1、第第11章章蛋白质的酶促降解和氨基酸代谢蛋白质的酶促降解和氨基酸代谢 11.1 蛋白质的酶促降解蛋白质的酶促降解 11.2 氨基酸的分解与转化氨基酸的分解与转化 11.3 由氨基酸衍生的其它化合物由氨基酸衍生的其它化合物11.1 蛋白质的酶促降解蛋白酶按活性中心组成分类: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白酶氨肽酶氨肽酶羧肽酶羧肽酶（Phe.Trp）哺乳动物的胃、小肠中含有胃蛋白酶、胰哺乳动物的胃、小肠中含有胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、羧肽酶、氨肽酶
2、、蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、羧肽酶、氨肽酶、弹性蛋白酶。经上述酶的作用，蛋白质水弹性蛋白酶。经上述酶的作用，蛋白质水解成游离氨基酸，在小肠被吸收。解成游离氨基酸，在小肠被吸收。被吸收的氨基酸（与糖、脂一样）经历各被吸收的氨基酸（与糖、脂一样）经历各种代谢途径。种代谢途径。细胞内蛋白质降解对于细胞生长发育和适应内外环境细胞内蛋白质降解对于细胞生长发育和适应内外环境 具有多种不可或缺的功能具有多种不可或缺的功能 （1 1）降解清除反常蛋白）降解清除反常蛋白 （2 2）降解短寿命蛋白和一些调节蛋白）降解短寿命蛋白和一些调节蛋白 （3 3）维持体内氨基酸代谢库）维持体内氨基酸代谢库 （4 4）防御机制组成
3、部分）防御机制组成部分 （5 5）蛋白质前体的裂解加工）蛋白质前体的裂解加工 （6 6）转基因需要研究细胞内蛋白质降解机制）转基因需要研究细胞内蛋白质降解机制11.1.3 11.1.3 细胞内蛋白质降解细胞内蛋白质降解1 1细胞内蛋白质降解的意义细胞内蛋白质降解的意义 溶酶体系含有约溶酶体系含有约50 50 种水解酶。其中不少是不同种的种水解酶。其中不少是不同种的蛋白酶。溶酶体融合细胞中的吞噬噬泡，随即分解其蛋白酶。溶酶体融合细胞中的吞噬噬泡，随即分解其内容物；溶酶体还能降解一些物质，这些物质是细胞内容物；溶酶体还能降解一些物质，这些物质是细胞吞噬作用的目的物。吞噬作用的目的物。溶酶体降解蛋白
4、质是非选择性的，这个机制有着多溶酶体降解蛋白质是非选择性的，这个机制有着多样的生理功能。不依赖样的生理功能。不依赖ATPATP，没有选择性，主要降解细，没有选择性，主要降解细胞通过胞吞作用摄取的外源蛋白、膜蛋白及长寿命的胞通过胞吞作用摄取的外源蛋白、膜蛋白及长寿命的细胞内蛋白。细胞内蛋白。2 2细胞内蛋白质降解系统细胞内蛋白质降解系统 真核细胞对蛋白质的降解有两个体系真核细胞对蛋白质的降解有两个体系1 1）溶酶体系统）溶酶体系统无选择地降解蛋白质无选择地降解蛋白质 泛肽泛肽(Ubiquitin,(Ubiquitin,简称简称Ub)Ub)是一个由是一个由7676个氨基酸残基组个氨基酸残基组成的非
5、常保守的小蛋白质。泛肽依赖性的蛋白质降解途径成的非常保守的小蛋白质。泛肽依赖性的蛋白质降解途径(Ubiquitin_dependent proteolytic pathway)(Ubiquitin_dependent proteolytic pathway)是目前已是目前已知的最重要的、有高度选择性的蛋白质降解途径。知的最重要的、有高度选择性的蛋白质降解途径。依赖依赖ATPATP的泛素途径，在胞质中进行，主要降解异的泛素途径，在胞质中进行，主要降解异常蛋白和短寿命蛋白（调节蛋白），此途径在不含溶酶体常蛋白和短寿命蛋白（调节蛋白），此途径在不含溶酶体的红细胞中尤为重要。的红细胞中尤为重要。意义：
6、意义：（1 1）清除异常蛋白；清除异常蛋白；（2 2）细胞对代谢进行调控的一种方式）细胞对代谢进行调控的一种方式2)2)泛肽系统泛肽系统(ubiguitin)(ubiguitin)给选择降解的蛋白质加以标记给选择降解的蛋白质加以标记 泛素是一种泛素是一种8.5KD8.5KD（76AA76AA残基）的小分子蛋白残基）的小分子蛋白质，普遍存在于真核细胞内。一级结构高度保质，普遍存在于真核细胞内。一级结构高度保守，酵母与人只相差守，酵母与人只相差3 3个个AAAA残基，它能与被降残基，它能与被降解的蛋白质共价结合，使后者活化，然后被蛋解的蛋白质共价结合，使后者活化，然后被蛋白酶降解。白酶降解。200
