1、蛋白质的酶促降解及氨基酸代谢本章着重讨论蛋白质在机体内的降解，以及氨基酸的分解和合成的共同代谢途径。第一节第一节 蛋白质的酶促降解蛋白质的酶促降解第二节第二节 氨基酸的分解与转化氨基酸的分解与转化第三节第三节 氨的同化及氨基酸的生物合成氨的同化及氨基酸的生物合成第一节蛋白质的酶促降解真核细胞内蛋白质降解真核细胞内蛋白质降解1.1.溶酶体的降解（酸性蛋白酶）溶酶体的降解（酸性蛋白酶）不依赖不依赖ATPATP 降解外源性蛋白、膜蛋白和长寿命的细胞降解外源性蛋白、膜蛋白和长寿命的细胞内蛋白内蛋白2.2.依赖泛素的降解依赖泛素的降解 依赖依赖ATPATP 降解异常蛋白和细胞内短寿命蛋白降解异常蛋白和细
2、胞内短寿命蛋白 泛素（泛肽）泛素（泛肽）：泛素是一个由：泛素是一个由7676个氨基酸个氨基酸组成单体蛋白，其存在广泛，保守性强。组成单体蛋白，其存在广泛，保守性强。主要功能是标记待分解的蛋白质，并将其主要功能是标记待分解的蛋白质，并将其移入蛋白酶体，使该蛋白质水解。泛素也移入蛋白酶体，使该蛋白质水解。泛素也可以标记跨膜蛋白，如受体，将其从细胞可以标记跨膜蛋白，如受体，将其从细胞膜上除去。膜上除去。消化道内几种蛋白酶的专一性消化道内几种蛋白酶的专一性（Phe.Tyr.Trp）（Arg.Lys）（脂肪族）（脂肪族）胰凝乳胰凝乳蛋白酶蛋白酶胃蛋白酶胃蛋白酶弹性蛋白酶弹性蛋白酶羧肽酶羧肽酶胰蛋白酶胰蛋
3、白酶氨肽酶氨肽酶羧肽酶羧肽酶（Phe.Trp）胃蛋白酶胃蛋白酶蛋白质降解的泛肽途径蛋白质降解的泛肽途径（ubiquitin）第二节氨基酸的分解与转化一、氨基酸代谢概况三、氨基酸的脱羧基作用四、氨基酸分解产物的转化二、氨基酸的脱氨基作用一、氨基酸代谢概况氨基酸在酶的催化下脱去氨基生成相氨基酸在酶的催化下脱去氨基生成相应的应的-酮酸的过程称为氧化脱氨基作用。酮酸的过程称为氧化脱氨基作用。主要有以下两种类型：主要有以下两种类型：-氨基酸氨基酸 氨基酸氧化酶（氨基酸氧化酶（FAD、FMN）-酮酸酮酸 R-CH-COO-NH+3|R-C-COO-+NH3 O|H2O+O2H2O2L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱
4、氢酶谷氨酸谷氨酸H2O-酮戊二酮戊二 酸酸NH3别构激活：别构激活：ADPADP别构抑制：别构抑制：ATP,NADHATP,NADH-氨基酸氨基酸1 R1-CH-COO-NH+3|-酮酸酮酸1 R1-C-COO-O|R2-C-COO-O|-酮酸酮酸2 R2-CH-COO-NH+3|-氨基酸氨基酸2在转氨酶的催化下，在转氨酶的催化下，-氨基酸的氨基转移到氨基酸的氨基转移到-酮酸的酮基碳原子上酮酸的酮基碳原子上，结果原来的，结果原来的-氨基酸生成相应的氨基酸生成相应的-酮酸，而原来的酮酸，而原来的-酮酸则形成了相酮酸则形成了相应的应的-氨基酸，这种作用称为转氨基作用或氨基移换作用。氨基酸，这种作用
5、称为转氨基作用或氨基移换作用。谷丙转氨酶和谷草转氨酶谷丙转氨酶谷丙转氨酶（GPT）谷草转氨酶谷草转氨酶(GOT)a a、转氨酶与、转氨酶与L-L-谷氨酸脱氢酶作用相偶联谷氨酸脱氢酶作用相偶联b b、转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联、转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联1)转氨酶与L-谷氨酸脱氢酶作用相偶联转氨酶L-谷氨酸脱氢酶-酮酸酮酸-氨基酸氨基酸-酮戊二酸酮戊二酸L-L-谷氨酸谷氨酸2)转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联-氨基酸氨基酸-酮酸酮酸-酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸草酰乙酸草酰乙酸天冬氨酸天冬氨酸腺苷酸代琥珀酸腺苷酸代琥珀酸苹果酸苹果酸延胡索酸延胡索酸腺苷酸腺苷酸次黄苷酸次黄苷酸心肌、骨
