨基酸代謝庫(metabolicpool)食物蛋白質(zhì)消化吸收組織蛋白質(zhì)合成分解合成脫氨基作用NH3α-

酮酸尿素糖氧化供能酮體脫羧基作用CO2胺類其他含氮化合物(purine,pyrimide)轉(zhuǎn)變第11頁/共49頁一、脫氨基作用脫氨酶NH3？OO

α酮酸氧化脫氨基作用轉(zhuǎn)氨基作用聯(lián)合脫氨基作用非氧化脫氨基作用脫酰胺基作用第12頁/共49頁L-谷氨酸脫氫酶1.氧化脫氨脫氫氧化酶酶——L-氨基酸氧化酶（FAD.FMN）、D-氨基酸氧化酶酶2H+H+亞氨基酸不穩(wěn)定H2O+H+水解加氧脫氫NH4+α-酮酸本應(yīng)是L-aa氧化酶（大多數(shù)氨基酸都是L型），但該酶分布不普遍，活力低（pH=10)，作用小。??？提問：哪種酶作用最重要？213852598508第13頁/共49頁L-谷氨酸脫氫酶輔助因子：NAD+或NADP+催化L-Glu氧化脫氨生成α-酮戊二酸真核細胞中主要分布在線粒體基質(zhì)第14頁/共49頁有毒！L-谷氨酸脫氫酶NAD++H2ONADH+H++NH4+α-谷氨酸α-酮戊二酸谷氨酸氧化脫氨第15頁/共49頁若外環(huán)境NH3大量進入細胞，或細胞內(nèi)NH3大量積累α酮戊二酸大量轉(zhuǎn)化NADPH大量消耗三羧酸循環(huán)中斷，能量供應(yīng)受阻，某些敏感器官（如神經(jīng)、大腦）功能障礙。表現(xiàn)：語言障礙、視力模糊、昏迷、死亡。三羧酸循環(huán)丙酮酸α酮戊二酸氨中毒原理L-谷氨酸脫氫酶NAD++H2ONADH+H++NH4+α-谷氨酸α-酮戊二酸？第16頁/共49頁2.轉(zhuǎn)氨基作用特點：a.可逆，受平衡影響

b.氨基大多轉(zhuǎn)給了α-酮戊二酸（產(chǎn)物谷氨酸）轉(zhuǎn)氨酶α-氨基酸

α-酮酸

α-氨基酸α-酮酸逆過程交換三羧酸循環(huán)丙酮酸α酮戊二酸提問：為什么多轉(zhuǎn)給α-酮戊二酸？答案：來源有保證，谷氨酸可由氧化脫氨迅速降解產(chǎn)生α-酮戊二酸。第17頁/共49頁參與氨基轉(zhuǎn)換的α酮酸主要是α—酮戊二酸，其次是草酰乙酸。除Gly、Lys、Pro、Thr不能轉(zhuǎn)氨外，其他氨基酸都具有轉(zhuǎn)氨作用。最常見作用最強的是谷丙轉(zhuǎn)氨酶，谷草轉(zhuǎn)氨酶。所有轉(zhuǎn)氨酶的輔酶都是：磷酸吡哆醛（PLP）第18頁/共49頁第19頁/共49頁提示：肝細胞中轉(zhuǎn)氨酶活力比其他組織高出許多，是血液的100倍抽血化驗若轉(zhuǎn)氨酶比正常水平偏高則有可能肝組織受損破裂，肝細胞的轉(zhuǎn)氨酶進入血液。（結(jié)合乙肝抗原等指標進一步確定是什么原因引起的）查肝功為什么要抽血化驗轉(zhuǎn)氨酶指數(shù)呢？轉(zhuǎn)氨基本質(zhì)上沒有真正脫氨。第20頁/共49頁產(chǎn)物反應(yīng)物3.聯(lián)合脫氨谷氨酸L-谷氨酸脫氫酶α-酮戊二酸轉(zhuǎn)氨酶NH4+α-氨基酸NAD++H2Oα-酮酸NH32H１、轉(zhuǎn)氨酶—L-谷氨酸脫氫酶聯(lián)合脫氨作用 這兩種酶活性強，分布廣，動物體內(nèi)大部分通過此途徑。２、轉(zhuǎn)氨酶－嘌呤核苷酸循環(huán)聯(lián)合脫氨作用 骨骼肌、心肌和腦組織主要以此途徑為主。NADH+H+第21頁/共49頁產(chǎn)物腺苷酸琥珀酸草酰乙酸嘌呤核苷酸循環(huán)聯(lián)合脫氨谷氨酸α-酮戊二酸轉(zhuǎn)氨酶α-氨基酸α-酮酸NH3NH3天冬氨酸次黃苷酸H2ONH3H2ONAD+NADH+H+腺苷酸延胡索酸蘋果酸谷-草轉(zhuǎn)氨酶H2O反應(yīng)物第22頁/共49頁4.非氧化脫氨基作用1、還原脫氨基作用2、脫水脫氨基作用3、由解氨酶催化的脫氨基作用第23頁/共49頁5.脫酰胺基作用？脫氨H2ONH3谷氨酰胺谷氨酸天冬酰胺與之類似。水解酶第24頁/共49頁二、氨基酸的脫羧基作用（一）直接脫羧基作用