7、42004年年6 6日瑞典皇家科学院宣布，日瑞典皇家科学院宣布，20042004年诺贝年诺贝尔化学奖授予以色列科学家尔化学奖授予以色列科学家阿龙阿龙切哈诺沃、切哈诺沃、阿夫拉姆阿夫拉姆赫什科赫什科和和美国科学家美国科学家欧文欧文罗斯罗斯，以表彰他们发现了泛素调节的蛋白质降解。以表彰他们发现了泛素调节的蛋白质降解。泛素的羧基末端的泛素的羧基末端的GlyGly与将被送与将被送去降解的蛋白质的去降解的蛋白质的LysLys的的-氨基氨基共价连接，而使将被降解的蛋白共价连接，而使将被降解的蛋白质携带了降解标记质携带了降解标记.分三步进行：分三步进行：泛素的羧基末端以硫酯键与泛素的羧基末端以硫酯键与泛素活
8、化酶（泛素活化酶（E1E1）相连。相连。泛素然后被转移到被称为泛素然后被转移到被称为泛泛素结合酶（素结合酶（E2E2）的许多同源小蛋的许多同源小蛋白质的中某一小蛋白的巯基上。白质的中某一小蛋白的巯基上。泛素泛素-蛋白质连接酶（蛋白质连接酶（E3E3）将将活化的泛素从活化的泛素从E2E2转移到已结合在转移到已结合在E3E3上的蛋白质的赖氨酸上的蛋白质的赖氨酸-氨基上，氨基上，形成一个异肽键（形成一个异肽键（isopetide isopetide bondbond）。）。泛素化标记过程泛素化标记过程一般情况下可被几个泛素分子连接一般情况下可被几个泛素分子连接蛋白质降解的泛肽途径（ubiquitin
9、）11.2 氨基酸的分解及转化-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氢酶H2ONH3AA AA 酮酸酮酸+NH+NH3 3-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氢酶H2O NH3L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶H2O NH4+L-谷氨酸谷氨酸-亚氨基戊二酸亚氨基戊二酸-酮戊二酸酮戊二酸 在体内，谷氨酸脱氢酶催化可逆反应。一般情况下
10、偏向在体内，谷氨酸脱氢酶催化可逆反应。一般情况下偏向于谷氨酸的合成，因为高浓度氨对机体有害。但当谷氨酸浓于谷氨酸的合成，因为高浓度氨对机体有害。但当谷氨酸浓度高而度高而NHNH3 3浓度低时，则有利于脱氨和浓度低时，则有利于脱氨和-酮戊二酸的生成。酮戊二酸的生成。1、L-Glu脱氢酶反应不需氧。反应不需氧。L-谷氨酸脱氢谷氨酸脱氢酶在动、植、酶在动、植、微生物体内都微生物体内都有。有。（一）谷氨酸的重新生成但大多数胺类对动物有毒，体内有胺氧化酶，能将胺氧化为醛和氨，醛进一步氧化成脂肪酸。氨基酸在脱羧酶的5 脱酰胺基作用3 细胞内蛋白质降解RCH2NH2+O2+H2O RCHO+H2O2+NH3
11、 泛素-蛋白质连接酶（E3）将活化的泛素从E2转移到已结合在E3上的蛋白质的赖氨酸-氨基上，形成一个异肽键（isopetide bond）。carboxyl(asid)pritelnase活性中心含Asp,最适pH在5以下carboxyl(asid)pritelnase氨基酸氧化酶（FAD、FMN）在脑、肌肉合成谷氨酰胺，运输到肝和肾后再分解为氨和谷氨酸，从而进行解毒。(-aminoacyl peptide hydrolase)氨基酸氧化酶（FAD、FMN）通过转氨基作用而生成，因此，尿素分子中两个N的来源都直接或间接来自各种A.1细胞内蛋白质降解的意义氨基酸氧化酶（FAD、FMN）RCH2N
