生物化学蛋白质分解代谢d101.pptx

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1、1、消消化化系系统统及及蛋蛋白白酶酶的的分分泌泌第1页/共122页2、几种常见的蛋白水解酶酶酶 作用位点（或底物）作用位点（或底物）胰胰蛋蛋白白酶酶(Trypsin）Lys,Arg的的羧羧基端基端胰凝乳胰凝乳(糜糜)蛋白酶蛋白酶 (Chymotrypsin)Phe,Trp,Tyr 的羧基端的羧基端 胃胃蛋蛋白白酶酶(Pepsin)Phe,Trp,Tyr的氨基端的氨基端氨氨肽肽酶酶(aminopeptidase)肽肽的的氨氨基端基端羧羧肽肽酶酶(carboxypeptidase)肽肽的的羧羧基端基端二肽酶二肽酶(dipeptidase)二肽二肽弹弹性性蛋蛋白白酶酶(elastase)各各种种脂脂

2、肪肪族族AA形形 成的肽成的肽第2页/共122页3、氮平衡（1）、氮平衡 生物体吸收氮和排出氮的关系（2）、总平衡 生物体吸收氮等于排出氮（3）、正平衡 生物体吸收氮大于排出氮（4）、负平衡 生物体吸收氮小于排出氮 保持机体蛋白质的正常合成，不仅要有充足的食物蛋白，还要注意必需AA的含量和配比，要合理调整饮食结构，避免偏食，否则严重影响体内蛋白质的合成，影响健康。第3页/共122页二、体腔（腹腔）疾病（Celiac disease）消化酶不能分解小麦中水不溶性蛋白（尤其是醇溶蛋白质，消化酶不能分解小麦中水不溶性蛋白（尤其是醇溶蛋白质，gliadin）对肠衬细胞产生不利作用，引起体腔（腹腔）疾病

3、。）对肠衬细胞产生不利作用，引起体腔（腹腔）疾病。第4页/共122页三、急性胰腺炎三、急性胰腺炎（Acute pancteatitisAcute pancteatitis）胰胰液液分分泌泌到到肠肠内内的的分分泌泌途途径径障障碍碍，蛋蛋白白水水解解酶酶酶酶原原预预先先成成熟熟转转变变为为催催化化的的活活性性形形式式，这这些些活活性性水水解解酶酶在在胰胰腺腺细细胞胞内内攻攻击击自自身身组组织织，损损伤伤器器官官，严严重时可致命。重时可致命。第5页/共122页四、食物蛋白过敏有时体内蛋白酶受抑制或缺失，少量蛋白可直接被吸收进入血液，导有时体内蛋白酶受抑制或缺失，少量蛋白可直接被吸收进入血液，导致食物

4、蛋白过敏。致食物蛋白过敏。第6页/共122页五五、组织蛋白的水解组织蛋白的水解 组织中存在的蛋白质在组织蛋白酶组织中存在的蛋白质在组织蛋白酶 的作用下被水解为氨基酸。组织蛋白酶主要存在于细胞的溶酶体中。的作用下被水解为氨基酸。组织蛋白酶主要存在于细胞的溶酶体中。第7页/共122页六、六、植物组织中蛋白质的降解植物组织中蛋白质的降解植物组织中蛋白质的降解植物组织中蛋白质的降解 植物一般无降解外源蛋白质的能力（少数捕虫植物如猪笼草、捕蝇草可消化外界蛋白质），植物可分解植物一般无降解外源蛋白质的能力（少数捕虫植物如猪笼草、捕蝇草可消化外界蛋白质），植物可分解自身组织的蛋白质，特别是在植物代谢旺盛的组

5、织和器官和种子萌发时，蛋白质被自身的蛋白酶自身组织的蛋白质，特别是在植物代谢旺盛的组织和器官和种子萌发时，蛋白质被自身的蛋白酶 分解。分解。返回第8页/共122页第二节、氨基酸的分解代谢第二节、氨基酸的分解代谢一、脱氨（基）作用（一、脱氨（基）作用（Deamination）氨基酸失去氨基的作用，包括：氨基酸失去氨基的作用，包括：1、氧化脱氨，动、植物中普遍存在；、氧化脱氨，动、植物中普遍存在；2、非氧化脱氨，微生物中，不普遍。、非氧化脱氨，微生物中，不普遍。3、转氨基作用、转氨基作用 4、联合脱氨基作用、联合脱氨基作用 四种方式四种方式动物的脱氨主要发生在肝脏中。动物的脱氨主要发生在肝脏中。第

