《RO分解代謝》PPT課件

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1、蛋白質(zhì)的酶促降解及氨基酸代謝,本章著重討論蛋白質(zhì)在機(jī)體內(nèi)的降解，以及氨基酸的分解和合成的共同代謝途徑。,第一節(jié) 蛋白質(zhì)的酶促降解,第二節(jié) 氨基酸的分解與轉(zhuǎn)化,第三節(jié) 氨的同化及氨基酸的生物合成,返回,第一節(jié)蛋白質(zhì)的酶促降解,一、水解蛋白質(zhì)的酶的種類(lèi)和專(zhuān)一性 肽酶（Peptidase） 蛋白酶(Proteinase),二、細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)降解 胞內(nèi)蛋白質(zhì)降解的意義P301 胞內(nèi)蛋白質(zhì)降解系統(tǒng)：溶酶系統(tǒng)和泛素系統(tǒng) 蛋白質(zhì)降解的泛素途徑,,真核細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)降解,1.溶酶體的降解（酸性蛋白酶） 不依賴(lài)ATP 降解外源性蛋白、膜蛋白和長(zhǎng)壽命的細(xì)胞內(nèi)蛋白 2.依賴(lài)泛素的降解 依賴(lài)ATP 降

2、解異常蛋白和細(xì)胞內(nèi)短壽命蛋白,,泛素（泛肽）：泛素是一個(gè)由76個(gè)氨基酸組成單體蛋白，其存在廣泛，保守性強(qiáng)。主要功能是標(biāo)記待分解的蛋白質(zhì)，并將其移入蛋白酶體，使該蛋白質(zhì)水解。泛素也可以標(biāo)記跨膜蛋白，如受體，將其從細(xì)胞膜上除去。,1、肽酶的種類(lèi)和專(zhuān)一性,,,,編號(hào) 名 稱(chēng) 作 用 特 征,3、4、11,3、4、13,-氨酰肽水解酶,(-aminoacyl peptide hydrolase),作用于多肽鏈的N-末端,-羧肽水解酶,(-carboxyl peptide hydrolase),作用于多肽鏈的C-末端,3、4、14,二羧肽水解酶,(depeptide hydrolase),水

3、解二肽,,,,2、蛋白酶的種類(lèi)和專(zhuān)一性,,,,編號(hào) 名 稱(chēng) 作用特征 實(shí)例,3、4、2、1,3、4、2、2,絲氨酸蛋白酶類(lèi),(serine pritelnase),活性中心含Ser,3、4、2、3,,3、4、2、4,硫醇蛋白酶類(lèi),(Thiol pritelnase),活性中心含Cys,羧基（酸性）蛋白酶類(lèi),carboxyl(asid) pritelnase,活性中心含Asp,最適pH在5以下,金屬蛋白酶類(lèi),(metallopritelnase),活性中心含有Zn2+ 、 Mg2+等金屬,胰凝乳蛋白酶 胰蛋白酶 凝血酶,木瓜蛋白酶 無(wú)花果蛋白酶 菠蘿酶,胃蛋白酶 凝乳酶,枯草桿菌蛋白酶

4、 嗜熱菌蛋白酶,,,,消化道內(nèi)幾種蛋白酶的專(zhuān)一性,（Phe. Trp）胃蛋白酶,蛋白質(zhì)降解的泛肽途徑,E1-SH,E1-SH,,,,E2-SH,E2-SH,,ATP AMP+PPi,,,,,E3,,多泛肽化蛋白,ATP,26S蛋白酶體,20S蛋白酶體,ATP,19S調(diào)節(jié)亞基,,,去折疊,水解,E1：泛肽激活酶 E2：泛肽結(jié)合酶 E3：泛肽-蛋白質(zhì)連接酶,（ubiquitin）,第二節(jié)氨基酸的分解與轉(zhuǎn)化,,一、氨基酸代謝概況,三、氨基酸的脫羧基作用,四、氨基酸分解產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化,二、氨基酸的脫氨基作用,一、氨基酸代謝概況,食物蛋白質(zhì),氨基酸,特殊途徑,-酮酸,糖及其代謝中間產(chǎn)物,脂肪及其代謝中間產(chǎn)