12、H2+O2+H2O RCHO+H2O2+NH31分子ATP供给精氨酸代琥珀酸的合成反应中产生AMP和焦磷酸，后者进一步水解成两分子磷酸，并消耗1个高能磷酸键。3 由氨基酸衍生的其它化合物 氨基酸氧化酶最适氨基酸氧化酶最适PHPH为为10,10,在体内生理在体内生理条件下活性很低条件下活性很低,故氨基酸氧化酶在脱氨作用中故氨基酸氧化酶在脱氨作用中不起主要作用不起主要作用.|-氨基酸氨基酸 氨基酸氧化酶（氨基酸氧化酶（FAD）-酮酸酮酸 R-CH-COOR-CH-COO-NHNH+3 3|R-C-COO R-C-COO-+NH+NH3 3 O OFADFADFADHFADH2 2FADHFADH2
13、 2+O+O2 2 FAD FAD+H+H2 2OO2 22 2、氨基酸氧化酶、氨基酸氧化酶-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概念概念:指在转氨酶催化下将指在转氨酶催化下将-氨基酸的氨基转给另一氨基酸的氨基转给另一个个酮酸，酮酸，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，酮酸，而原来的而原来的-酮酸则形成了相应的酮酸则形成了相应的-氨基酸氨基酸。迄今发现的转氨酶都以磷酸吡哆醛为辅基，它与酶蛋白以牢固的共价键形式结合。参与蛋白质合成的20种-氨基
14、酸中，除Gly、Lys、Thr和Pro不参加转氨基作用，其余均可由特异的转氨酶催化参加转氨基作用。转氨作用机理转氨作用机理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)转氨基作用和氧转氨基作用和氧化脱氨基作用联化脱氨基作用联合进行的脱氨基合进行的脱氨基作用方式作用方式。单靠转氨基作用不能最终脱掉氨基单靠转氨基作用不能最终脱掉氨基,单靠氧化脱氨单靠氧化脱氨基作用也不能满足机体脱氨基的需要基作用也不能满足机体脱氨基的需要,因为只有因为只有GluGlu脱氢酶活力最高，其余脱氢酶活力最高，其余L-L-氨基酸氧化酶的活力氨基酸氧化酶的活力都低都低.机体借助联合脱氨基作
15、用可以迅速脱去氨基机体借助联合脱氨基作用可以迅速脱去氨基 ,有二有二种类型种类型.大多数转氨酶，优先利用大多数转氨酶，优先利用-酮戊二酸作为氨酮戊二酸作为氨基的受体，生成基的受体，生成GluGlu。因为生成的谷氨酸可在谷氨酸脱氢酶的催化因为生成的谷氨酸可在谷氨酸脱氢酶的催化下氧化脱氨，使下氧化脱氨，使-酮戊二酸再生。酮戊二酸再生。类型类型转氨酶与转氨酶与L-L-谷氨酸脱氢酶作用相偶联谷氨酸脱氢酶作用相偶联类型类型 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酰琥珀酸腺苷酰琥珀酸苹果酸苹果酸延胡索酸延胡索酸腺苷酸腺苷酸
16、次黄苷酸次黄苷酸还原脱氨基作用（严格无氧条件下）脱水脱氨基作用 解解氨酶催化的脱氨基反应 氧化-还原脱氨基作用 两个氨基酸互相发生氧化还原反应 （大多在微生物中进行）大多在微生物中进行）11.2.1.5 11.2.1.5 脱酰胺基作用脱酰胺基作用 CH2-CONH2CH2-CH+NH3COO-+H2OCH2-COO-CH2-CH+NH3COO-+NH3谷氨酰胺酶谷氨酰胺酶CH2-CONH2CH+NH3COO-+H2O天冬酰胺酶天冬酰胺酶CH2-COO-CH+NH3COO-+NH3上述两种酶广泛存在于微生物、动物、植物中，上述两种酶广泛存在于微生物、动物、植物中，有相当高的专一性。有相当高的专一
17、性。（6）转基因需要研究细胞内蛋白质降解机制活性中心含Asp,最适pH在5以下上述两种酶广泛存在于微生物、动物、植物中，有相当高的专一性。生物体内大部分AA可进行脱羧作用，生成相应的一级胺。R-C-COO-+NH3泛肽(Ubiquitin,简称Ub)是一个由76个氨基酸残基组成的非常保守的小蛋白质。真核细胞对蛋白质的降解有两个体系2004年6日瑞典皇家科学院宣布，2004年诺贝尔化学奖授予以色列科学家阿龙切哈诺沃、阿夫拉姆赫什科和美国科学家欧文罗斯，以表彰他们发现了泛素调节的蛋白质降解。（3）维持体内氨基酸代谢库（2）降解短寿命蛋白和一些调节蛋白（2）细胞对代谢进行调控的一种方式又称蛋白酶(P
