蛋白质降解和氨基酸.ppt

第第1111章章 蛋白质降解和氨基酸的分解代谢蛋白质降解和氨基酸的分解代谢转氨通式氨基酸氨基酸NH2a酮酮 酸酸a酮 酸氨基酸氨基酸NHNH2 2转氨酶磷酸吡哆醛 转转氨氨机机理理转氨酶的一般特性转氨酶的一般特性1 1、一般转氨酶催化都需、一般转氨酶催化都需a a酮戊二酸作为受氨体，所以对酮戊二酸作为受氨体，所以对a a酮戊二酸或谷氨酸有要求，对其它氨基酸无严格专酮戊二酸或谷氨酸有要求，对其它氨基酸无严格专一性。一性。2 2、转氨酶对多种氨基酸都有转氨作用，但速度快慢不同，、转氨酶对多种氨基酸都有转氨作用，但速度快慢不同，催化最快的就是它的天然底物。催化最快的就是它的天然底物。3 3、转氨一般是可逆的，平衡常数接近。、转氨一般是可逆的，平衡常数接近。4 4、有些氨基酸不能转氨有些非蛋白质氨基酸也能转氨。、有些氨基酸不能转氨有些非蛋白质氨基酸也能转氨。如鸟氨酸。如鸟氨酸。5 5、体内重要的转氨酶有谷丙转氨酶和谷草转氨酶。、体内重要的转氨酶有谷丙转氨酶和谷草转氨酶。（GPT）谷丙转氨酶aKetoGluAlaPyruvate（GOT）谷草转氨酶aKetoGluOaxlAsp正常情况下转氨正常情况下转氨酶在细胞内，血酶在细胞内，血清中活性很低，清中活性很低，当某种因素是细当某种因素是细胞通透性增加，胞通透性增加，转氨酶进入血液转氨酶进入血液血清中转氨酶水血清中转氨酶水平提高。如急性平提高。如急性肝炎血清中肝炎血清中GPT增高，心肌梗塞，增高，心肌梗塞，GOT增高增高。二）氧化脱氨基作用：谷氨酸脱氢酶L-L-谷氨酸脱氢酶是研究的比较清楚的酶，谷氨酸脱氢酶是研究的比较清楚的酶，MtMt大约在大约在336000336000，。有，。有6 6个相同的亚基，是别构调节酶。活性较强可引起个相同的亚基，是别构调节酶。活性较强可引起氨基酸直接脱氨，催化反应平衡常数为，可逆。利用这氨基酸直接脱氨，催化反应平衡常数为，可逆。利用这一特性可催化生产味精。一特性可催化生产味精。（三）其他的脱氨基作用非氧化脱氨作用：非氧化脱氨作用：在某些微生物中还有些脱氨的形式1、还原脱氨作用：在氢化酶催化下，脱氨生成脂肪酸2、水解脱氨作用，在水解酶催化下脱氨生成烃酸3、脱水脱氨基作用，嘌呤核苷酸循环脱氨次黄嘌呤核苷酸与天冬氨酸作用形成中间产物次黄嘌呤核苷酸与天冬氨酸作用形成中间产物腺苷酸代琥珀酸腺苷酸代琥珀酸（adenylsuccinateadenylsuccinate），后者在裂），后者在裂合酶的作用下，分裂成腺膘吟核苷酸和延胡索合酶的作用下，分裂成腺膘吟核苷酸和延胡索酸，腺瞟吟核苷酸（腺苷酸）水解后即产生游酸，腺瞟吟核苷酸（腺苷酸）水解后即产生游离酸和次黄嘌呤核苷酸离酸和次黄嘌呤核苷酸 嘌呤核苷酸循环脱氨嘌呤核苷酸循环脱氨具体脱氨反应具体脱氨反应（六）氨的去路 氨基酸代谢产生的大量的氨必须有去路，否则会在血液中积累，抑制中枢神经系统，造成血氨中毒。去路：去路：1、高等动植物中重新利用、高等动植物中重新利用2、通过胺化酶贮存在、通过胺化酶贮存在Gln和和Asn中中3、形成尿素排出体外、形成尿素排出体外不同的生物排氨的方式不同：1、陆生脊椎动物：以尿素排出2、鸟类和爬行类：固体尿酸3、鱼类：直接排氨4、两栖类：排尿素或排氨。从排氨可以看出生物的进化水平，越高等代谢越复杂。（一）尿素循环的发现 发现：发现：在研究含氮化合物代谢时发现，用在研究含氮化合物代谢时发现，用1515N N标记的标记的NHNH4 4CICI喂狗在狗尿中检测到尿素上含有喂狗在狗尿中检测到尿素上含有1515N N，用，用1414C C标记的标记的NHNH4 41414COCO3 3喂狗，尿中的尿素分子上有喂狗，尿中的尿素分子上有1414C C。说明尿素的形成可能与说明尿素的形成可能与NHNH3 3和和COCO2 2有关。有关。