含氮化合物代谢课件.ppt
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1、关于含氮化合物代谢现在学习的是第1页,共46页第一节蛋白质的酶促降解一、蛋白质水解酶1.肽链内切酶和外切酶肽链内切酶:水解多肽链内部肽键的酶。动物消化酶:胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶等。肽链内切酶又叫蛋白酶,广泛地分布于各种生物中;植物中消化酶:木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶、无花果蛋白酶等。现在学习的是第2页,共46页肽链内切酶专一性ABCD+H2O胰蛋白酶 B=Lys或Arg酶作用快;C=Pro时,酶作用受阻 A、C=Glu、Asp时酶促水解减慢;胰凝乳蛋白酶B=Trp、Tyr或Phe时酶作用快;C=Pro时,酶作用受阻B=Met、Leu、His酶水解作用差 AB-COOH +HNH-CDE酶
2、 类 水解作用位点及酶作用特点 相邻pro影响形成肽键时B提供COOH形成肽键时C提供NH2现在学习的是第3页,共46页H2N-CH-C-NH-CH-C-NH-CH-C-NH-CH-C-NH-CH-C-NH-CH-COOHO=O=O=O=O=-CH2CH2-RRCHCH3CH3-OH-(CH2)CH2NH2-CH2SH-胃蛋白酶芳香族氨基酸的氨基形成的肽键胰凝乳蛋白酶芳香族氨基酸的羧基形成的肽键氨肽酶靠近氨基末端的肽键羧肽酶靠近羧基末端的肽键现在学习的是第4页,共46页2.肽链外切酶:从多肽链末端逐步水解肽键的酶 氨肽酶:专一性地从肽链的氨基端水解肽键。有多种。羧肽酶:专一性地从肽链的羧基端水
3、解肽键。有多种。现在学习的是第5页,共46页第二节 氨基酸的分解与转化一、氨基酸的分解与转化途径组织蛋白质组织氨基酸降解合成分解-酮酸NH3胺CO2氨基酸糖 类脂 类氧 化尿 素酰 胺嘧 啶氨基酸组 胺腐 胺醛酸-氨基丁酸CO2+H2O神经递质含氮激素脱氨基作用脱羧基作用特殊代谢途径现在学习的是第6页,共46页(二)脱羧基作用(一)脱氨基作用 2.非氧化脱氨基3.转氨基作用(三)分解产物的去路1.氧化脱氨基1、氨的去路2.酮酸的去路3.胺的去路4.氨基酸与一碳单位4、联合脱氨基作用(decarboxylation)(deamination)现在学习的是第7页,共46页氧化脱氨基酶1.氧化脱氨基
4、广泛存在,活性高,最适pH值为7,辅助因子NAD+或NADP+,只催化L-谷氨酸脱氢,不需氧,产物为-酮酸、NH4+,NADH或NADPH。(oxidative deamination)L-氨基酸氧化酶(FAD或FMN人)最适pH为10,生理pH条件下活性不高,仅作用L-氨基酸,需氧,产物-酮酸、氨和H2O2不是脱氨基主要方式。D-氨基酸氧化酶分布广活性高,仅作用D-氨基酸,需氧,产物-酮酸、氨和H2O2但生物体的氨基酸主要由L-氨基酸组成,该E对生物无重要意义。L-谷氨酸脱氢酶-酮酸NAD(P)+NADPH+H+_NH3+R-CHCOO-_NHR-C-COO-_氨基酸氧化酶H2ONH3_OR
5、-C-COO-+H+_氨基酸(自发进行)酶主要特征作用特点glutamate dehydrogenaseD-amino acid oxidses现在学习的是第8页,共46页NAD+NADH+H+谷氨酸脱氢酶HCOOHCH2_HC-NH2_CH2HCOOHHCOOHCH2_C=OCH2HCOOH_NADP+NADPH+H+NH4+L-谷氨酸-酮戊二酸脊椎动物的谷氨酸脱氢酶(GDH)由6个相同亚基组成,而野生植物(拟南芥和玉米)谷氨酸脱氢酶凝胶电泳(PAGE)指纹显示两种不同的亚基(GDH1,GDH2),但每个GDH仍然含6个亚基。拟南芥和玉米中GDH同工酶:(GDH1)6 (GDH1)5:(GD