18、roteinase)，水解肽链内部的肽键。RCHO+1/2O2 RCOOH CO2+H2O两个氨基酸互相发生氧化还原反应2004年6日瑞典皇家科学院宣布，2004年诺贝尔化学奖授予以色列科学家阿龙切哈诺沃、阿夫拉姆赫什科和美国科学家欧文罗斯，以表彰他们发现了泛素调节的蛋白质降解。类型 转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联R-CH-COO-（N-乙酰谷氨酸，Mg2+）NH+32ATP+CO2+NH3+H2O1 1、概念、概念 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。
19、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:脱 羧 基 作 用AA胺类化合物脱羧酶脱羧酶（辅酶为磷酸吡哆醛）（辅酶为磷酸吡哆醛）一、一、氨的代谢转变氨的代谢转变（一）（一）重新生成氨基酸重新生成氨基酸（二）生成谷氨酰胺和天冬酰氨（二）生成谷氨酰胺和天冬酰氨（三）生成铵盐（三）生成铵盐（四）生成尿素（四）生成尿素尿素循环尿素循环（五）合成其他含（五）合成其他含N N物质物质 （嘧啶环的合成见核酸代谢部分）（嘧啶环的合成见核酸代谢部分）H2ONH3生成谷氨酰胺和天冬酰胺生成谷氨酰胺和天冬酰胺 氨基酸脱氨基作用所产生的氨除了形成氨基酸脱氨基作用所产生的氨除了形成含氮物如尿素
20、排除体外，还可以酰胺的含氮物如尿素排除体外，还可以酰胺的形式储存于体内。如谷氨酰胺和天冬酰形式储存于体内。如谷氨酰胺和天冬酰胺不仅是合成蛋白质的原料，而且也是胺不仅是合成蛋白质的原料，而且也是体内解除氨毒的重要方式。体内解除氨毒的重要方式。高氨血症和氨中毒高氨血症和氨中毒血氨浓度升高称血氨浓度升高称高氨血症高氨血症 (hyperammonemia)，常见于肝功能严重损伤时，尿素合成酶的遗传缺常见于肝功能严重损伤时，尿素合成酶的遗传缺陷也可导致高氨血症。陷也可导致高氨血症。高氨血症时可引起脑功能障碍，称高氨血症时可引起脑功能障碍，称氨中毒氨中毒(ammonia poisoning)。TAC 脑供
21、能不足脑供能不足-酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺NH3NH3 脑内脑内 -酮戊二酸酮戊二酸氨中毒的可能机制氨中毒的可能机制谷氨酰胺的运氨作用谷氨酰胺的运氨作用 反应过程反应过程谷氨酸谷氨酸 +NH3谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi谷氨酰胺酶谷氨酰胺酶在脑、肌肉合成谷氨酰胺，运输到肝和肾在脑、肌肉合成谷氨酰胺，运输到肝和肾后再分解为氨和谷氨酸，从而进行解毒。后再分解为氨和谷氨酸，从而进行解毒。生理意义生理意义谷氨酰胺是氨的解毒产物，也是氨的储谷氨酰胺是氨的解毒产物，也是氨的储存及运输形式。存及运输形式。生成尿素生成尿素:鸟氨酸循环鸟氨酸循环1 1、概念
22、、概念在排尿动物体内由在排尿动物体内由NHNH3 3合成合成 尿素是在肝脏尿素是在肝脏中通过一个循环机制完中通过一个循环机制完成的，这一个循环称为成的，这一个循环称为 尿素循环。尿素循环。2 2、尿素的合成部位：合成在肝脏的线粒体及胞液中，、尿素的合成部位：合成在肝脏的线粒体及胞液中，尿素是中性、无毒、水溶性很强的物质。由血液运输尿素是中性、无毒、水溶性很强的物质。由血液运输至肾，从尿中排出。至肾，从尿中排出。3 3、尿素生成的过程由、尿素生成的过程由Hans Krebs Hans Krebs 和和Kurt Henseleit Kurt Henseleit 提提出，称为鸟氨酸循环出，称为鸟氨酸
