蛋白质的降解和氨基酸代谢 (2)讲稿.ppt
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1、关于蛋白质的降解和氨基酸代谢(2)第一页,讲稿共八十七页哦11.1 蛋白质的酶促降解蛋白质的酶促降解 11.1.1 细胞内蛋白质的降解11.1.2 外源蛋白的酶促降解11.2 氨基酸的分解代谢氨基酸的分解代谢 11.2.1 氨基酸的脱氨基作用 11.2.2 氨基酸的脱羧基作用 11.2.3 氨的代谢去路 11.2.4-酮酸的代谢去路第二页,讲稿共八十七页哦11.3 氨基酸合成代谢氨基酸合成代谢11.3.1 氨基酸合成途径的类型11.3.2 氨基酸代谢与一碳单位11.3.3 氨基酸与某些生物活性物质的合成第三页,讲稿共八十七页哦蛋白质代谢的概念(阅读)蛋白质代谢的概念(阅读)2-1v蛋白质有自己
2、的存活时间,短到几分钟,长到几周,根据需要,细胞总是不断地从氨基酸合成蛋白质,又把蛋白质降解为氨基酸;v不同生物其合成蛋白质的能力不同,所摄取的氮源也不同,但要合成蛋白质,必须先合成氨基酸;第四页,讲稿共八十七页哦蛋白质代谢的概念(阅读)蛋白质代谢的概念(阅读)2-2v蛋白质的代谢主要是讨论生物机体内氨基酸和蛋白质的合成、分解和转变的化学过程,以及这些过程与生物机体的生殖、发育和一切生理之间的关系;v微生物、植物与动物的蛋白质代谢途径有相同之处,也有不同之处;v蛋白质与糖、脂和核酸的代谢之间存在有相互转变、相互依存和相互制约的关系;第五页,讲稿共八十七页哦不同生物的氨基酸代谢不同不同生物的氨基
3、酸代谢不同v多数细菌,体内的氨基酸分解代谢不占主要位置,而以氨基酸合成为主;有些细菌以氨基酸为唯一碳源,这类细菌以氨基酸分解为主;v高等植物随机体不断增长需要氨基酸,因此合成过程胜于分解过程;第六页,讲稿共八十七页哦11.1 蛋白质的酶促降解蛋白质的酶促降解第七页,讲稿共八十七页哦11.1.1 细胞内蛋白质的降解细胞内蛋白质的降解 P286 v 细胞内的蛋白质有其存活的时间,从几分钟到几个星期或更长;v目前一般认为真核细胞对蛋白质的降解有两个体系:溶酶体降解;依赖ATP,在细胞溶胶中以泛素(ubiquitin,Ub)标记的选择性蛋白质的降解。第八页,讲稿共八十七页哦蛋白质的降解的两个体系蛋白质
4、的降解的两个体系-溶酶体降解溶酶体降解v溶酶体中约含50种水解酶类,其中包括蛋白水解酶。溶酶体内pH约为5,其所含酶类均具有酸性最适pH,在细胞溶胶的pH条件下大部分酶都将失活,这可能是对细胞本身的一种保护。v在营养充足的细胞中,溶酶体的蛋白质降解是非选择性的。在饥饿细胞中,这种降解会消耗一部分细胞必蛋白。第九页,讲稿共八十七页哦蛋白质的降解的两个体系蛋白质的降解的两个体系-以泛素标记的选择性蛋白质的降解以泛素标记的选择性蛋白质的降解v泛素系统(UPS)广泛存在于真核生物中,是精细的特异性蛋白质降解系统。由泛素、26S蛋白酶体、多种酶构成;v泛素可通过酶作用,消耗ATP,给选择降解的蛋白质加上
5、标记,被标记的蛋白质由蛋白酶体水解成小肽,小肽再由细胞溶胶中的肽酶水解为氨基酸;v原核生物中没有泛素;第十页,讲稿共八十七页哦11.1.2 外源蛋白的酶促降解外源蛋白的酶促降解v以人体为例:外源蛋白质进入体内,先经水解作用变为小分子氨基酸,然后被吸收;v食物蛋白质经口腔、胃、小肠等消化器官,在这些器官分泌的各种蛋白水解酶作用下被水解为氨基酸;第十一页,讲稿共八十七页哦人体内分泌的主要蛋白酶原人体内分泌的主要蛋白酶原 胃蛋白酶原:由胃壁细胞分泌,无活性,经激活转变 成胃蛋白酶;胰酶酶原:由胰腺分泌,包括胰蛋白酶原、胰凝乳蛋白酶原和羧肽酶原等。在十二指肠内,胰蛋白酶原经肠激酶作用转变成有活性的胰蛋
