蛋白质的降解与氨基酸的代谢.ppt
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1、第八章第八章 蛋白质的降解与氨基酸蛋白质的降解与氨基酸的代谢的代谢第一节第一节 蛋白质的酶水解蛋白质的酶水解第二节第二节 氨基酸分解代谢的公共途径氨基酸分解代谢的公共途径第三节第三节 氨基酸合成的公共途径氨基酸合成的公共途径蛋白质在生物体中的主要生物功能蛋白质在生物体中的主要生物功能(1)结构物质胶原蛋白(2)免疫功能免疫球蛋白(3)运动功能肌动蛋白(4)运输功能血红蛋白(5)催化功能酶(6)供能,占机 体需要的10-15%第一节第一节 蛋白质的酶水解蛋白质的酶水解生物体利用外源蛋白质物质作为营养时,需要将蛋白质分解成氨基酸蛋白质分解成氨基酸(或寡肽或寡肽)才能被吸收利用。才能被吸收利用。体内
2、的蛋白质也需不断的转换更新,其目的:体内的蛋白质也需不断的转换更新,其目的:(1 1)排除那些不正常的蛋白质,它们的积累对细)排除那些不正常的蛋白质,它们的积累对细胞有害;胞有害;(2 2)排除积累过多的酶和调节蛋白,使细胞代谢)排除积累过多的酶和调节蛋白,使细胞代谢的井然有序得以维持。的井然有序得以维持。水解胞外酶胞外酶氨基酸氨基酸 吸收入作为作为氮氮源和能源进行代谢源和能源进行代谢。蛋白质不能储备。蛋白质不能储备。外源蛋白质外源蛋白质外源蛋白质外源蛋白质n细胞内能有选择的降解细胞内能有选择的降解“过期蛋白过期蛋白”,而,而不影响细胞的正常功能?不影响细胞的正常功能?内源过期蛋白质内源过期蛋
3、白质水解氨基酸氨基酸?泛肽识别并在溶酶体中水解过期蛋白泛肽识别并在溶酶体中水解过期蛋白泛肽泛肽(ubiguitin)给选择降解的蛋白质加以给选择降解的蛋白质加以标记标记泛肽:泛肽:是一个由是一个由76个氨基酸组成的蛋白质,个氨基酸组成的蛋白质,由于它无所不在,而且在真核细胞中含量丰富由于它无所不在,而且在真核细胞中含量丰富而得名而得名过期蛋过期蛋过期蛋过期蛋白质白质白质白质泛肽泛肽泛肽泛肽复合体复合体复合体复合体溶酶体溶酶体氨基酸氨基酸泛肽泛肽泛肽泛肽被标记后被标记后的的内源蛋内源蛋白质白质50500nm各种各种水解水解酶酶双层膜双层膜游离于细胞质中,过于微小难以观察游离于细胞质中,过于微小难
4、以观察小分子单元小分子单元溶酶体溶酶体白细胞杀菌时被该细菌同样溶解白细胞杀菌、细胞自白细胞杀菌、细胞自溶也与之有关溶也与之有关一、蛋白酶(一、蛋白酶(proteinase)的分类)的分类催化蛋白质分子中的肽键水解的一类酶,称为蛋白酶。1 1、按来源分、按来源分 动物蛋白酶 植物蛋白酶 微生物蛋白酶2 2、按作用位点分、按作用位点分 内肽酶 外肽酶 二肽酶外肽酶:氨肽酶 羧肽酶A 羧肽酶 羧肽酶B提问提问:不同蛋白酶之间功能上区别是什么:不同蛋白酶之间功能上区别是什么?内肽酶内肽酶胃蛋白酶胃蛋白酶(PepsinPepsinPepsinPepsin):芳香族氨基酸及其它疏水氨基酸(NH2端及COO
5、H端)胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶(ChymotrypsinChymotrypsinChymotrypsinChymotrypsin):芳香族氨基酸及其他疏水氨基酸(COOH端)弹性蛋白酶弹性蛋白酶(ElastaseElastase):丙氨酸,甘氨酸,丝氨酸等短脂肪链的氨基酸(COOH端)胰蛋白酶胰蛋白酶(TrypsinTrypsinTrypsinTrypsin):碱性氨基酸(COOH端)外肽酶外肽酶羧肽酶羧肽酶A A:芳香族氨基酸羧肽末端的肽键芳香族氨基酸羧肽末端的肽键羧肽酶羧肽酶B B:碱性氨基酸碱性氨基酸 羧肽末端的肽键羧肽末端的肽键 (CarboxypeptidaseCarboxypept