23、循环(orinithine cycle)(orinithine cycle)，又称尿素循环，又称尿素循环(urea cycle)(urea cycle)或或Krebs-HenseleitKrebs-Henseleit循环循环5 5、总反应和过程总反应和过程4、在鸟氨酸循环过程中，鸟氨酸所起的作在鸟氨酸循环过程中，鸟氨酸所起的作用与三羧酸循环中草酰乙酸所起的作用用与三羧酸循环中草酰乙酸所起的作用相似。总的看来通过鸟氨酸循环，相似。总的看来通过鸟氨酸循环，2 2分子分子氨与氨与1 1分子分子CO2CO2结合生成结合生成1 1分子尿素及分子尿素及1 1分分子水。子水。Cys 的SH氧化成-SO3-，
24、并脱去-COO-就形成了牛磺酸，牛磺酸与胆汁酸结合，乳化食物。R-CH-COO-2004年6日瑞典皇家科学院宣布，2004年诺贝尔化学奖授予以色列科学家阿龙切哈诺沃、阿夫拉姆赫什科和美国科学家欧文罗斯，以表彰他们发现了泛素调节的蛋白质降解。溶酶体系含有约50 种水解酶。4、在鸟氨酸循环过程中，鸟氨酸所起的作用与三羧酸循环中草酰乙酸所起的作用相似。迄今发现的转氨酶都以磷酸吡哆醛为辅基，它与酶蛋白以牢固的共价键形式结合。溶酶体融合细胞中的吞噬噬泡，随即分解其内容物；（2）细胞对代谢进行调控的一种方式R2-CH-COO-总的看来通过鸟氨酸循环，2分子氨与1分子CO2结合生成1分子尿素及1分子水。（3
25、）维持体内氨基酸代谢库包括氨肽酶（aminopeptidase）和羧肽酶RCHO+1/2O2 RCOOH CO2+H2O1分子ATP供给精氨酸代琥珀酸的合成反应中产生AMP和焦磷酸，后者进一步水解成两分子磷酸，并消耗1个高能磷酸键。3 细胞内蛋白质降解迄今发现的转氨酶都以磷酸吡哆醛为辅基，它与酶蛋白以牢固的共价键形式结合。溶酶体系含有约50 种水解酶。3 氨基酸分解产物的去向谷氨酰胺是氨的解毒产物，也是氨的储存及运输形式。真核细胞对蛋白质的降解有两个体系 6 6、循环实质循环实质：尿素分子中的两个氮原子，：尿素分子中的两个氮原子，一个来一个来自氨自氨，另一个则来自天冬氨酸另一个则来自天冬氨酸，
26、而，而AspAsp又由其它又由其它A.A.A.A.通过转氨基作用而生成，因此，尿素分子中两个通过转氨基作用而生成，因此，尿素分子中两个N N的来源都直接或间接来自各种的来源都直接或间接来自各种A.AA.A。尿素合成是一个耗能的过程，合成尿素合成是一个耗能的过程，合成1 1分子尿素需分子尿素需要要消耗消耗4 4个高能磷酸键个高能磷酸键，即，即2 2分子分子ATPATP供给氨基甲酰供给氨基甲酰磷酸的合成；磷酸的合成；1 1分子分子ATPATP供给精氨酸代琥珀酸的合成供给精氨酸代琥珀酸的合成反应中产生反应中产生AMPAMP和焦磷酸，后者进一步水解成两分和焦磷酸，后者进一步水解成两分子磷酸，并消耗子磷
27、酸，并消耗1 1个高能磷酸键。个高能磷酸键。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F 总反应式总反应式2NH32NH3CO2CO23ATP3ATP3H2OCON2H4 3H2OCON2H4 2ADP2ADPAMPAMP2Pi+Ppi2Pi+Ppi(1)氨基甲酰磷酸的合成氨基甲酰磷酸的
28、合成 CO2+NH3+H2O+2ATP氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶（N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸，Mg2+）COH2NO PO32-+2ADP+Pi氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸反应在线粒体中进行反应在线粒体中进行7、分步反应、分步反应反应由氨基甲酰磷酸合成酶反应由氨基甲酰磷酸合成酶(carbamoyl phosphate synthetase,CPS-)催化。催化。N-乙酰谷氨酸为其激活剂，反应消耗乙酰谷氨酸为其激活剂，反应消耗2分子分子ATP。N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸(AGA)COOHCH3C-NH-CH(CH2)2COOHOCOOHCH3C-NH-CH(CH2)2COOHO(2)瓜氨酸的合