5、物,,TCA,,鳥(niǎo)氨酸循環(huán),NH4+,NH4+,NH3,CO2,H2O,體蛋白,尿素,尿酸,激素,卟啉,尼克酰氨衍生物,肌酸胺,嘧啶,嘌呤,SO4 2 -,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,（次生物質(zhì)代謝）,,,,CO2,胺,,含氮化 合物,,二、氨基酸的脫氨基作用,4、非氧化脫氨基作用,1、氧化脫氨基作用,2、轉(zhuǎn)氨基作用,3、聯(lián)合脫氨基作用,1、氧化脫氨基作用,,氨基酸在酶的催化下脫去氨基生成相應(yīng)的-酮酸的過(guò)程稱(chēng)為氧化脫氨基作用。主要有以下兩種類(lèi)型：,別構(gòu)激活：ADP 別構(gòu)抑制：ATP,NADH,2、轉(zhuǎn)氨基作用,,,,轉(zhuǎn)氨酶 （輔酶：磷酸吡哆醛）,在轉(zhuǎn)氨酶的催化下， -氨基酸的氨

6、基轉(zhuǎn)移到-酮酸的酮基碳原子上，結(jié)果原來(lái)的-氨基酸生成相應(yīng)的-酮酸，而原來(lái)的-酮酸則形成了相應(yīng)的-氨基酸，這種作用稱(chēng)為轉(zhuǎn)氨基作用或氨基移換作用。,磷酸吡哆醛的作用機(jī)理,谷丙轉(zhuǎn)氨酶和谷草轉(zhuǎn)氨酶,谷丙轉(zhuǎn)氨酶（GPT）,谷草轉(zhuǎn)氨酶(GOT),3、聯(lián)合脫氨基作用,（1）概念,（2）類(lèi)型,a、轉(zhuǎn)氨酶與L-谷氨酸脫氫酶作用相偶聯(lián),b、轉(zhuǎn)氨基作用與嘌呤核苷酸循環(huán)相偶聯(lián),,1)轉(zhuǎn)氨酶與L-谷氨酸脫氫酶作用相偶聯(lián),轉(zhuǎn)氨酶,L-谷氨酸脫氫酶,H20+NAD+,NH3+NADH,-酮酸,-氨基酸,-酮戊二酸,L-谷氨酸,肝、腎,2)轉(zhuǎn)氨基作用與嘌呤核苷酸循環(huán)相偶聯(lián),心肌、骨肌、腦,非氧化脫氨基作用（自學(xué)）,,（1）直

7、接脫氨基作用 （2）還原脫氨基作用 （3）水解脫氨基作用 （4）脫水脫氨基作用 （5）氧化還原脫氨基作用,三、氨基酸的脫羧基作用,,1、概念,3、脫羧產(chǎn)物的進(jìn)一步轉(zhuǎn)化（次生物質(zhì)代謝）,四、氨基酸分解產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化,,1、氨的代謝轉(zhuǎn)變,2、氨基酸碳骨架的代謝途徑,1、氨的代謝轉(zhuǎn)變,,（1）重新生成氨基酸,（2）谷氨酰胺和天冬酰氨的生成,（3）尿素的生成尿素循環(huán),（4）合成其他含N物質(zhì),1)谷氨酸的重新生成,L-谷氨酸脫氫酶,谷氨酸+ H2O,,-酮戊二 酸+ NH3,,NAD（P）+,NAD（P）H,2)谷氨酰胺的生成和利用,,生成Gln可解氨毒，也是氨的運(yùn)輸和貯存形式。Gln 將氨從腦、肌肉等組織

8、運(yùn)到肝和腎臟。在腎臟中經(jīng)Gln酶的作用，水解放出的氨與腎小管中的酸結(jié)合成銨鹽排出體外；在肝中Gln脫下的氨可形成尿素排出。其它組織的氨以丙酮酸的形式運(yùn)至肝中形成尿素排出。 丙氨酸-葡萄糖循環(huán),3)尿 素 的 生 成,,a、概念,b、總反應(yīng)和過(guò)程,鳥(niǎo)氨酸循環(huán),氨基酸,谷氨酸,谷氨酸,氨甲酰磷酸,鳥(niǎo)氨酸,瓜氨酸,瓜氨酸,精氨琥珀酸,鳥(niǎo)氨酸,精氨酸,延胡索酸,草酰乙酸,氨基酸,谷氨酸,-酮戊二酸,天冬氨酸,ATP,AMP+PPi,H2O,2ATP+CO2+NH3+H2O,2ADP+Pi,,,,,,基質(zhì),線粒體,胞液,尿素,鳥(niǎo)氨酸循環(huán)小結(jié),場(chǎng)所：線粒體、胞漿 原料：2分子NH3，一個(gè)來(lái)源于游離氨，另一