6、白酶,催化其他胰酶酶原激活。第十二页,讲稿共八十七页哦蛋白质水解酶蛋白质水解酶v蛋白水解酶:使肽键断裂,对不同氨基酸形成的肽键有专一性,分为三类:1.肽链内切酶:肽链内切酶:能水解肽链内部的肽键,如胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶;2.肽链外切酶:肽链外切酶:水解肽链两端氨基酸形成的肽键,如羧肽酶、氨肽酶;3.二肽酶:二肽酶:水解二肽;第十三页,讲稿共八十七页哦举例:几种蛋白水解酶的作用举例:几种蛋白水解酶的作用第十四页,讲稿共八十七页哦v70公斤的人体每天由尿以含氮化合物排出的氨基氮约6-20克(每排泄5克氮相当于丢失30克内源蛋白质);第十五页,讲稿共八十七页哦 氨基酸代谢概况氨基酸代谢概
7、况 P288图11-1第十六页,讲稿共八十七页哦11.2 氨基酸的分解代谢氨基酸的分解代谢 P288第十七页,讲稿共八十七页哦 氨基酸的共同代谢途径氨基酸的共同代谢途径 P288v天然氨基酸都含有-氨基和羧基,有共同代谢途径;v氨基酸的共同代谢途径包括:1.脱氨基作用:主要代谢途径;2.脱羧基作用;v我们将追踪 每一种代谢 物的去路。第十八页,讲稿共八十七页哦不同氨基酸侧链基团不同,所以还有特殊代谢途径不同氨基酸侧链基团不同,所以还有特殊代谢途径v氨基酸的特殊代谢途径:略。第十九页,讲稿共八十七页哦11.2.1 氨基酸的脱氨基作用氨基酸的脱氨基作用v氨基酸脱氨基作用产生两种产物:-酮酸酮酸和氨
8、氨;第二十页,讲稿共八十七页哦氨基酸脱氨基作用主要有氨基酸脱氨基作用主要有3种种1.氧化脱氨基;2.转氨基;3.移换脱氨基;第二十一页,讲稿共八十七页哦(1)氧化脱氨基作用氧化脱氨基作用v该作用普遍存在于动植物中,在线粒体内进行。反应式:1.脱氢脱氢2.脱氨脱氨第二十二页,讲稿共八十七页哦 催化氧化脱氨基作用的酶催化氧化脱氨基作用的酶 P289(1)L-氨基酸氧化酶(氨基酸氧化酶(辅基为FMN或FAD);(2)D-氨基酸氧化酶(氨基酸氧化酶(辅基为FAD);(3)L-谷氨酸脱氢酶(谷氨酸脱氢酶(辅酶为NAD+或NADP+)等;v其中:其中:L-谷氨酸脱氢酶活性最高;谷氨酸脱氢酶活性最高;v真核
9、生物的L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶大部分分布在线粒体基质内,属别构酶;第二十三页,讲稿共八十七页哦大部分脱氨基作用发生于大部分脱氨基作用发生于 Glu 的氧化脱氨基作用的氧化脱氨基作用别构酶别构酶第二十四页,讲稿共八十七页哦(2)转氨基作用转氨基作用 P290v氨基酸脱下氨基生成相应酮酸,氨基转移到另一-酮酸上产生相应新 氨基酸:v单靠转氨作用不 能最终脱掉氨基;v转氨基作用在细胞 溶浆中和线粒体内 都能进行;第二十五页,讲稿共八十七页哦转氨酶转氨酶v转氨酶转氨酶(氨基转移酶氨基转移酶)催化转氨基反应;v转转氨氨酶酶的的辅辅酶酶是磷磷酸酸吡吡哆哆醛醛,是是B B6 6的的磷磷酸酸酯酯。功能是携
10、带NH2基(参见P191);第二十六页,讲稿共八十七页哦-酮戊二酸和酮戊二酸和Glu 草酰乙酸和草酰乙酸和Asp(1)-酮戊二酸酮戊二酸具有接受氨基的优势:AA+-酮戊二酸酮戊二酸 -酮酸酮酸+Glu(2)Glu的氨基在第二步转氨基中转移到草酰乙酸上:Glu+草酰乙酸草酰乙酸 -酮戊二酸酮戊二酸+Aspv转氨作用在生物体内普遍存在;v部分氨基酸不能参加转氨作用,如Gly、Thr、Lys、Pro、Hyp;第二十七页,讲稿共八十七页哦转氨基反应式转氨基反应式 P290第二十八页,讲稿共八十七页哦由上式由上式1.Glu脱氨:形成-酮戊二酸;酮戊二酸;-酮戊二酸酮戊二酸接受氨基:形成Glu ;2.丙酮
11、酸丙酮酸接受氨基形成Ala;谷丙转氨酶谷丙转氨酶催化该转氨反应。3.草酰乙酸草酰乙酸接受氨基形成Asp;谷草转氨酶谷草转氨酶催化该转氨反应。v因大部分的脱氨基作用发生于 Glu 的氧化脱氨基作用,所以-酮戊二酸酮戊二酸是氨基传递体是氨基传递体,可由三羧酸循环中大量产生;第二十九页,讲稿共八十七页哦转氨基作用沟通了糖与蛋白质的代谢转氨基作用沟通了糖与蛋白质的代谢 P290v转氨基作用使-酮酸与-氨基酸相互转化,该作用既是氨基酸分解代谢开始步骤,也是非必需氨基酸合成代谢步骤;v由糖代谢所产步的丙酮酸、草酰乙酸和-酮戊二酸可分别转变为Ala、Asp和Glu,同时自蛋白质分解代谢而来的这三种氨基酸也可