6、9页/共122页脱氨（基）作用 AA oxidase 2AA+O22Ketoacid+2NH3 第10页/共122页（一）、氧化脱氨 由由氨氨基基酸酸氧氧化化酶酶催催化化，酶酶是是一一种种黄黄素素蛋蛋白白:主要有：主要有：1L-AA氧氧化化酶酶（L-aa oxidase），分分布布不不广广、活活力力低低，一一类类以以FAD为为辅辅基基、另另一一类类以以FMN为为辅辅基基（人人和和动动物物）。对对Gly;L-Ser,L-Thr;L-Glu,L-Asp;Lys,Arg,Ornithine无作用。无作用。2D-AA氧氧化化酶酶（D-aa oxidase），以以FAD为辅基，分布广，但作用不大。为辅基

7、，分布广，但作用不大。3氧化专一氧化专一aa的酶的酶第11页/共122页3、氧化专一氨基酸的酶（1）、甘 氨 酸 氧 化 酶（Gly Oxidase）Gly+1/2O2Glyoxylate+NH3（2）、D-天冬氨酸氧化酶（D-Asp Oxidase）Asp+1/2O2Oxaloacetate+NH3第12页/共122页3、氧化专一氨基酸的酶（3）、L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶（L-Glu DehyDrogenase）L-Glu dHEL-Glu+NAD(P)+-ketoglutarate+NH3+NAD(P)H+H+味精生产发酵菌的味精生产发酵菌的L-Glu dHE活力非常高，利用糖代谢的中

8、间产物活力非常高，利用糖代谢的中间产物-ketoglutarate发酵生产味精，发酵生产味精，NADPH来自于异柠檬酸脱氢。来自于异柠檬酸脱氢。第13页/共122页L-谷氨酸脱氢酶（谷氨酸脱氢酶（Glu dHE）第14页/共122页Glu dHE催化的反应第15页/共122页（二）、转氨（基）作用（Transamination）由转氨酶（Transaminase）催催化化，一一个个L-aa的的-NH3转转移移到到一一个个-酮酮酸酸上上使使之之变变成成相相应应的的-aa，自自身身转转变变为为相相应应的的-酮酮酸酸。酶酶均以磷酸吡哆醛为辅基。均以磷酸吡哆醛为辅基。Lys,Arg,Thr,Pro不能

9、通过转氨酶转氨。不能通过转氨酶转氨。GPTGlu+PyAla+-ketoglutaric acid GOTGlu+oxaloacetateAsp+-ketoglutaric acid第16页/共122页 1、转氨作用（Transamination)第17页/共122页2、转氨作用机理第18页/共122页3、VitB6第19页/共122页4、磷酸吡哆醛与氨基酸代谢第20页/共122页5、PLP作用机理第21页/共122页6、PLP与Asp氨基转移酶第22页/共122页7、PLP与Asp氨基转移酶第23页/共122页（三）、（三）、联合脱氨作用联合脱氨作用（United Deamination）氨

10、氨基基酸酸脱脱氨氨通通过过转转氨氨作作用用和和L-Glu dHE催催化化的的Glu氧氧化化脱脱氨氨作作用用联联合合完完成成。弥弥补补L-aa oxidase分分布布少少、活活力力低低的的缺缺陷陷。广广泛泛存存在在，但但并并不不是是所有组织细胞的主要脱氨方式。所有组织细胞的主要脱氨方式。第24页/共122页1、联合脱氨（United Deamination)第25页/共122页2、联合脱氨作用（United Deamination）嘌嘌呤呤核核苷苷酸酸循循环环的的联联合合脱脱氨氨作作用用，次次黄黄嘌嘌呤呤核核苷苷一一磷磷酸酸(IMP)与与Asp形形成成腺腺苷苷酸酸代代琥琥珀珀酸酸(adenylo