6、H2)1 (GDH1)4:(GDH2)2(GDH1)3:(GDH2)3 (GDH1)2:(GDH2)4 (GDH1)1:(GDH2)5GDH属于典型的多亚基、变构酶:均受GTP,ATP和NADH的别构抑制,而受GDP和ADP别构激活。现在学习的是第9页,共46页2.非氧化脱氨基包括:还原脱氨基、水解脱氨基、脱水脱氨基、硫解脱氨基裂解脱氨基还原脱氨基水解脱氨基苯丙氨酸-CH2-CH-COOHNH2-反肉桂酸-CH=CH-COOH苯丙氨酸解氨酶NH3氨基酸R-CH-COOHNH2-脂肪酸R-CH2-COOH+NH32H+,2e-裂解脱氨基氨基酸R-CH-COOHNH2-RCHOHCOOH羟基脂酸+
7、NH3+H2O非氧化脱氨基作用多数存在微生物中现在学习的是第10页,共46页3.转氨基作用常见的有谷草转氨酶和谷丙转氨酶氨基酸转氨酶德辅酶为磷酸吡哆醛,酶活性中心反应历程为:转氨酶CHPO-氨基酸1H2N-C-HCOOHR-酮酸1O=C-HCOOHRH2N-C-HCOOHR-氨基酸2(aminotransferation)-酮酸2O=C-HCOOHRPH2N-CH2COOHH-C-NH2R+O=CHPECOOHH-C-NCHPER+H-C=OCOOHRH2N-CH2PECOOHC NC-HHPER+COOHRC=OCOOHH-C-NH2RH2N-CH2PECOOHH-C-NCHPERCOOH
8、C NCHHRPEO=CHPE现在学习的是第11页,共46页4.联合脱氨基作用分两种情况H-C-NH2COOHCH3丙氨酸-酮戊二酸COOHC=OCH2CH2COOH-NADH+H+NH3NAD+H2OH-C-NH2COOHCH2CH2COOH谷氨酸-COOHC=OCH3丙酮酸-转氨酶与L-谷氨酸脱氢酶组成的脱氨基作用,广泛存在于动植物和微生物中。(NADPH+H+NH3)(NADP+H2O)转氨基作用的特点:已经发现50多种;广泛存在动植物和微生物细胞质及线粒体中;既能使-酮酸与-氨基酸相互转变,平衡库中各种氨基酸,又是必需氨基酸合成重要途径。谷氨酸脱氢酶转氨酶现在学习的是第12页,共46页
9、腺嘌呤核苷酸循环的联合脱氨基作用-氨基酸-酮戊二酸天门冬氨酸草酰乙酸GOT-酮酸谷氨酸转氨酶腺苷酸代琥珀酸IMP延胡索酸AMP苹果酸H2O腺苷酸脱氨酶NH3 腺嘌呤核苷酸循环的联合脱氨基作用仅限于骨骼肌、心肌组织细胞的脱氨基方式,而不是通过联合脱氨基的方式进行。原因是这两种组织中的谷氨酸脱氢酶含量较少活性低现在学习的是第13页,共46页(二)脱羧基作用胺CO2L-组氨酸脱羧酶组胺L-谷氨酸脱羧酶CO2-氨基丁酸R-CH2-NH2 +CO2脱羧酶R-CH-NH2COOH氨基酸CCNNCHHH-CH2-CH2-NH2CCNNCHHH-CH2-CH-NH2组氨酸COOH谷氨酸CH2CH2CH-COO
10、HCOOHNH2CH2CH2CH2COOHNH2使血管舒张,降低血压,医学认为,过敏性鼻炎患者是因为体内组氨产生过多,引起鼻道毛细血管扩张,增加分泌,鼻涕较多之故。中枢神经系统抑制性神经递质癫痫病患者该种转氨酶活性高-乙烯GABA可抑制该转氨酶活性治疗癫痫病。现在学习的是第14页,共46页氨基酸脱羧基后,产物为有机胺,多数具有很强的生理活性如:赖氨酸戊二胺(尸胺),组氨酸组胺,酪氨酸酪胺;这些胺都具有强烈的生理作用,如组胺可降低血压,酪胺可升高血压等。富含蛋白类食物腐败后产生胺类物质,误食会引起食物中毒-恶心、头晕、萎靡不振,严重者死亡。现在学习的是第15页,共46页(三)氨基酸分解产物的去路