29、成瓜氨酸的合成鸟氨酸氨基甲酰转移酶鸟氨酸氨基甲酰转移酶H3PO4+氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸NH2(CH2)3CHCOOHNH2鸟鸟氨氨酸酸NH2(CH2)3CHCOOHNH2鸟鸟氨氨酸酸NH2COOPO32-NH2COOPO32-NHCHCOOHNH2NH2CO瓜瓜氨氨酸酸(CH2)3(3)精氨酸的合成精氨酸的合成反应在反应在胞液胞液中进行。中进行。精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸合成酶ATPAMP+PPiH2OMg2+天冬氨酸天冬氨酸精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸NHCHCOOHNH2NH2CO瓜瓜氨氨酸酸(CH2)3COOHCHH2NCH2COOHNH(CH2)3CHCOOHNH2NH2C
30、NCOOHCHCH2COOH精氨酸精氨酸延胡索酸延胡索酸精氨酸代琥精氨酸代琥珀酸裂解酶珀酸裂解酶精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸COOHCHCHHOOC+NH(CH2)3CHCOOHNH2NH2CNHNH(CH2)3CHCOOHNH2NH2CNCOOHCHCH2COOHNH(CH2)3CHCOOHNH2NH2CNCOOHCHCH2COOH(4)精氨酸水解生成尿素精氨酸水解生成尿素反应在胞液中进行反应在胞液中进行尿素尿素鸟氨酸鸟氨酸精氨酸精氨酸二、二、-酮酸的代谢转变酮酸的代谢转变（1 1）经氨基化生成非必需氨基酸经氨基化生成非必需氨基酸（2 2）转变成糖及脂类转变成糖及脂类甘甘氨氨酸酸、丝丝氨氨酸
31、酸、缬缬氨氨酸酸、组组氨氨酸酸、精精氨氨酸酸、羟羟脯脯氨氨酸酸、丙丙氨氨酸酸、谷谷氨氨酸酸、谷谷氨氨酰酰胺胺、蛋蛋氨氨酸酸、天天冬冬氨氨酸酸、天天冬冬酰酰胺胺、脯脯氨氨酸酸、半半胱胱氨氨酸酸类类别别氨氨 基基 酸酸生生糖糖氨氨基基酸酸生生酮酮氨氨基基酸酸亮亮氨氨酸酸、赖赖氨氨酸酸生生糖糖兼兼生生酮酮氨氨基基酸酸异异亮亮氨氨酸酸、苯苯丙丙氨氨酸酸、酪酪氨氨酸酸、苏苏氨氨酸酸、色色氨氨酸酸氨氨基基酸酸生生糖糖及及生生酮酮性性质质的的分分类类甘甘氨氨酸酸、丝丝氨氨酸酸、缬缬氨氨酸酸、组组氨氨酸酸、精精氨氨酸酸、羟羟脯脯氨氨酸酸、丙丙氨氨酸酸、谷谷氨氨酸酸、谷谷氨氨酰酰胺胺、蛋蛋氨氨酸酸、天天冬冬氨氨
32、酸酸、天天冬冬酰酰胺胺、脯脯氨氨酸酸、半半胱胱氨氨酸酸类类别别氨氨 基基 酸酸生生糖糖氨氨基基酸酸生生酮酮氨氨基基酸酸亮亮氨氨酸酸、赖赖氨氨酸酸生生糖糖兼兼生生酮酮氨氨基基酸酸异异亮亮氨氨酸酸、苯苯丙丙氨氨酸酸、酪酪氨氨酸酸、苏苏氨氨酸酸、色色氨氨酸酸甘甘氨氨酸酸、丝丝氨氨酸酸、缬缬氨氨酸酸、组组氨氨酸酸、精精氨氨酸酸、羟羟脯脯氨氨酸酸、丙丙氨氨酸酸、谷谷氨氨酸酸、谷谷氨氨酰酰胺胺、蛋蛋氨氨酸酸、天天冬冬氨氨酸酸、天天冬冬酰酰胺胺、脯脯氨氨酸酸、半半胱胱氨氨酸酸类类别别氨氨 基基 酸酸生生糖糖氨氨基基酸酸生生酮酮氨氨基基酸酸亮亮氨氨酸酸、赖赖氨氨酸酸生生糖糖兼兼生生酮酮氨氨基基酸酸异异亮亮氨氨
33、酸酸、苯苯丙丙氨氨酸酸、酪酪氨氨酸酸、苏苏氨氨酸酸、色色氨氨酸酸类类别别氨氨 基基 酸酸生生糖糖氨氨基基酸酸生生酮酮氨氨基基酸酸亮亮氨氨酸酸、赖赖氨氨酸酸生生糖糖兼兼生生酮酮氨氨基基酸酸异异亮亮氨氨酸酸、苯苯丙丙氨氨酸酸、酪酪氨氨酸酸、苏苏氨氨酸酸、色色氨氨酸酸氨氨基基酸酸生生糖糖及及生生酮酮性性质质的的分分类类（3 3）氧化成二氧化碳和水）氧化成二氧化碳和水高氨血症时可引起脑功能障碍，称氨中毒(ammonia poisoning)。（carboxypeptidase），分别从氨基端和羧基端逐（2）细胞对代谢进行调控的一种方式4 由氨基酸衍生的植物激素和动物激素2ATP+CO2+NH3+H2O