11、succinate)，再再经经裂裂合合酶酶分分解解AMP和和延延胡胡索索酸酸，AMP水水解解产产生生游游离离NH3和和IMP。骨骨骼骼肌肌、心心肌肌、肝肝脏脏及及脑脑中中主主要要的的脱氨方式。脱氨方式。第26页/共122页腺苷酸的联合脱氨第27页/共122页四、脱酰胺作用第28页/共122页二、脱羧（基）作用（Decarboxylation）脱羧酶（Decarboxylase）催催化化生生成成相相应应的的一一级级胺胺，放放出出CO2，反反应应需需要要磷磷酸酸吡吡哆哆醛醛，作作用用专专一一性性很很高高，一一般般一一种种氨氨基基酸酸只只有有一一种种脱脱羧羧酶酶，且且只只对对L-型氨基酸起作用，只有

12、型氨基酸起作用，只有His脱羧酶不需要辅酶。脱羧酶不需要辅酶。Hishistamine（降血压、刺激胃酸分泌）降血压、刺激胃酸分泌）Tyrtyramine(升高血压）升高血压）Glu-氨基丁酸氨基丁酸（神经介质）（神经介质）第29页/共122页1、脱羧作用机理返回第30页/共122页第三节、氨基酸分解产物的代谢第三节、氨基酸分解产物的代谢一、氨的转运 主要是通过谷氨酰胺（主要是通过谷氨酰胺（Gln），多数动物细胞有谷氨酰胺合成酶（），多数动物细胞有谷氨酰胺合成酶（Gln synthetase），该酶催化），该酶催化 NH3+Glu+ATPGln+ADP+Pi。Gln运送到肝脏，谷氨酰胺酶（运送

13、到肝脏，谷氨酰胺酶（glutaminase）催化其裂解，释放）催化其裂解，释放NH4+。第31页/共122页1、谷氨酰胺在血液中转移氨第32页/共122页2、氨的转运肌肉中利用肌肉中利用Ala将氨运送到肝脏，即将氨运送到肝脏，即Glc-Ala cycle，循环中氨在循环中氨在Glu dHE作用下转变为作用下转变为Glu，进一，进一步在步在GPT的作用下把氨转移给的作用下把氨转移给Py生成生成Ala，Ala随血液运送到肝脏，在肝脏随血液运送到肝脏，在肝脏GPT作用下转回到作用下转回到Py和和Glu。肌肉中肌肉中Py由糖酵解提供，肝脏中多余的由糖酵解提供，肝脏中多余的Py可异生为可异生为Glc。第

14、33页/共122页葡萄糖-丙氨酸循环第34页/共122页Ala循环第35页/共122页二、氨的排泄1.排排氨氨，氨氨经经Gln运运送送到到排排泄泄部部位位（如如鱼鱼鳃鳃），Gln酶裂解出游离氨借助扩散运动排出体外。酶裂解出游离氨借助扩散运动排出体外。2.排尿素排尿素尿素（鸟氨酸）循环。尿素（鸟氨酸）循环。3.排排尿尿酸酸，爬爬虫虫类类和和鸟鸟类类以以尿尿酸酸作作为为氨氨的的主主要要排排泄泄形形式式（灵灵长长类类、鸟鸟类类和和陆陆生生爬爬虫虫类类嘌嘌呤代谢的产物也是尿酸）。呤代谢的产物也是尿酸）。4.自自然然界界还还有有许许多多排排氨氨方方式式，蜘蜘蛛蛛以以鸟鸟嘌嘌呤呤作作为为氨氨基基氮氮的的排

15、排泄泄方方式式；许许多多鱼鱼类类以以氧氧化化三三甲甲胺胺排排氮氮；高高等等植植物物则则以以Gln和和Asn的的形形式式把氨基氮储存于体内。把氨基氮储存于体内。第36页/共122页1、生成Gln解除氨-酮戊二酮戊二酸酸谷氨酸谷氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺第37页/共122页2、氨的去路尿素循环（鸟氨酸循环）Hans Krebs,Kurt Hehseleit(1932)发现，氨基酸代谢产生的氨发现，氨基酸代谢产生的氨在肝脏中代谢为尿素解毒，必须有精氨酸酶（在肝脏中代谢为尿素解毒，必须有精氨酸酶（Arginase），水解精氨酸为），水解精氨酸为尿素而实现在肝脏中解除氨的毒性。尿素而实现在肝脏中解除氨的毒性。