11、(1)形成尿素(鸟氨酸循环);(2)生成NH4+,(3)生成酰胺(Gln,Asn);(4)合成其他含氮化合物(5)重新合成氨基酸1.氨的去路现在学习的是第16页,共46页线粒体细胞质氨甲酰磷酸CO2+NH32ADP+Pi2ATP鸟氨酸瓜氨酸Pi鸟氨酸瓜氨酸ATPAMP+PPi天冬氨酸精氨代琥珀酸合酶+H2O鸟氨酸循环精氨酸延胡索酸酶?酶?H2N-C-O-P=OO-O-ONH2(CH2)3CHNH2COOHC=NHH2NHOCHNH2NH(CH2)3COOHC=NHH2NNH(CH2)3CHNH2COOHC=ONH2CHHCCOOHCOOHNH(CH2)3CHNH2COOHCH2NN-CHCH2
12、COOHCOOHH2N-CHCH2COOHCOOH精氨代琥珀酸现在学习的是第17页,共46页鸟氨酸循环的特点和生物学意义:该循环又成为Krebs-尿素循环,特点为:a.循环从瓜氨酸合成开始,前两步反应在线粒体中进行,后三步在细胞液中进行;b.整个过程中有4种氨基酸参与:精氨酸、天冬氨酸、瓜氨酸和鸟氨酸;c.每合成1分子尿素消耗3分子ATP,4个高能键;尿素分子中两个酰胺基,一个来自NH3,另一个来自天冬氨酸。NH3的固定发生在线粒体中。d.反应过程的酶主要有:氨甲酰磷酸合成酶,氨甲酰磷酸转移酶、精氨琥珀酸合成酶、精氨酸裂解酶;鸟氨酸循环主要发生部位是动物肝脏,尿素最后通过尿液排泄,有利于解除N
13、H3的毒性,同时伴随CO2排出;在少数植物中,如马勃、洋蕈等也能合成尿素,以解除NH3 毒性,因为高浓度的NH3 是解联剂。生物学意义:现在学习的是第18页,共46页2.氨基酸碳架-酮酸的去路苯丙氨酸酪氨酸赖氨酸亮氨酸色氨酸丙氨酸苏氨酸甘氨酸丝氨酸半胱氨酸丙酮酸苯丙氨酸酪氨酸天冬氨酸天冬酰胺异亮氨酸蛋氨酸缬氨酸谷氨酸精氨酸组氨酸脯氨酸谷氨酰胺柠檬酸草酰乙酸琥珀酰CoA-酮戊二酸乙酰CoA乙酰乙酰CoA延胡索酸(1)氧化分解CO2NADH/FADH2现在学习的是第19页,共46页(2)再合成氨基酸(3)生成糖或脂生糖氨基酸、生酮氨基酸NAD+NADH+H+HCOOHCH2_HC-NH2_CH2H
14、COOHHCOOHCH2_C=OCH2HCOOH_NADP+NADPH+H+NH4+L-谷氨酸-酮戊二酸谷氨酸脱氢酶-氨基酸1H2N-C-HCOOHR-酮酸1O=C-HCOOHR转氨酶丙酮酸草酰乙酸丙氨酸天冬氨酸氨基酸脱氨基-酮酸糖异生途径糖现在学习的是第20页,共46页糖异生途径丙酮酸葡萄糖G-6-PF-6-PF-1,6-2P3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸1,3-二磷酸甘油酸磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛PEP6-磷酸葡萄糖酶果糖二磷酸酶乳酸线粒体丙酮酸草酰乙酸苹果酸苹果酸草酰乙酸ADP+PiCO2+ATP+H2ONADHNAD+NADHNAD+GTPGDP+PiCO2天冬氨酸Ala糖酵解途径E现
15、在学习的是第21页,共46页氨基酸脱氨基产生的-酮酸,能够转变成丙酮酸、乙酰CoA或TCA中间产物,进而生成糖或脂肪。大多数氨基酸可以使尿液中糖含量增加,少数几种可使葡萄糖和酮体的含量同时增加,而亮氨酸只能使酮体增加。氨基酸脱氨后的-酮酸能沿糖异生途径能够转变成糖氨基酸称为生糖氨基酸,能够生成酮体的,并按照脂肪酸代谢途径分解的称为生酮氨基酸。既能生成糖,又能生成酮体的称为生糖兼生酮氨基酸。现在学习的是第22页,共46页名称中间代谢物生糖/生酮名称中间代谢物生糖/生酮Gly甘Ser丝Ala丙Thr苏Cys半Glu谷His组Gys精Pro脯Val缬Met甲丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸-酮戊二酸-
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