19321932年年和他的学生和他的学生HenseleitHenseleit以他们的实验发现了尿素循以他们的实验发现了尿素循环途径。环途径。Hans Krebs的实验：大鼠肝脏切大鼠肝脏切成薄片置培成薄片置培养液中养液中37度度孵育孵育加入加入NH4CINH3减少，减少，尿素增加尿素增加加入加入Arg尿素增加加速尿素增加加速不加不加NH4CI，只加，只加Arg或或Orni尿素不增加尿素不增加实验表明：尿素形成与Arg和Ornithin也有极为密切的联系。Krebs提出尿素循环假说后Rather等进行了完善。循环途径可分为三个阶段1、鸟氨酸与CO2、NH3结合生成瓜氨酸2、瓜氨酸在于1分子NH3结合生成Arg3、Arg裂解成尿素和鸟氨酸。（二）尿素（二）尿素循环循环1、形成瓜氨酸：在氨甲酰磷酸合成酶催化下 2ATPCO2NH3 H2O氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸Orni在鸟氨酸转氨甲酰酶作用下形成瓜氨酸。以上是在线粒体中进行的。以下步骤均在胞质中。2、瓜氨酸与Asp的反应，在精氨琥珀酸合成酶的作用下生成精氨琥珀酸。然后在精氨酸裂合酶催化下生成延胡索酸和精氨酸。3、精氨酸在精氨酸水解酶催化下生成1分子尿素和鸟氨酸。2NH3CO23ATP CO(NH2)2 2ADPAMP 4Pi总反应方程式总反应方程式（三）尿素循环与TCA的关系（一）形成乙酰CoA的途径 氨基酸脱氨基后的碳骨架如果合成其他物质就会进入到其他的代谢途径中；如果作为能源最终被氧化成CO2和水，就从5个中间产物进入到TCA循环中。有5中氨基酸进入该途径：AlaAla、GlyGly、SerSer、ThrThr、CysCys。通过乙酰乙酰CoA进入到乙酰CoA在进入TCA的有：Phe Phe、TyrTyr、LeuLeu、LysLys、TrpTrp。乙酰CoA途径（二）一酮戊二酸途径有5种氨基酸进入该途径：Arg、His、Gln、Pro、Glu。一酮戊二酸途径 （三）形成琥珀酰CoA的途径有3中氨基酸进入；Ile、Met、ValIleValMet琥珀酰琥珀酰CoATCA（四）形成延胡索酸途径 有2种进入：Phe、Tyr（五）形成草酰乙酸途径 有两种氨基酸进入：Asp、Asn五、生糖氨基酸和生酮氨基酸有些氨基酸如苯丙氨酸、酪氨酸、亮氨酸、色氨酸，在分解过程中转变为乙酰乙酰CoA，而乙酰乙酸CoA在动物的肝脏中可转变为乙酸乙酸和羟丁酸，因此这5种氨基酸称为生酮氨基酸。凡能形成丙酮酸、a一酮戊二酸、琥珀酸和草酸乙酸的氨基酸都称为生糖氨基酸。因为这些物质都能导致生成葡萄糖和糖原。有的氨基酸如苯丙氨酸和酪氨酸，既可生成酮体又可生成糖，因此，称为生酮和生糖氨基酸。还有些氨基酸如丙氨酸、丝氨酸、半胱氨酸，也可通过形成乙酰CoA后进而形成乙酰乙酸，因此，生酮氨基酸和生糖氨基酸的界限并不是非常严格的。六、由氨基酸衍生的其他重要物质 （一）氨基酸与一碳单位 （二）氨基酸与生物活性物质GlyGly、SerSer、ThrThr、HisHis等都可产生一碳单位。等都可产生一碳单位。Gly甲酸甲酸FH4N5N10CH-FH4其他来源FH4FH4和一碳单位转移和一碳单位转移1 1）四氢叶酸（）四氢叶酸（FHFH4 4）2 2）FHFH4 4 Gly Gly N N5 5N N1010CH-FHCH-FH4 4HCOOHHCOOH3 3）N N5 5N N1010CH-FHCH-FH4 4同型半胱氨酸同型半胱氨酸FHFH4 4MetMet4 4）MetMet ATP ATPS-S-腺苷蛋氨酸腺苷蛋氨酸PPiPPiFH41 1）为其他需要一碳单位的反应提供一碳原子）为其他需要一碳单位的反应提供一碳原子2 2）参与核酸代谢，合成嘌呤和嘧啶碱基）参与核酸代谢，合成嘌呤和嘧啶碱基3 3）是联系氨基酸代谢和核酸代谢的结合点）是联系氨基酸代谢和核酸代谢的结合点4 4）S-S-腺苷蛋氨酸和腺苷蛋氨酸和FH4FH4为体内大约为体内大约5050多种甲基受体提供甲基。