12、转变为丙酮酸、草酰乙酸和-酮戊二酸,参加三羧酸循环,这些相互转变的过程都是通过转氨作用实现,沟通了糖与蛋白质的代谢。第三十页,讲稿共八十七页哦(3)联合)联合脱氨基作用脱氨基作用 P291vGlu在氨基酸代谢中处于中心位置;第三十一页,讲稿共八十七页哦(4)非氧化脱氨基作用v略。第三十二页,讲稿共八十七页哦(5)脱酰氨基作用v略。第三十三页,讲稿共八十七页哦11.2.2 氨基酸的脱羧基作用氨基酸的脱羧基作用 P293v机体内部分氨基酸在脱脱羧羧酶酶催化下脱羧生成两种产物:CO2和伯胺化合物(胺);v脱羧酶的辅酶为磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛,专一性很高,一般是一种氨基酸一种脱羧酶,且只对L-氨基酸起作
13、用;第三十四页,讲稿共八十七页哦 脱羧反应和两种产物脱羧反应和两种产物 P293 伯胺伯胺脱羧反应的产物:脱羧反应的产物:CO2、胺、胺第三十五页,讲稿共八十七页哦 CO2和胺的去路和胺的去路 P2941.CO2:可由肺呼出,等;2.胺:胺:绝大多数胺类对动物有毒;(1)胺被氧化为氨和醛(由胺氧化酶催化),醛进一步 氧化成脂肪酸;脂肪酸有多种去路:可再分解成CO2和H2O,等;(2)胺随尿直接排除。第三十六页,讲稿共八十七页哦AA脱羧后形成的胺具有许多重要的生理作用脱羧后形成的胺具有许多重要的生理作用(阅读(阅读 P294)vAA脱羧反应普遍存在于微生物、高等动、植物组织中。动物的肝、肾、脑中
14、都发现有氨基酸脱羧酶,脑组织中富有L-谷氨酸脱羧酶,能使L-Glu脱羧形成-氨基丁酸。AA脱羧后形成的胺绝大多数对动物有毒,但许多具有重要生理作用:1.-氨基丁酸是重要的神经递质;2.His脱羧形成的组胺有降低血压的作用,又是胃液分泌的刺激剂;3.Tyr脱羧形成酪氨有升高血压的作用。第三十七页,讲稿共八十七页哦11.2.3 氨的代谢去路氨的代谢去路 P294v氨基酸脱氨基作用产物有两种:(1)氨;(2)-酮酸(碳骨架);第三十八页,讲稿共八十七页哦(1)氨的排泄方式)氨的排泄方式 P295v氨对生物体有毒,特别是高等动物的脑对氨极为敏感,血液中1的氨就可引起中枢神经系统中毒;v机体取3种形式排
15、出多余氨基氮:排氨排氨:许多水生动物以氨氨的形式将氮排出体外,排泄时需水;排尿素排尿素:绝大多数陆生脊椎动物将氨转变为尿素尿素排出;排尿酸排尿酸:鸟类和陆生爬行动物将氨形成固体尿酸尿酸悬浮液排出;第三十九页,讲稿共八十七页哦(2)氨的转运)氨的转运v细胞内的氨需转运到细胞外进入到血液中,再运送到排泄部位;v不同的生物排氨形式和排氨部位不同;第四十页,讲稿共八十七页哦以谷氨酰胺形式转运:是氨转运的主要形式;NH4 十Glu 十 ATP Gln 十 ADP 十 Pi 十 H+v谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺合成酶催化该反应;vGln是电中性无毒物质,可通过细胞膜进入血液,将氨带到血液;第四十一页,讲稿共八
16、十七页哦血液中的血液中的Glnv血液中的Gln被运送到肝脏,肝细胞的谷氨酰胺酶再谷氨酰胺酶再将Gln降解为Glu和氨:Gln十 H2O Glu十 NH+1.排尿素动物的排氨:氨在肝中合成尿素,由肾脏排泄;2.排氨动物:游离氨直接排出体外;第四十二页,讲稿共八十七页哦以丙氨酸的形式转运:发生在动物肌肉中葡萄糖葡萄糖-丙氨酸循环丙氨酸循环 P296 图11-3糖异生糖异生糖酵解糖酵解+NH3转氨基作用转氨基作用丙氨酸经血丙氨酸经血液循环到达肝脏液循环到达肝脏丙氨酸脱氨丙氨酸脱氨氨形成尿素氨形成尿素尿素排除体外尿素排除体外第四十三页,讲稿共八十七页哦 葡萄糖葡萄糖-丙氨酸循环的生理作用丙氨酸循环的生
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