34、ATP AMP+PPi编号 名 称 作用特征 实例（1）经氨基化生成非必需氨基酸Cys 的SH氧化成-SO3-，并脱去-COO-就形成了牛磺酸，牛磺酸与胆汁酸结合，乳化食物。蛋白酶按活性中心组成分类:NH3+CO2+3ATP+天冬氨酸+2H2O NH2-CO-NH2真核细胞对蛋白质的降解有两个体系尿素合成是一个耗能的过程，合成1分子尿素需要消耗4个高能磷酸键，即2分子ATP供给氨基甲酰磷酸的合成；（一）谷氨酸的重新生成又称蛋白酶(Proteinase)，水解肽链内部的肽键。2细胞内蛋白质降解系统泛素的羧基末端的Gly与将被送去降解的蛋白质的Lys的-氨基共价连接，而使将被降解的蛋白质携带了降解
35、标记.解解氨酶催化的脱氨基反应尿素合成是一个耗能的过程，合成1分子尿素需要消耗4个高能磷酸键，即2分子ATP供给氨基甲酰磷酸的合成；总的看来通过鸟氨酸循环，2分子氨与1分子CO2结合生成1分子尿素及1分子水。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
36、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 生物体内大部分生物体内大部分AA可进行脱羧作用，生成相应的一级胺。可进行脱羧作用，生成相应的一级胺。AA脱羧酶专一性很强，每一种脱羧酶专一性很强，每一种AA都有一种脱羧酶，辅都有一种脱羧酶，辅酶都是磷酸吡哆醛。酶都是磷酸吡哆醛。AA脱羧反应广泛存在于动、植物和微生物中，有些产物脱羧反应广泛存在于动、植物和微生物中，有些产物具有重要生理功能：具有重要生理功能：如脑组织中如脑组织中L-GluL-Glu脱羧生成脱
37、羧生成r-r-氨基丁酸，是重要的氨基丁酸，是重要的抑制抑制性性神经介质，对中枢神经元有普遍性抑制作用神经介质，对中枢神经元有普遍性抑制作用 。HisHis脱羧生成组胺（又称组织胺），组胺是一种强烈的脱羧生成组胺（又称组织胺），组胺是一种强烈的血管舒张剂，有降低血压的作用。血管舒张剂，有降低血压的作用。Arg 水解水解 鸟氨酸鸟氨酸 脱羧脱羧 腐胺腐胺 亚精胺亚精胺 精精胺，亚精胺和精胺胺，亚精胺和精胺总称为多胺。多胺存在于精液及细胞总称为多胺。多胺存在于精液及细胞核糖体中，是调节细胞生长的重要物质，核糖体中，是调节细胞生长的重要物质，Cys 的的SH氧化成氧化成-SO3-，并脱去，并脱去-CO
38、O-就形成了牛磺就形成了牛磺酸，牛磺酸与胆汁酸结合，乳化食物。酸，牛磺酸与胆汁酸结合，乳化食物。三、脱羧产物的进一步转化三、脱羧产物的进一步转化Tyr形成多巴、多巴胺、去甲肾上腺素、肾上腺素，形成多巴、多巴胺、去甲肾上腺素、肾上腺素，这四种统称儿茶酚胺类这四种统称儿茶酚胺类 Trp形成形成5-羟色胺，羟色胺，5-羟色胺是神经递羟色胺是神经递质，促进血管收缩质，促进血管收缩但大多数胺类对动物有毒，体内有胺氧化酶，但大多数胺类对动物有毒，体内有胺氧化酶，能将胺氧化为醛和氨，醛进一步氧化成脂肪酸。能将胺氧化为醛和氨，醛进一步氧化成脂肪酸。RCH2NH2+O2+H2O RCHO+H2O2+NH3RCH
39、O+1/2O2 RCOOH CO2+H2OAA尿素11.3 由氨基酸衍生的其它化合物 多胺多胺 生氰糖苷生氰糖苷 生物碱生物碱 动植物激素动植物激素 辅酶辅酶 卟啉色素类卟啉色素类 木质素木质素11.4 由氨基酸衍生的植物激素和动物激素作用于多肽链的N-末端分别写出谷氨酸在体内生成糖和氧化分解成CO2、H2O的代谢途径，并计算氧化分解时可产生的ATP数?氨基酸氧化酶（FAD、FMN）在体内，谷氨酸脱氢酶催化可逆反应。AA脱羧反应广泛存在于动、植物和微生物中，有些产物具有重要生理功能：两个氨基酸互相发生氧化还原反应尿素合成是一个耗能的过程，合成1分子尿素需要消耗4个高能磷酸键，即2分子ATP供给