脫羧酶氨基酸胺+二氧化碳。脫羧酶：只作用于L-AA，除His脫羧酶不需輔酶，其他脫羧酶都以磷酸吡哆醛為輔酶。（二）羥化脫羧基作用

[O]-CO2Tyr多巴多巴胺生物堿第25頁/共49頁1、氨的代謝轉(zhuǎn)變（1）、重新合成氨基酸（2）、生成谷氨酰胺和天冬酰胺（3）、生成胺鹽三、氨基酸降解產(chǎn)物的去向第26頁/共49頁正常人血漿中的氨濃度一般不超過0.1mg/100mL主要通過丙氨酸和谷氨酰胺2、NH3的轉(zhuǎn)運第27頁/共49頁(主要是肌肉)各組織細胞脫氨NH3谷氨酸α-酮戊二酸谷氨酸丙酮酸丙氨酸谷氨酰胺血液肝臟脫氨，轉(zhuǎn)化為排泄形式提問：為什么以谷氨酰胺、丙氨酸轉(zhuǎn)運氨呢？答案：經(jīng)濟性高效（一舉兩得）。肌肉劇烈運動丙酮酸NH3丙氨酸糖異生糖原脫氨酵解蛋白質(zhì)分解產(chǎn)能第28頁/共49頁水生生物直接擴散脫氨（NH3）陸生脊椎動物排尿素各種生物根據(jù)安全、價廉的原則排氨。直接排氨，毒性大，不消耗能量。轉(zhuǎn)化為排氨形式越復(fù)雜，越安全，但越耗能。？體內(nèi)水循環(huán)迅速，NH3濃度低，擴散流失快，毒性小。？體內(nèi)水循環(huán)較慢，NH3濃度較高，需要消耗能量使其轉(zhuǎn)化為較簡單，低毒的尿素形式。3、氨的排泄第29頁/共49頁鳥類、陸生爬蟲排尿酸均來自轉(zhuǎn)氨不溶于水，毒性很小，合成需要更多的能量。提問：為什么這類生物如此排氨？水循環(huán)太慢，保留水分同時不中毒得付出高能量代價。高等植物，以谷氨酰胺或天冬酰胺形式儲存氨，不排氨。第30頁/共49頁在哺乳動物中，有毒的氨在肝臟中轉(zhuǎn)變?yōu)闊o毒的尿素后，經(jīng)血液運送至腎，隨尿排出體外。

Krebs和他的學(xué)生KurtHenseleit共同提出尿素的鳥氨酸循環(huán)的環(huán)式代謝途徑：4、鳥氨酸循環(huán)第31頁/共49頁

HansKrebs1900-1981

TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1953第32頁/共49頁尿素的形成——尿素循環(huán)部位——肝臟細胞氨基酸（外來的或自身的）α-酮戊二酸（轉(zhuǎn)氨作用）谷氨酸谷氨酸α酮戊二酸NH4+CO22ADP+Pi+H+2ATPPi鳥氨酸瓜氨酸氨甲酰磷酸瓜氨酸天冬氨酸—氨精氨琥珀酸ATPAMP+PPi延胡索酸鳥氨酸精氨酸H2O尿素消耗4ATP能量第33頁/共49頁

