蛋白质的降解和氨基酸的代谢.ppt

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1、11 蛋白质的降解和氨基酸的代谢,主要内容：蛋白质的酶促降解 氨基酸的分解代谢 氨基酸的合成代谢,概 述:蛋白质的营养作用,一、蛋白质的主要功能 维持组织细胞的生长、更新和修补 参与催化、运输和代谢调节 提供能源,二、氮平衡（nitrogen balance）,三、必需氨基酸 人体营养需要，而又不能自身合成，必须由食物供应的氨基酸。共8种：Val、Ile、Leu、Phe、Met、Trp、Thr、Lys。四、蛋白质的互补作用混合食用营养价值较低的蛋白质，则必需氨基酸可以互相补充，从而提高营养价值。,第一节 蛋白质的酶促降解,一、细胞内蛋白质降解的的两个体系 P2861.溶酶体无选择的降解2.泛素

2、标记的选择性蛋白质降解泛素：是一种参与蛋白质降解的小分子蛋白质。,1.溶酶体无选择的降解蛋白质,溶酶体组成及特点 含有50种水解酶（组织蛋白酶），最适PH为5.0左右，在细胞溶胶PH下无活性。溶酶体对细胞内组分的利用是和膜融合后利用自身酶来降解。溶酶体降解蛋白质是无选择的。,作业：请查阅资料并撰写与“泛素标记的选择性蛋白质降解”有关理论及研究进展的综述论文。要求：综述论文打印后上交。做成PPT课堂上35名同学来讲述。,二、外源蛋白的酶促降解 P287,消化蛋白质的酶内肽酶:水解蛋白质内部肽键 胃蛋白酶 胰蛋白酶 糜蛋白酶 弹性蛋白酶外肽酶：从肽链两端开始水解肽键 氨基肽酶 羧基肽酶,消化道内几

3、种蛋白酶的专一性,三、氨基酸的吸收（补充）,（1）主要部位：小肠（2）吸收机制,中性氨基酸运载蛋白,碱性氨基酸运载蛋白,酸性氨基酸运载蛋白,亚氨基酸运载蛋白,B-谷氨酸循环,A 氨基酸运载蛋白,四、氨基酸代谢库 P 288 是指体内氨基酸的总量,第二节 氨基酸的分解代谢,氨基酸的共同分解代谢途径：P288 脱氨基作用和脱羧基作用,一、脱氨基作用,氧化脱氨基作用转氨基作用联合脱氨作用非氧化脱氨基作用 脱酰氨基作用,（一）转氨基作用（transamination）P290,转氨基作用：在转氨酶的作用下，-氨基酸的氨基转移到-酮酸的-碳上，生成相应的氨基酸，而原来的氨基酸则转变成-酮酸。,要点：反应

4、可逆。体内除Lys、Pro和羟脯氨酸外，大多数氨基酸都可进行转氨基作用。转氨酶均以磷酸吡哆醛为辅酶。磷酸吡哆醛是VB6的衍生物。反应中起传递氨基的作用。,转氨基作用机制,体内重要的转氨酶,丙氨酸氨基转移酶（alanine amino-transferase,ALT或glutamic pyruvic transaminase,GPT）：肝中活性最高 天冬氨酸氨基转移酶（aspartate amino-transferase,AST或glutamic oxalo-acetic transaminase,GOT）：心肌中活性最高,（二）（L-谷氨酸）氧化脱氨基作用氧化脱氨基作用定义：P288,要点：

5、,反应可逆。L-谷氨酸脱氢酶为不需氧脱氢酶，辅酶为NAD+或NADP+。此酶分布广泛，但以肝、肾、脑中活性较强。此酶为别构酶。此反应与能量代谢密切相关。,（三）联合脱氨基作用 P291,联合脱氨基作用：在转氨酶和谷氨酸脱氢酶的联合作用下，使各种氨基酸脱下氨基的过程。它是体内各种氨基酸脱氨基的主要形式。其逆反应也是体内生成非必需氨基酸的途径。,（四）嘌呤核苷酸循环,肌肉中的脱氨基反应是一种特殊的联合脱氨基作用（实质）,嘌呤核苷酸循环,二、氨基酸脱羧基作用,（一）直接脱羧 脱羧酶RCHNH2COOH CO2+RCH2NH2 磷酸吡哆醛,体内常用见的脱氨作用,Glu-氨基丁酸（对中枢神经系统传导有抑