9、個(gè)來(lái)自Asp。 能量消耗：3個(gè)ATP，4個(gè)高能鍵。 參與的氨基酸：鳥(niǎo)氨酸、瓜氨酸、精氨琥珀酸、精氨酸、天冬氨酸。 總反應(yīng)式： NH3+CO2+3ATP+天冬氨酸+2H2O NH2-CO-NH2 + 2ADP +2Pi+ AMP +PPi+延胡索酸,尿素合成的調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)酶： 精氨酸代琥珀酸合成酶： 尿素循環(huán)的限速酶 氨甲酰磷酸合成酶I： 激活劑:N-乙酰谷氨酸 Arg高時(shí)此酶活性大,2、氨基酸碳骨架的代謝途徑,,（1）再氨基化生成氨基酸,（2）轉(zhuǎn)變成糖或脂肪,生糖氨基酸和生酮氨基酸,（3）氧化成CO2和H2O,氨基酸碳骨架進(jìn)入三羧酸循環(huán)的途徑,草酰乙酸,磷酸烯醇式酸,-酮戊二酸,天冬氨酸天冬

10、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 賴(lài)氨酸 色氨酸,丙氨酸 蘇氨酸 甘氨酸 絲氨酸 半胱氨酸,谷氨酸 谷氨酰胺 精氨酸 組氨酸 脯氨酸,異亮氨酸 亮氨酸 纈氨酸,苯丙氨酸 酪氨酸 天冬氨酸,,,,,,,,,異亮氨酸 甲硫氨酸 纈氨酸,,,葡萄糖,檸檬酸,第三節(jié) 氨的同化及氨基酸的生物合成,,一、氮素循環(huán),二、生物固氮（自學(xué)）,四、氨基酸的生物合成,五、氨基酸與一碳基團(tuán)代謝,三、氨的同化（自學(xué)）,自然界的氮素循環(huán),硝酸鹽,亞硝酸,氮,生物固氮,工業(yè)固氮,固氮生物,動(dòng)植物,硝酸鹽還原,大氣固氮,大氣氮素,巖漿源的固定氮,火成巖,反硝化作用,氧

11、化亞氮,蛋白質(zhì),入地下水,動(dòng)植物廢物死的有機(jī)體,生物固氮（自學(xué)）,,1、生物固N(yùn)的化學(xué)本質(zhì),2、固N(yùn)酶,3、固N(yùn)條件,生物固N(yùn)的化學(xué)本質(zhì),3H2,6e-,2NH3,N2,+,,固N(yùn)條件 （1）電子供體：氧化底物（MH2）、丙酮酸、H2 （2）ATP供能 （3）厭氧環(huán)境,固 N 酶,,b、ATP酶活性：能催化ATP分解，從中獲取能量推動(dòng)電子向還原底物上轉(zhuǎn)移。,（1）結(jié)構(gòu)組成,,（2）作用機(jī)理：,（3）特點(diǎn)：是一種多功能酶,N2,,,,還原劑,鐵蛋白,鉬鐵蛋白,a、氧化還原酶：不僅能催化N2還原，還可 催化N2O化合物等還原。,鐵蛋白：二聚體、含F(xiàn)e和S， 形成Fe4S4簇,鉬鐵蛋白：四聚

12、體（22）， 含Mo、Fe和S,硝酸還原作用,,（2）硝酸還原酶,(3)亞硝酸還原酶,（1）硝酸還原作用的化學(xué)本質(zhì),硝酸還原酶,a、鐵氧還蛋白硝酸還原酶,b、NAD(P)H-硝酸還原酶,H2O,NO-3,+,2Fd還原態(tài),+,2H+,NO-2,+,2Fd氧化態(tài),+,,+,NAD(P)H,+,H+,,NO-2,+,NAD(P)+,+,H2O,亞硝酸還原酶,2H2O,a、鐵氧還蛋白亞硝酸還原酶,NO-2,+,6Fd還原態(tài),+,8H+,,NH+4,+,6Fd氧化態(tài),+,2H2O,b、NAD(P)H亞硝酸還原酶,NO-2,+,3NAD(P)H,+,,NH+4,+,3NAD(P)+,+,5H+