6、肌、脑心肌、骨肌、脑1 1、概念、概念3 3、脱羧产物的进一步转化（次生物质代谢脱羧产物的进一步转化（次生物质代谢）氨基酸在脱羧酶的氨基酸在脱羧酶的作用下脱掉羧基生成相作用下脱掉羧基生成相应的一级胺类化合物应的一级胺类化合物的作用。脱羧酶的辅的作用。脱羧酶的辅酶为磷酸吡哆醛。酶为磷酸吡哆醛。直接脱羧直接脱羧 胺胺羟化脱羧羟化脱羧 羟胺羟胺 2 2、类型、类型:1 1、氨的代谢转变、氨的代谢转变（1 1）重新生成氨基酸重新生成氨基酸（2 2）谷氨酰胺和天冬酰氨的生成谷氨酰胺和天冬酰氨的生成（3 3）尿素的生成尿素的生成尿素循环尿素循环（4 4）合成其他含合成其他含N N物质物质H2ONH32)2
7、)谷氨酰胺的生成和利用谷氨酰胺的生成和利用 生成生成GlnGln可解氨毒，也是氨的运输和贮存可解氨毒，也是氨的运输和贮存形式。形式。Gln Gln 将氨从脑、肌肉等组织运到将氨从脑、肌肉等组织运到肝和肾脏。在肾脏中经肝和肾脏。在肾脏中经GlnGln酶的作用，水酶的作用，水解放出的氨与肾小管中的酸结合成铵盐解放出的氨与肾小管中的酸结合成铵盐排出体外；在肝中排出体外；在肝中GlnGln脱下的氨可形成尿脱下的氨可形成尿素排出。其它组织的氨以丙酮酸的形式素排出。其它组织的氨以丙酮酸的形式运至肝中形成尿素排出。运至肝中形成尿素排出。丙氨酸丙氨酸-葡萄糖循环葡萄糖循环3)3)尿尿 素素 的的 生生 成成a
8、、概念b、总反应和过程NH3+CO2+3ATP+天冬氨酸天冬氨酸+2H2O NH2-CO-NH2 +2ADP+2Pi+AMP+PPi+延胡索酸延胡索酸鸟鸟氨氨酸酸循循环环氨基酸氨基酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸鸟氨酸鸟氨酸瓜氨酸瓜氨酸瓜氨酸瓜氨酸精氨琥珀酸精氨琥珀酸鸟氨酸鸟氨酸精氨酸精氨酸延胡索酸延胡索酸草酰乙酸草酰乙酸氨基酸氨基酸谷氨酸谷氨酸-酮戊二酸酮戊二酸天冬氨酸天冬氨酸ATPAMP+PPiH2O2ATP+CO2+NH3+H2O2ADP+Pi基质基质线线粒粒体体胞液胞液尿素尿素鸟氨酸循环小结鸟氨酸循环小结 场所：线粒体、胞浆场所：线粒体、胞浆 原料：原料：2 2分子分子N
9、HNH3 3，一个来源于游离氨，一个来源于游离氨，另一个来自另一个来自AspAsp。能量消耗：能量消耗：3 3个个ATPATP，4 4个高能键。个高能键。参与的氨基酸：鸟氨酸、瓜氨酸、精氨参与的氨基酸：鸟氨酸、瓜氨酸、精氨琥珀酸、精氨酸、天冬氨酸。琥珀酸、精氨酸、天冬氨酸。总反应式：总反应式：NH3+CO2+3ATP+天冬氨酸天冬氨酸+2H2O NH2-CO-NH2 +2ADP+2Pi+AMP+PPi+延胡索酸延胡索酸尿素合成的调节 调节酶：调节酶：精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸合成酶：尿素循环的限速酶尿素循环的限速酶 氨甲酰磷酸合成酶氨甲酰磷酸合成酶I I：激活剂激活剂:N-:N-乙酰谷
10、氨酸乙酰谷氨酸 ArgArg高时此酶活性大高时此酶活性大2 2、氨基酸碳骨架的代谢途径、氨基酸碳骨架的代谢途径（1 1）再氨基化生成氨基酸再氨基化生成氨基酸（2 2）转变成糖或脂肪转变成糖或脂肪生糖氨基酸和生酮氨基酸生糖氨基酸和生酮氨基酸（3 3）氧化成氧化成COCO2 2和和H H2 2O O氨基酸碳骨架进入三羧酸循环的途径氨基酸碳骨架进入三羧酸循环的途径草酰乙酸草酰乙酸磷酸烯磷酸烯醇式酸醇式酸-酮戊二酸酮戊二酸天冬氨酸天冬氨酸天冬酰氨天冬酰氨丙酮酸丙酮酸延胡索酸延胡索酸琥珀酰琥珀酰CoA乙酰乙酰CoA乙酰乙酰乙酰乙酰CoA苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸亮氨酸亮氨酸赖氨酸赖氨酸色氨酸色氨酸丙氨