6、制作用）Asp-丙氨酸（泛酸组分）Trp（脱氨、脱羧、氧化）吲哚乙酸（植物生长素）His组胺（降血压作用）Tyr酪胺（升血压作用）Ser（脱羧）乙醇胺（甲基化）胆碱二者分别合成脑磷脂和卵磷脂，可作为生物膜的成分。,2、羟化脱羧,酪氨酸（Tyr）（在酪氨酸酶作用下）多巴(二羟基苯丙氨酸)（芳香族氨基酸脱羧酶作用下脱羧）多巴胺。二羟基苯丙氨酸(多巴)在酪氨酸酶作用下，形成多巴醌（苯丙氨酸3,4-醌），苯丙氨酸3,4-醌聚合黑素。它是土豆、梨、苹果切开后切口变黑的原因，人体毛囊和表皮细胞也可形成黑素，使毛发和皮肤变黑。白化病？,第三节 氨基酸分解产物的代谢,氨基酸分解产物：NH3-酮酸CO2胺（RC

7、H2NH2）,一、氨 的 代 谢,Metabolism of Ammonia,氨的来源去路,（一）体内氨的来源,1.氨基酸脱氨基作用：是主要来源。还有少量胺的氧化。2.肠道吸收的氨：4g/日 蛋白质的腐败作用 肠道尿素的水解,肠道对氨的吸收与肠道pH有关：,3.肾小管上皮细胞泌氨,（二）氨的转运,氨是有毒物质，血中的NH3主要是以无毒的Ala及Gln两种形式运输的。,是肌肉与肝之间氨的转运形式。意义：既使肌肉中的氨以无毒的Ala形式运到肝，肝又为肌肉提供生成丙酮酸的葡萄糖。,丙氨酸-葡萄糖循环,谷氨酰胺的运氨作用,主要是从脑、肌肉等组织向肝或肾运氨。,Gln即是氨的一种解毒形式，也是氨的储存和

8、运输形式。,（三）尿素的生成,是体内解除氨毒的主要方式。也是体内氨的最主要去路。鸟氨酸循环又叫尿素循环或Krebs-Henseleit循环部位：肝细胞的线粒体和胞液,实验根据如下：,大鼠肝切片与NH4+保温数小时，NH4+，尿素；加入鸟氨酸、瓜氨酸和Arg后，尿素；上述三种氨基酸结构上彼此相关；早已证实肝中有精氨酸酶。,鸟氨酸循环的详细步骤,1.线粒体内的反应步骤,两步反应均不可逆；氨甲酰磷酸合成酶-(carbamoyl phos-phate synthetase，CPS-)为变构酶，N-乙酰谷氨酸（N-AGA）为此酶的变构激活剂；此阶段消耗2个ATP；,2.胞液内反应步骤,总反应式：,NH3

9、+CO2+3ATP+Asp+2H2O尿素+2ADP+2Pi+AMP+PPi+延胡索酸,鸟氨酸循环要点,尿素分子中的氮，一个来自氨甲酰磷酸（或游离的NH3），另一个来自Asp；每合成1分子尿素需消耗4个P；循环中消耗的Asp可通过延胡索酸转变为草酰乙酸，再通过转氨基作用，从其他-氨基酸获得氨基而再生；精氨酸代琥珀酸合成酶（ASS）为尿素合成的限速酶。,二、-酮酸的代谢,脱掉氨基后的-酮酸可转变成：,-酮戊二酸,琥珀酰 CoA,延胡索酸,草酰乙酸,丙酮酸,乙酰CoA,乙酰乙酰 CoA,三羧酸循环中间产物,PEP,葡萄糖,脂肪酸,酮体,氨基酸碳骨架进入三羧酸循环的途径,草酰乙酸,磷酸烯醇式酸,-酮戊