13、,氨的同化,1、谷氨酸的形成途徑,2、氨甲酰磷酸的生成,,氨基酸的生物合成,1、必需氨基酸和非必需氨基酸,2、氨基酸的生物合成,必需氨基酸的概念,Thr、Val、Leu、Ile、Met、Lys、Phr、Trp 、(His Arg),凡是機(jī)體不能自己合成，必需來(lái)自外界的氨基酸，稱(chēng)為必需氨基酸。,,人的必需氨基酸：,氨基酸的生物合成的碳架來(lái)源,（1）非必需氨基酸的生物合成,（2）各族氨基酸的前體及相互關(guān)系,a、由-酮酸氨基化生成,b、由某些非必需氨基酸轉(zhuǎn)化而來(lái),c、由某些必需氨基酸轉(zhuǎn)變而來(lái),非必需氨基酸的生物合成,各種氨基酸的前體及相互關(guān)系,谷氨酸族,天冬氨酸族,丙氨酸族,絲氨酸族,His 和芳香

14、族,氨基酸與一碳基團(tuán)代謝,1、一碳基團(tuán)（一碳單位）的概念,2、一碳基團(tuán)和氨基酸代謝,Gly、Ser、Thr、His都可以作為一碳基團(tuán)的供體。,3、一碳基團(tuán)的利用：參與合成反應(yīng)， 如磷脂、核苷酸等的合成。,,一碳基團(tuán),在代謝過(guò)程中，某些化合物（如氨基酸）可以分解產(chǎn)生具有一個(gè)碳原子的基團(tuán)（不包括CO2），稱(chēng)為一碳基團(tuán)。一碳基團(tuán)的轉(zhuǎn)移除了和許多氨基酸的代謝直接有關(guān)外，還參與嘌呤和胸腺嘧啶的生物合成。,一碳基團(tuán)轉(zhuǎn)移酶的輔酶：FH4 一碳基團(tuán)四氫葉酸化合物的結(jié)構(gòu)和命名,-CH=NH 亞氨甲基 H-CO- 甲?；?-CH2OH 甲醇基 -CH= 次甲基 -CH2- 亞甲基 -

15、CH3 甲基,葉酸和 四氫葉酸（FH4）,葉酸,,N5，N10-CH2-FH4,一碳基團(tuán)的來(lái)源與轉(zhuǎn)變,S-腺苷蛋氨酸,N5-CH2-FH4,N5 N10 - CH2-FH4,N5， N10 = CH-FH4,N10 -CHO-FH4,,,,,N5 ， N10 -CH2-FH4還原酶,N5 ， N10 -CH2-FH4脫氫酶,環(huán)水化酶,絲氨酸,組氨酸苷氨酸,參與 甲基化反應(yīng),為胸腺嘧啶合成提供甲基,參與嘌呤合成,,,,FH4,,,,FH4,FH4,HCOOH,,H2O,,NAD+,NDAH+H+,,NAD+,NDAH+H+,H+,,參與嘌呤合成,六、蛋白質(zhì)的酶促降解和氨基酸代謝,1 蛋白質(zhì)的酶促降解 （1）肽酶和蛋白酶的類(lèi)別 （2）蛋白酶的專(zhuān)一性,,2 氨基酸代謝概況,3 氨基酸降解與轉(zhuǎn)化 （1）脫氨基作用 氧化脫氨基作用：轉(zhuǎn)氨基作用；聯(lián)合脫氨基 （2）脫羧基作用，脫羧產(chǎn)物胺類(lèi)物質(zhì)的生理功能 （3）氨基酸分解產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化,,4 氨和氨基酸的生物合成,,(1) 自然界的氮循環(huán) （2）生物固氮的生物化學(xué) （3）硝酸還原作用,,人的必需氨基酸 Thr、Val、Leu、Ile、Met、Lys、Phr、Trp (His Arg),（4）氨基酸的生物合成 必需氨基酸和非必需氨基酸的概念 氨基酸碳架的來(lái)源,（5）一碳單位的代謝,,