16、第38页/共122页尿素循环及氨进入循环的反应第39页/共122页尿素循环第40页/共122页（1）、氨甲酰磷酸合成第41页/共122页羧甲基磷酸合成酶催化的反应第42页/共122页氨甲酰磷酸合成酶缺失的补救第43页/共122页（2）、瓜氨酸合成第44页/共122页（3）精氨琥珀酸合成第45页/共122页（4）、Arg的合成第46页/共122页（5）、Arg裂解生成尿素第47页/共122页（6）、尿素循环与TCA第48页/共122页（7）、尿素循环与TCA的连接第49页/共122页（8 8）肝昏迷（）肝昏迷（Hepatic comaHepatic coma）肝脏病变不能解除肝脏病变不能解除AA

17、代谢产生的氨的毒性，一般通过在脑中与代谢产生的氨的毒性，一般通过在脑中与Glu形成形成Gln实现解毒，实现解毒，Glu用于解用于解毒，须消耗毒，须消耗TCA的中间产物的中间产物-酮戊二酸而导致酮戊二酸而导致TCA中间产物的流失，阻滞中间产物的流失，阻滞TCA的进行，影响脑中能量代谢，的进行，影响脑中能量代谢，造成肝昏迷。造成肝昏迷。第50页/共122页三、氨基酸碳骨架的氧化途径三、氨基酸碳骨架的氧化途径人体人体10-15%的能量来自于氨基酸的氧化分解，氨基酸的碳架以的能量来自于氨基酸的氧化分解，氨基酸的碳架以5种产物形式进入种产物形式进入TCA（分别为（分别为Py or Acetyl CoA,

18、-Ketoglutaric acid,Succinyl CoA,Fumarate,Oxaloacetate）彻底氧化为）彻底氧化为H2O和和CO2、还可以糖元异生或生酮。、还可以糖元异生或生酮。第51页/共122页1、氨基酸进入TCA的进入点总图第52页/共122页2、十十种种氨氨基基酸酸分分解解为为乙乙酰酰-CoA：其其中中的的5种种通通过过丙丙酮酮酸酸转转变变为为乙乙酰酰-CoA第53页/共122页3、氨基酸碳架的氧化部分生物中部分生物中第54页/共122页4、AA转变为Py第55页/共122页5 5、AAAA变为变为 -酮戊二酸酮戊二酸第56页/共122页6、AA变为琥珀酰CoA第57页

19、/共122页7、氨基酸转变为谷氨酸第58页/共122页四、氨基酸向糖和脂的转变1、生生 糖糖 氨氨 基基 酸酸（Glycogenic AA），分分 解解 产产 物物 为为 糖糖 代代 谢谢 的的 中中 间间 物物，如如 Py,Oxaloacetate,-Ketoglutaric acid,Fumarate 等。等。15AAs。2、生酮氨基酸、生酮氨基酸（Ketogenic AA），分解产物为），分解产物为Acetyl CoA,或或Acetoacetate。Leu。3、生糖兼生酮氨基酸生糖兼生酮氨基酸 Ile,Lys,Phe,Tyr。第59页/共122页生糖生酮氨基酸总图乙乙酰酰乙乙酰酰COA酮

20、体酮体第60页/共122页五、氨基酸和一碳单位（一）、一碳单位（One Carbon Unit）第61页/共122页1 1、GlyGly与一碳单位与一碳单位第62页/共122页2、Thr,Ser与一碳单位第63页/共122页3 3、HisHis与一碳单位与一碳单位第64页/共122页4、Met与一碳单位第65页/共122页5、活化甲基循环中Met和SAM的合成第66页/共122页（二）、一碳转移反应中重要的一碳转移反应中重要的酶辅助因子酶辅助因子第67页/共122页（三）、一碳单位与生物合成第68页/共122页一碳单位与生物合成第69页/共122页（四）、四氢叶酸与一碳单位的转变第70页/共1

21、22页1、四氢叶酸（FH4）第71页/共122页2 2、四四氢氢叶叶酸酸的的反反应应部部位位第72页/共122页3、四氢叶酸与一碳单位第73页/共122页4、Met生成SAM第74页/共122页5、SAM的模型第75页/共122页6 6、SAMSAM提供甲基提供甲基第76页/共122页7、甲基FH4与Met第77页/共122页8 8、S Se er r-GGl ly y与与甲甲基基第78页/共122页9、甲基循环返回第79页/共122页第四节、氨基酸的合成代谢第四节、氨基酸的合成代谢第80页/共122页 氨氨基基酸酸合合成成总总图图第81页/共122页一、以丙酮酸为前体合成的氨基酸丙酮酸第82