40、氨基甲酰磷酸的合成；泛肽依赖性的蛋白质降解途径(Ubiquitin_dependent proteolytic pathway)是目前已知的最重要的、有高度选择性的蛋白质降解途径。羧肽酶B：水解碱性氨基酸为羧基端的肽键。直接脱羧 胺参与蛋白质合成的20种-氨基酸中，除Gly、Lys、Thr和Pro不参加转氨基作用，其余均可由特异的转氨酶催化参加转氨基作用。（五）合成其他含N物质 （嘧啶环的合成见核酸代谢部分）（2）降解短寿命蛋白和一些调节蛋白RCHO+1/2O2 RCOOH CO2+H2ONH3+CO2+3ATP+天冬氨酸+2H2O NH2-CO-NH2（2）降解短寿命蛋白和一些调节蛋白3、尿
41、素生成的过程由Hans Krebs 和Kurt Henseleit 提出，称为鸟氨酸循环(orinithine cycle)，又称尿素循环(urea cycle)或Krebs-Henseleit循环谷氨酰胺的运氨作用(4)精氨酸水解生成尿素 解解氨酶催化的脱氨基反应在脑、肌肉合成谷氨酰胺，运输到肝和肾后再分解为氨和谷氨酸，从而进行解毒。溶酶体系含有约50 种水解酶。R-CH-COO-Trp形成5-羟色胺，5-羟色胺是神经递质，促进血管收缩RCHO+1/2O2 RCOOH CO2+H2O溶酶体降解蛋白质是非选择性的，这个机制有着多样的生理功能。3 细胞内蛋白质降解概念:指在转氨酶催化下将-氨基酸
42、的氨基转给另一个酮酸，结果原来的-氨基酸生成相应的-酮酸，而原来的-酮酸则形成了相应的-氨基酸。蛋白酶按活性中心组成分类:作用于多肽链的C-末端（2）降解短寿命蛋白和一些调节蛋白通过转氨基作用而生成，因此，尿素分子中两个N的来源都直接或间接来自各种A.（五）合成其他含N物质 （嘧啶环的合成见核酸代谢部分）R-CH-COO-4 由氨基酸衍生的植物激素和动物激素2)泛肽系统(ubiguitin)给选择降解的蛋白质加以标记迄今发现的转氨酶都以磷酸吡哆醛为辅基，它与酶蛋白以牢固的共价键形式结合。又称蛋白酶(Proteinase)，水解肽链内部的肽键。一般情况下偏向于谷氨酸的合成，因为高浓度氨对机体有害
43、。分别写出谷氨酸在体内生成糖和氧化分解成CO2、H2O的代谢途径，并计算氧化分解时可产生的ATP数?gBE5XE0%16Y2sNL1D-3z5CH2E(&gHWGMVQe(QkpM05JudNJV$O(qQRcSir$D5fPnUYfTyIwgfKV&j7Ni5tBJ2)OxDdJb1xR9#fuTyY6ykS9ONq-V552f!lOoAu8%aH19Mt5uc6%qff5EureHpdZ6JgW#IplR%4ys5TRiD!BPPUmnAGmvOYHR-5TVgnJrYj&3&QXvWlKxzxbkH#U9KrmZiTLdHb8ThDuI!*Dwso7G5V211lsWdjUAayg
44、mz1baiRZKA-UMsO9v(%Ed2a63T-w$rQ#2zBbj4jL(EfQqq0-njE(cyqddKNEgt#7!acfBbD$)yjJmEZNc35w%+(v*UQAG%bH0t#7GEAO8MgAdeiH0mDyJ7MFt3FRcB0I6L4t6P-PTZPmJE1-i48Vv3pnpvKM#yPCkzn$Ep(8r)kkldK4iX*nPCZFzlbU36GbAn51G5otqzB52H&$x%N&ix+$BJ2giVu9G*TZOw*0aR0oyfpFn8tJj1F!$AjSVb#MFGW0Wrzd79nI4uOOhG3LjuS2P&hCjBFSdGmc$&3RWK5X
45、bLDMI$ipVC%bGsDo#yPudJ8Q0veTeMXFg9z*FZ!6$9HZU1F$kb$mNH1fHcXXnYd3VIswxxNba31vYnTj!s22c6UnkN8)gES-$W&oQA67svTawGrK+GQLrV-D#vestAyVn8GmnauH*H&8u7y1kk&iY)+xmXS6klXApTU97Lgr9qSL3l(qt!s%Y+SUC&0of+fX4UVI1CoyJzWJHET2df$6C#4WagQnPVlJ(L0gl%MP4JaX$YJIbyHhkOw675BPdwxZacaBqayMD)a$#ld%MSq(Cm3wXHt-6oY+c*sXspk$)hqa
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