11、酸丙氨酸苏氨酸苏氨酸甘氨酸甘氨酸丝氨酸丝氨酸半胱氨酸半胱氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺精氨酸精氨酸组氨酸组氨酸脯氨酸脯氨酸异亮氨酸异亮氨酸亮氨酸亮氨酸缬氨酸缬氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸天冬氨酸天冬氨酸异亮氨酸异亮氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸缬氨酸缬氨酸葡萄糖葡萄糖柠檬酸柠檬酸第三节第三节 氨的同化及氨基酸的生物合成氨的同化及氨基酸的生物合成一、一、氮素循环氮素循环二、二、生物固氮（自学）生物固氮（自学）四、四、氨基酸的生物合成氨基酸的生物合成五、五、氨基酸与一氨基酸与一碳基团代谢碳基团代谢三、三、氨的同化（自学）氨的同化（自学）自然界的氮素循环自然界的氮素循环硝酸盐硝酸盐亚硝酸亚硝酸氮氮生物固
12、氮生物固氮工业固氮工业固氮固氮生物固氮生物动植物动植物硝酸盐还原硝酸盐还原大气固氮大气固氮大气氮素大气氮素岩浆源的岩浆源的固定氮固定氮火成岩火成岩反硝化作用反硝化作用氧化亚氮氧化亚氮蛋白质蛋白质入地下水入地下水动植物废物动植物废物死的有机体死的有机体生物生物3H26e-2NH3N2+b、ATP酶活性：能催化ATP分解，从中获取能量推动电子向还原底物上转移。（1）结构组成（2）作用机理：（3）特点：是一种多功能酶N2还原剂铁蛋白钼铁蛋白a、氧化还原酶：不仅能催化N2还原，还可催化N2O化合物等还原。铁蛋白：二聚体、含Fe和S，形成Fe4S4簇 钼铁蛋白：四聚体（22），含Mo、Fe和SNH+4N
13、O-32e-6e-硝酸还原酶硝酸还原酶亚硝酸还原酶亚硝酸还原酶NO-2a、铁氧还蛋白、铁氧还蛋白硝酸还原酶硝酸还原酶b、NAD(P)H-硝酸还原酶硝酸还原酶H2ONO-3+2Fd还原态还原态+2H+NO-2+2Fd氧化态氧化态+NAD(P)H+H+NO-2+NAD(P)+H2ONO3-2H2Oa a、铁氧还蛋白、铁氧还蛋白亚硝酸还原酶亚硝酸还原酶NO-2+6Fd还原态还原态+8H+NH+4+6Fd氧化态氧化态+2H2Ob b、NAD(P)HNAD(P)H亚硝酸还原酶亚硝酸还原酶NO-2+3NAD(P)H+NH+4+3NAD(P)+5H+氨的同化氨的同化Thr、Val、Leu、Ile、Met、L
14、ys、Phr、Trp、(His Arg)凡是机体不能自己合成，必需来自外界的氨基酸，称为必需氨基酸。（1）非必需氨基酸的生物合成非必需氨基酸的生物合成各族氨基酸的前体及相互关系各族氨基酸的前体及相互关系a、由、由-酮酸氨基化生成酮酸氨基化生成b、由某些非必需氨基酸转化而来、由某些非必需氨基酸转化而来c、由某些必需氨基酸转变而来、由某些必需氨基酸转变而来非必需氨基酸的生物合成谷氨酸族谷氨酸族天冬氨天冬氨酸族酸族丙氨丙氨酸族酸族丝氨丝氨酸族酸族His 和和芳香族芳香族3、一碳基团的利用：参与合成反应，如磷脂、核苷酸等的合成。-CH=NH 亚氨甲基亚氨甲基H-CO-甲酰基甲酰基-CH2OH 甲醇基甲
15、醇基-CH=次甲基次甲基-CH2-亚甲基亚甲基-CH3 甲基甲基叶酸叶酸和和 四氢叶酸（四氢叶酸（FH4）叶叶酸酸四四氢氢叶叶酸酸HH105一碳基团的一碳基团的来源与转变来源与转变六、蛋白质的酶促降解和氨基酸代谢六、蛋白质的酶促降解和氨基酸代谢1 蛋白质的酶促降解蛋白质的酶促降解 （1）肽酶和蛋白酶的类别）肽酶和蛋白酶的类别 （2）蛋白酶的专一性）蛋白酶的专一性2 氨基酸代谢概况氨基酸代谢概况3 氨基酸降解与转化氨基酸降解与转化 （1）脱氨基作用）脱氨基作用 氧化脱氨基作用氧化脱氨基作用：转氨基作用转氨基作用；联合脱氨基联合脱氨基 （2）脱羧基作用，脱羧产物）脱羧基作用，脱羧产物胺类物质的生理功能胺类物质的生理功能 （3）氨基酸分解产物的转化）氨基酸分解产物的转化4 氨和氨基酸的生物合成氨和氨基酸的生物合成 (1)自然界的氮循环自然界的氮循环（2）生物固氮生物固氮的生物化学的生物化学（3）硝酸还原硝酸还原作用作用Thr、Val、Leu、Ile、Met、Lys、Phr、Trp(His Arg)（4）氨基酸的生物合成）氨基酸的生物合成 必需氨基酸必需氨基酸和非必需氨基酸的概念和非必需氨基酸的概念 氨基酸碳架的来源氨基酸碳架的来源（5）一碳单位一碳单位的代谢的代谢