記憶方法2個部位

肝臟線粒體;胞液2個關(guān)鍵酶

氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ、精氨酸代琥珀酸合成酶2個N

尿素分子中2個N——1個來自NH3、1個來自天冬氨酸3個重要產(chǎn)物

鳥氨酸、瓜氨酸、精氨酸4個ATP

尿素合成是個耗能過程，每合成1分子尿素消耗4分子ATP第34頁/共49頁5.α-酮酸的代謝轉(zhuǎn)變(1)合成氨基酸(2)進入TCA徹底氧化分解!(3)轉(zhuǎn)化為糖及脂肪降解為乙酰CoA或乙酰乙酰CoA——生酮氨基酸降解為丙酮酸、α-酮戊二酸、琥珀酰CoA、延胡索酸、草酰乙酸的氨基酸——生糖氨基酸第35頁/共49頁生糖氨基酸：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：異亮氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、賴氨酸、酪氨酸(一兩色本來老)第36頁/共49頁碳骨架的氧化異檸檬酸檸檬酸延胡索酸蘋果酸草酰乙酸CoASH三羧酸循環(huán)乙酰CoAα-酮戊二酸琥珀酰CoA乙酰乙酰CoA苯丙氨酸酪氨酸亮氨酸賴氨酸丙氨酸蘇氨酸甘氨酸絲氨酸半胱氨酸丙酮酸精氨酸組氨酸谷氨酰胺脯氨酸谷氨酸異亮氨酸甲硫氨酸纈氨酸蘇氨酸苯丙氨酸酪氨酸天冬氨酸天冬酰胺谷氨酰胺異亮氨酸亮氨酸色氨酸第37頁/共49頁第三節(jié)由氨基酸衍生物的其他化合物

（自學(xué)）第38頁/共49頁第4節(jié)氨基酸的合成由糖代謝中間產(chǎn)物轉(zhuǎn)化而來。蛋白質(zhì)氨基酸非必需氨基酸(10種)糖必需氨基酸(10種)酮體動物第39頁/共49頁CO2+H2O戊糖磷酸途徑葡萄糖葡萄糖-6-磷酸3磷酸-甘油酸丙酮酸三羧酸循環(huán)乙醛酸循環(huán)核糖-5-磷酸酵解組氨酸色氨酸苯丙氨酸酪氨酸絲氨酸半胱氨酸甘氨酸亮氨酸纈氨酸丙氨酸草酰乙酸α-酮戊二酸天冬氨酸天冬酰胺甲硫氨酸蘇氨酸異亮氨酸賴氨酸微生物和植物可以合成所有類型氨基酸。谷氨酸谷氨酰胺精氨酸脯氨酸第40頁/共49頁一碳基團代謝(P284)在代謝過程中，某些化合物可以分解產(chǎn)生一個碳原子的基團，稱“一碳單位”或“一碳基團”。許多氨基酸都可作為一碳單位的供體：Gly、Met、His、Ser常見的一碳單位：亞氨甲基—CH=NH甲?；狢HO

甲基—CH3羥甲基—CH2OH亞甲基—CH2—次甲基—CH=第41頁/共49頁SO42-(P286)第42頁/共49頁3’-磷酸腺苷-5’-磷酸硫酸腺苷-5’-磷酸硫酸SO42-還原(P286)第43頁/共49頁本章小結(jié)1.蛋白質(zhì)在動物與人體的消化道分解成 氨基酸。2.氨基酸的脫氨基作用包括：氧化脫氨、轉(zhuǎn)氨和聯(lián)合脫氨。3.尿素循環(huán)。第44頁/共49頁1.不是人體的營養(yǎng)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.蘇氨酸2.不出現(xiàn)在蛋白質(zhì)的氨基酸A.半胱氨酸B.胱氨酸C.瓜氨酸D.精氨酸E.賴氨酸第45頁