《RO分解代謝》PPT課件.ppt

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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 第一節(jié) 蛋白質(zhì)的酶促降解 一、水解蛋白質(zhì)的酶的種類和專一性 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 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.依賴泛素的降解 依賴 ATP 降解異常

2、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、肽酶的種類和專一性 編號(hào) 名 稱 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)

3、 水解二肽 2、蛋白酶的種類和專一性 編號(hào) 名 稱 作用特征 實(shí)例 3、 4、 2、 1 3、 4、 2、 2 絲氨酸蛋白酶類 (serine pritelnase) 活性中心含 Ser 3、 4、 2、 3 3、 4、 2、 4 硫醇蛋白酶類 (Thiol pritelnase) 活性中心含 Cys 羧基（酸性）蛋白酶類 carboxyl(asid) pritelnase 活性中心含 Asp,最適 pH 在 5以下 金屬蛋白酶類 (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 無花果蛋白酶 菠蘿酶 胃蛋白酶 凝

4、乳酶 枯草桿菌蛋白酶 嗜熱菌蛋白酶 消化道內(nèi)幾種蛋白酶的專一性 （ Phe.Tyr.Trp） （ Arg.Lys） （脂肪族） 胰凝乳 蛋白酶 胃蛋白酶 彈性蛋白酶 羧肽酶 胰蛋白酶 氨肽酶 羧肽酶 （ Phe. Trp） 胃蛋白酶 蛋白質(zhì)降解的泛肽途徑 E1-S- E1-SH E2-S- 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

5、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)物 TCA 鳥氨酸 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 - 生物固氮 硝酸還原 （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 -酮酸的過程稱為氧化脫氨基作用。 主要

6、有以下兩種類型： -氨基酸 氨基酸氧化酶（ FAD、 FMN） -酮酸 R-CH-COO- NH+3 | R-C-COO-+NH3 O | H 2O+O2 H2O2 L-谷氨酸脫氫酶 谷氨酸 + H 2O -酮戊二 酸 + NH3 NAD（ P） + NAD（ P） H 別構(gòu)激活： ADP 別構(gòu)抑制： ATP,NADH 2、轉(zhuǎn)氨基作用 -氨基酸 1 R1-CH-COO- NH+3 | -酮酸 1 R1-C-COO- O | R2-C-COO- O | -酮酸 2 R2-CH-COO- NH+3 | -氨基酸 2 轉(zhuǎn)氨酶 （輔酶：磷酸吡哆醛） 在轉(zhuǎn)氨酶的催化下， -氨基酸的氨基轉(zhuǎn)移到 -酮酸的酮

7、基碳原子 上，結(jié)果原來的 -氨基酸生成相應(yīng)的 -酮酸，而原來的 -酮酸則形成了 相應(yīng)的 -氨基酸，這種作用稱為轉(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) 轉(zhuǎn)氨基作用和 氧化脫氨基作 用聯(lián)合進(jìn)行的 脫氨基作用方 式。 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

8、呤核苷酸循環(huán)相偶聯(lián) -氨基酸 -酮酸 -酮戊二酸 谷氨酸 草酰乙酸 天冬氨酸 腺苷酸代琥珀酸 蘋果酸 延胡索酸 腺苷酸 次黃苷酸 心肌、骨肌、腦 非氧化脫氨基作用（自學(xué)） （ 1） 直接脫氨基作用 （ 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 ） 氨基酸在脫羧酶的 作用下脫掉羧基生成相 應(yīng)的一級(jí)胺類化合物 的作用。脫羧酶的輔 酶為磷酸吡哆醛。 直接脫羧 胺 羥化脫羧 羥胺 2、類型 : 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

9、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 +NH3 +H2O ATP ADP+Pi 谷氨酰胺合成酶 Mg2+ +2H 谷氨酸合成酶 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。

10、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)和過程 在排尿動(dòng)物體內(nèi)由 NH3合成 尿素是在肝臟 中通過一個(gè)循環(huán)機(jī)制完 成的，這一個(gè)循環(huán)稱為 尿素循環(huán)。 NH3+CO2+3ATP+天冬氨酸 +2H2O NH2-CO-NH2 + 2ADP +2Pi+ AMP +PPi+延胡索酸 鳥 氨 酸 循 環(huán) 氨基酸 谷氨酸 谷氨酸 氨甲酰磷酸 鳥氨酸 瓜氨酸 瓜氨酸 精氨琥珀酸 鳥氨酸 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

11、基質(zhì) 線 粒 體 胞液 NH2-C-NH2 O 尿素 鳥氨酸循環(huán)小結(jié) 場(chǎng)所：線粒體、胞漿 原料： 2分子 NH3，一個(gè)來源于游離氨， 另一個(gè)來自 Asp。 能量消耗： 3個(gè) ATP， 4個(gè)高能鍵。 參與的氨基酸：鳥氨酸、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

12、（ 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 作業(yè)：分別寫出谷氨酸在體內(nèi)生成糖和氧化分解成 CO2、 H2O的代謝途徑，并計(jì)算氧化分解時(shí)可產(chǎn)生的 ATP數(shù)。 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

13、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的化學(xué)本質(zhì) 2、 固 N酶 3、 固 N條件 生物 固 N的化學(xué)本質(zhì) 3H2 6e- 2NH3 N2 + 固 N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、

14、 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 Fe和 S， 形成 Fe4S4簇 鉬鐵蛋白： 四聚體（ 2 2）， 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) NH+4 NO-3 2e- 6e- 硝酸還原酶 亞硝酸還原酶 NO-2 硝酸還原酶 a、鐵氧還蛋白 硝酸還原酶 b、 NAD(P)H-硝酸

15、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 NO3 - 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+ 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、

16、 Ile、 Met、 Lys、 Phr、 Trp 、 (His Arg) 凡是機(jī)體不能自己合成，必需來自外 界的氨基酸，稱為必需氨基酸。 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 c、由某些必需氨基酸轉(zhuǎn)變而來 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、

17、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 -CH3 甲基 葉酸 和 四氫葉酸（ FH4） 葉 酸 四 氫 葉 酸 H H 10 5 N5， N1

18、0-CH2-FH4 N5-CHO-FH4 CH2 CHO 一碳基團(tuán)的 來源與轉(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）肽酶和蛋白酶的類別 （ 2）蛋白酶的專一性 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 氨基酸碳架的來源 （ 5） 一碳單位 的代謝