6、idaseCarboxypeptidaseCarboxypeptidase )氨肽酶氨肽酶(AminopeptidaseAminopeptidaseAminopeptidaseAminopeptidase ):):氨肽末端的肽键氨肽末端的肽键二肽酶二肽酶(Dipeptidase):):要求相邻两个氨基酸上的要求相邻两个氨基酸上的-氨基和氨基和-羧基同时存在羧基同时存在3 3、根据作用的、根据作用的pHpH分分 碱性蛋白酶,pH 9-11 中性蛋白酶,pH 7-8 酸性蛋白酶,pH 2-5二、蛋白质的酶水解二、蛋白质的酶水解 大分子的蛋白质受内肽酶、外肽酶和二肽酶的协同催化,逐步降解生成多肽多肽
7、 寡肽寡肽 二肽二肽 氨基酸氨基酸Polypeptide oligoPolypeptide oligo di di蛋白质的酶水解在食品工业中有广泛的应用蛋白质的酶水解在食品工业中有广泛的应用三、氨基酸的吸收及氨基酸代谢库三、氨基酸的吸收及氨基酸代谢库在人和动物体内,氨基酸被小肠粘膜吸收在人和动物体内,氨基酸被小肠粘膜吸收后,通过粘膜的微细血管进入血液,并运后,通过粘膜的微细血管进入血液,并运送到肝脏及其他器官中进行代谢。送到肝脏及其他器官中进行代谢。由于氨基酸是蛋白质、核酸等生物分子合成的原料,细胞内总有相当数量的游离氨基酸存在,这些游离氨基酸一部分是从外界吸收的;一部分是由细胞自身合成的;也
8、有的是由体内蛋白质更新释放的。细胞内所有这些游离存在氨基酸细胞内所有这些游离存在氨基酸称为氨基称为氨基酸库酸库。氨基酸库内的氨基酸不断被利用,又。氨基酸库内的氨基酸不断被利用,又不断被补充,始终处于动态平衡。不断被补充,始终处于动态平衡。蛋白质的需要量和营养价值蛋白质的需要量和营养价值n氮平衡氮平衡n机体摄入的蛋白质量和排出量在正常情况下处于平衡状态,称为氮平衡称为氮平衡n处于生长、发育或患疾恢复的机体,其摄入的氮量大于排出的氮量,称为正氮平衡称为正氮平衡n当摄入的氮量小于排出的氮量时,称为负氮平衡称为负氮平衡n生理需要量生理需要量n成人每日最低需要3050g蛋白质阜阳”大头娃娃”奶粉事件蛋白
9、质的营养价值蛋白质的营养价值必需氨基酸与非必需氨基酸必需氨基酸与非必需氨基酸必需氨基酸:必需氨基酸:是指人和动物体内需要,而又是指人和动物体内需要,而又不能自身合成,必须由食物供应的氨基酸。不能自身合成,必须由食物供应的氨基酸。共有8种:亮氨酸、异亮氨酸、蛋氨酸(甲硫氨酸)、缬氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸和赖氨酸。半必需氨基酸:半必需氨基酸:尽管尽管自身能够合成,但合自身能够合成,但合成量不能满足需要。成量不能满足需要。如组氨酸和精氨酸非必需氨基酸:非必需氨基酸:可以在体内合成满足需要可以在体内合成满足需要的氨基酸。的氨基酸。第二节第二节 氨基酸分解代谢的公共途径氨基酸分解代谢的公共途径各种
10、不同的氨基酸代谢的主要公共途径有脱氨基作用脱氨基作用脱羧基作用脱羧基作用脱氨脱羧作用脱氨脱羧作用氨基酸在脱氨、脱羧后,生成的有机酸、胺、氨、CO2等产物可被进一步分解利用或排出体外。体内脱氨基的反应有三类体内脱氨基的反应有三类脱氨基作用 转氨作用 联合脱氨基作用一、氨基酸的脱氨基作用一、氨基酸的脱氨基作用 氨基酸经酶催化脱去氨基的作用称为脱氨基作用。1 1、氧化脱氨基作用、氧化脱氨基作用(1)(1)氧化脱氨基作用的一般过程氧化脱氨基作用的一般过程R R 2 HC NH3+O2 2 C=O+2 NH3 COO-COO-(2)(2)催化氧化脱氨基作用的酶催化氧化脱氨基作用的酶 1)L-L-氨基酸氧