10、二酸,天冬氨酸天冬酰氨,丙酮酸,延胡索酸,琥珀酰CoA,乙酰CoA,乙酰乙酰CoA,苯丙氨酸酪氨酸亮氨酸赖氨酸色氨酸,丙氨酸苏氨酸甘氨酸丝氨酸半胱氨酸,谷氨酸谷氨酰胺精氨酸组氨酸脯氨酸,异亮氨酸亮氨酸缬氨酸,苯丙氨酸酪氨酸天冬氨酸,异亮氨酸甲硫氨酸缬氨酸,葡萄糖,柠檬酸,转变成糖和脂肪,生糖氨基酸：在体内可以转化成糖的氨基酸。生酮氨基酸：在体内可以转变成酮体的氨基酸：Leu生糖兼生酮氨基酸：既可生糖，又可生酮的氨基酸,第四节 氨基酸的合成代谢,一、NH3的合成二、NH3的同化三、氨基酸的合成（一般合成）,自然界的氮素循环,硝酸盐,亚硝酸,NH3,生物固氮,工业固氮,固氮生物,动植物,硝酸盐还原

11、,大气固氮,大气氮素,岩浆源的固定氮,火成岩,反硝化作用,氧化亚氮,蛋白质,入地下水,动植物废物死的有机体,一、NH3的合成,1、生物固氮作用合成NH3(微生物)1)共生型固氮微生物 豆科植物(大豆、花生)的根瘤菌；非豆科植物（杨梅属）的根瘤菌；2）自生型固氮微生物 光合细菌、光合自氧的蓝藻等 2.工业固氮,NO3-NO2-N2 还原 固氮作用 含N化合物 NH3 NH3的同化 氨甲酰磷酸和Glu Aa,二、NH3的同化1、谷氨酸的形成途径2、氨甲酰磷酸的生成,1.谷氨酸合成酶循环（植物为主）,2.氨甲酰磷酸的形成,三、氨基酸的合成（一般合成）,原料：NH3，主要由Glu提供（通过转氨作用）碳

12、架：-酮酸，来源于糖代谢中间产物,氨基酸生物合成的分族情况 P302,（1）丙氨酸族 丙酮酸 Ala、Val、Leu（2）丝氨酸族 甘油酸-3-磷酸 Ser、Gly、Cys（3）谷氨酸族-酮戊二酸 Glu、Gln、Pro、Arg（4）天冬氨酸族 草酰乙酸 Asp、Asn、Lys、Thr、Ile、Met（5）组氨酸和芳香氨基酸族 磷酸核糖 His 磷酸赤藓糖+PEP Phe、Tyr、Trp,小 结,1、无论N素来源如何，生物体最先合成的氨基酸都是Glu或Gln。2、氨基酸的合成需要转氨作用，转氨作用的NH3来源于Glu，而C架来自糖代谢中间产生的酮酸，但由糖代谢中酮酸直接转氨合成的氨基酸，只有A

13、la、Asp，其他合成还需别的步骤,GPT3、Glu+丙酮酸 Ala+-酮戊二酸 GOT Glu+OAA Asp+-酮戊二酸4、植物和绝大多数微生物能合成全部氨基酸；人和动物有部分氨基酸自身不能合成，人体有8种（Leu、Trp、Phe、Val、Met、Leu、Thr、Ile）必需氨基酸和二种（Arg、His）半必需氨基酸。,四、一碳单位的代谢,某些氨基酸在分解代谢过程中产生的含有一个碳原子的基团，称为一碳单位（one carbon unit）。一碳单位不能游离存在，常与FH4结合而转运和参加代谢。体内的一碳单位有：甲基(-CH3)、甲烯基(-CH2-)、甲炔基(=CH-)、甲酰基(-CHO)和亚氨甲基(-CH=NH)。,（一）一碳单位与四氢叶酸,四氢叶酸（FH4）是一碳单位的载体，可看作是一碳单位代谢的辅酶。其功能部位是N5和N10。,四氢叶酸（FH4）,（二）一碳单位与氨基酸代谢,一碳单位主要来源于Ser、Gly、His、Trp的分解代谢。,（三）一碳单位的相互转变,（四）一碳单位的生理功用,主要是合成嘌呤和嘧啶的原料。为体内的甲基化反应间接提供甲基。叶酸缺乏磺胺药及抗代谢药,