多种甲基受体提供甲基。5、一碳单位转移的生物学意义、一碳单位转移的生物学意义（二）氨基酸与生物活性物质 氨基酸处合成蛋白质外，它的衍生物是很多生物活性物质的前体。1、Tyr形成黑色素：Tyr二羟苯丙氨酸（多巴）多巴醌黑色素2、Tyr形成肾上腺素：多巴胺去甲肾上腺素肾上腺素肾上腺素3、Tyr形成甲状腺素TyrI二碘酪氨酸二碘酪氨酸二碘酪氨酸二碘酪氨酸甲状腺素甲状腺素4、Trp与5 羟色胺，吲哚乙酸5、Arg以7磷酸肌酸，磷酸精氨酸6、Glu与氨基丁酸（神经递质）7、Cys与牛磺酸症状比较严重的是1、苯丙酮尿症，缺乏苯丙氨酸羟化酶，智力受影响，发育不良，不加治疗，常在幼年死亡。2、尿黑酸症，缺乏尿黑酸氧化酶。3、槭糖尿症，缺乏酮体代谢的酶类，常在周岁内死亡。第27章 氨基酸及其重要衍生物的生物合成第第2727章章 氨基酸及其重要衍生物的生物合成氨基酸及其重要衍生物的生物合成 一 概论 二、脂肪族氨基酸的生物合成 三、芳香族氨基酸及组氨酸的生物合成 四、氨基酸生物合成的调节 五、氨基酸转化为其他氨基酸及其他代谢物 提要氨基酸合成概貌氨基酸合成概貌二、脂肪族氨基酸的生物合成（一）谷氨酸族氨基酸的生物合成（一）谷氨酸族氨基酸的生物合成L L一一GluGlu、L L一一GlnGln、L L一一ProPro（二）天冬氨酸族的生物合成（二）天冬氨酸族的生物合成L LAspAsp、L LAsnAsn、L L 一一 Met Met、L L一一ThrThr（三）丙酮酸族的生物合成（三）丙酮酸族的生物合成L L一一AlaAla、L LValVal、L L一一LeuLeu（四）丝氨酸族的生物合成（四）丝氨酸族的生物合成L L一一SerSer、L LGlyGly、L L一一 Cys Cys生物合成及固硫作用生物合成及固硫作用（一）由酮戊二酸合成的氨基酸途径1、L一Glu的合成：由酮戊二酸合成。酮戊二酸酮戊二酸NHNH4 4NADHNADH2 2GluGluNADNADH H2 2O O2 2、GlnGln生成：生成：Glu GluATPATP NH3 NH3GlnGlnADPADP Pi Pi3、Pro的合成：酮戊二酸酮戊二酸GluGluL-L-GluGlu半醛二氢吡咯半醛二氢吡咯5 5羟酸羟酸L LProPro4 4、ArgArg的合成：的合成：酮戊二酸酮戊二酸GluOrniArg5 5、LysLys的合成：的合成：高柠檬酸高柠檬酸Lys酮戊二酸酮戊二酸高异柠檬酸高异柠檬酸草酰戊二酸草酰戊二酸（二）天冬氨酸族的生物合成LAsp、LAsn、L 一Met、L一Thr1、Asp的合成：OxalAsp2、Asn的合成：AspAsnGlu酮戊二酸GlnGlu3 3、MetMet的合成：的合成：MetO-琥珀酰高丝氨酸琥珀酰高丝氨酸Asp-半醛半醛天冬酰磷酸天冬酰磷酸Asp4、Thr的合成：L-高丝氨酸ThrAsp（三）丙酮酸族的生物合成L一Ala、LVal、L-Ile、L一Leu1、Ala的合成：丙酮酸丙氨酸2、Val和Ile的合成：两种氨基酸合成的路线基本相同。先由丙酮酸和酮丁酸缩合，然后经多个步骤合成。3、Leu的合成：a异戊酸异丙基苹果酸酮异己酸Leu。（四）丝氨酸族的生物合成L-Ser、L-Gly、L-Cys生物合成及固硫作用1、Ser和Gly的合成：H2S乙酸3-P-甘油3-P-羟基丙酮酸3-P-SerL-SerGly2、Cys的合成：L-SerO-乙酰-L-SerL-Cys三、芳香族氨基酸及组氨酸的生物合成（一）苯丙氨酸、酪氨酸及色氨酸的生 物合成（二）组氨酸的生物合成 Phe和和Tyr合成合成 Trp的合成的合成2、不同终端产物对共经过途径的协同抑制ABCEDFGH（）（）（）（）（）（）（）（）提要