11、化酶氨基酸氧化酶它是一个黄素蛋白黄素蛋白,这种酶有两种类型:一类是以FAD为辅基的;另一类是以FMN为辅基的(人和动物体中)。在体内分布不广,活性不强。在体内分布不广,活性不强。2)D-)D-氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶该酶以FAD为辅基。该酶存在于脊椎动物的肝、肾细胞。在体内分布广,活性也强,但生物体内的氨在体内分布广,活性也强,但生物体内的氨基酸大多数是基酸大多数是L型的。型的。3)氨基酸脱氢酶氨基酸脱氢酶它是不需氧脱氢酶类,它的辅酶有两种,一种是NAD+/NADH,另一种是NADP+/NADPH,脱下的氢不直接交给氧,而是经电子传递链产生H2O和ATP。氨基酸脱氢酶种类很多,但最重要的是最重
12、要的是L-L-谷氨酸脱谷氨酸脱氢酶氢酶,该酶分布很广,在动、植物及微生物中都存在,有较强的活性。2 2、氨基酸的非氧化脱氨基作用、氨基酸的非氧化脱氨基作用非氧化脱氨基作用大多数在微生物中进行。非氧化脱氨的方式有以下几种(1)(1)还原脱氨基作用还原脱氨基作用(2)(2)水解脱氨基作用水解脱氨基作用(3)(3)脱水脱氨基作用脱水脱氨基作用(4)(4)脱硫氢基脱氨基作用脱硫氢基脱氨基作用3 3、氨基酸的脱酰胺基作用、氨基酸的脱酰胺基作用谷氨酰胺和天冬酰胺可在谷氨酰胺酶和天冬谷氨酰胺酶和天冬酰胺酶酰胺酶的作用下,分别发生脱酰胺基作用通生成相应的氨基酸。二、氨基酸的转氨基作用二、氨基酸的转氨基作用转氨
13、基作用是-氨基酸和酮酸之间氨基的转移作用。转氨酶转氨酶 催化转氨反应的酶称为转氨酶。转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛,其功能是携转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛,其功能是携 带氨基带氨基(-NH(-NH2 2)。大多数转氨酶需要以大多数转氨酶需要以-酮戊二酸为氨基受体;酮戊二酸为氨基受体;以谷氨酸为氨基供体以谷氨酸为氨基供体。转氨酶对其催化反应中两个底物中的一个是专一转氨酶对其催化反应中两个底物中的一个是专一的。的。三、联合脱氨基作用三、联合脱氨基作用联合脱氨基作用是由联合脱氨基作用是由转氨酶和转氨酶和L-L-谷氨酸脱氢谷氨酸脱氢酶酶联合作用脱去氨基的方式。联合作用脱去氨基的方式。联合脱氨基作用是氨基酸的-氨
14、基先借助转氨作用转移到-酮戊二酸的分子上,生成相应的酮酸和谷氨酸谷氨酸;然后谷氨酸在L-谷氨酸脱氢酶的作用下脱氨基,生成-酮戊二酸同时释放出氨。它的逆反应是氨基酸合成的重要途径。它的逆反应是氨基酸合成的重要途径。产物腺苷酸琥珀酸腺苷酸琥珀酸草酰乙酸草酰乙酸嘌呤核苷酸联合脱氨基嘌呤核苷酸联合脱氨基谷氨酸谷氨酸-酮戊二酸酮戊二酸转氨酶转氨酶-氨基氨基酸酸-酮酸酮酸NH3NH3天冬氨酸天冬氨酸次黄苷酸次黄苷酸HH2 2OONHNH3 3HH2 2OONAD+NADH+H+腺苷酸腺苷酸延胡索酸延胡索酸苹果酸苹果酸谷谷-草草转转氨酶氨酶HH2 2OO反应物 四、氨基酸的脱羧基作用四、氨基酸的脱羧基作用机
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