22、页/共122页二、以-酮戊二酸为前体合成的氨基酸1 -酮戊二酸酮戊二酸第83页/共122页三、以草酰乙酸为前体合成的氨基酸1草酰乙酸第84页/共122页以丙酮酸、-酮戊二酸、草酰乙酸为前体合成氨基酸第85页/共122页四、以磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）及赤酮糖为前体合成的氨基酸PEP 4-磷酸赤磷酸赤藓糖藓糖第86页/共122页以PEP及赤酮糖为前体合成的氨基酸第87页/共122页以以PEPPEP及赤酮糖为前体及赤酮糖为前体合成的氨基酸合成的氨基酸第88页/共122页五、以3-p-甘油酸为前体合成的氨基酸第89页/共122页以3-p-甘油酸为前体合成的氨基酸第90页/共122页六、以六、以5-p

23、-5-p-核糖为前体合成核糖为前体合成HisHis第91页/共122页七、个别氨基酸的合成七、个别氨基酸的合成1、Ser的合成第92页/共122页2、Glu合成Pro第93页/共122页3、His合成Glu第94页/共122页4、三种非必需氨基酸和六种必需氨基酸由草酰乙酸和丙酮酸合成第95页/共122页5、Gly,Ser代谢第96页/共122页6、甘氨酸的两个代谢命运第97页/共122页7、丝氨酸与甘氨酸第98页/共122页8、分枝氨基酸代谢第99页/共122页9、分枝氨基酸代谢1第100页/共122页10、分枝氨基酸代谢2第101页/共122页八、槭糖尿病（八、槭糖尿病（Maple Suga

24、r Urine Disease,Maple Sugar Urine Disease,MSUDMSUD）遗传性疾病，三个分枝氨基酸分解代谢障碍所致，患者智力发育不全、遗传性疾病，三个分枝氨基酸分解代谢障碍所致，患者智力发育不全、尿中出现三个分枝氨基酸及其相应的酮酸。先天缺乏尿中出现三个分枝氨基酸及其相应的酮酸。先天缺乏-keto acid decarboxylase(也叫也叫dHE)（催化（催化-keto acid的氧化脱羧），分枝氨基的氧化脱羧），分枝氨基酸生成酮酸后只有氧化脱羧途径可走。酸生成酮酸后只有氧化脱羧途径可走。第102页/共122页Trp作为前体第103页/共122页Phe羟化为T

25、yr第104页/共122页二氢蝶呤转变为醌式二氢蝶呤第105页/共122页Phe分解为乙酰乙酸第106页/共122页Phe,Tyr代谢第107页/共122页九、苯丙酮尿症（Phenylketonuria,PKU）患者血及尿中患者血及尿中Phe及苯丙酮酸浓度高，患者智力低下，多停留在儿童及苯丙酮酸浓度高，患者智力低下，多停留在儿童阶段，肤发颜色较浅，血中肾上腺素（阶段，肤发颜色较浅，血中肾上腺素（Adrenalin）也低。先天缺乏）也低。先天缺乏Phe 羟化酶（羟化酶（hydroxylase）。）。第108页/共122页1、苯丙酮症的苯丙氨酸代谢第109页/共122页十、十、十、十、白化病（白化

26、病（AlbinismAlbinism）缺乏缺乏Tyrosinase(Tyr 3-单氧酶单氧酶)，Tyr不能生成黑色素。不能生成黑色素。第110页/共122页Phe,Tyr代谢缺陷第111页/共122页影响氨基酸代谢的人类遗传疾病第112页/共122页Tyr合成黑色素、多巴第113页/共122页第114页/共122页Tyr合成肾上腺素等第115页/共122页Tyr合成吲哚乙酸第116页/共122页Arg合成磷酸肌酸第117页/共122页His合成组胺第118页/共122页鸟氨酸合成腐胺、亚精胺、精胺第119页/共122页Glu合成GABA第120页/共122页Cys合成牛磺酸返回第121页/共122页感谢您的观看！第122页/共122页