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第十章 氨基酸代谢

第十章 氨基酸代谢. 第一节 蛋白质的酶促降解 第二节 氨基酸的降解 第三节 氨基酸的生物合成 第四节 氨基酸衍生的其它含氮化合物. 蛋白酶水解. 第一节 蛋白质的酶促降解. 一、蛋白酶 1 、肽链内切酶：产物短肽段 2 、肽酶：肽链的端解酶 （羧肽酶和氨肽酶） 3 、二肽酶；水解二肽，产生游离氨基酸. 二、动物蛋白酶. 1 、胃蛋白酶（ HCl 激活） 2 、胰凝乳蛋白酶（胰蛋白酶激活） 3 、胰蛋白酶（肠激酶激活）. 胰蛋白酶 : R 1 =Lys 、 Arg 侧链（专一性较强，水解速度快）

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第十章 氨基酸代谢

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Presentation Transcript

  1. 第十章 氨基酸代谢 第一节 蛋白质的酶促降解 第二节 氨基酸的降解 第三节 氨基酸的生物合成 第四节 氨基酸衍生的其它含氮化合物

  2. 蛋白酶水解

  3. 第一节 蛋白质的酶促降解 • 一、蛋白酶 • 1、肽链内切酶：产物短肽段 • 2、肽酶：肽链的端解酶（羧肽酶和氨肽酶） • 3、二肽酶；水解二肽，产生游离氨基酸

  4. 二、动物蛋白酶 • 1、胃蛋白酶（HCl激活） • 2、胰凝乳蛋白酶（胰蛋白酶激活） • 3、胰蛋白酶（肠激酶激活）

  5. 胰蛋白酶:R1=Lys、Arg侧链（专一性较强，水解速度快）胰蛋白酶:R1=Lys、Arg侧链（专一性较强，水解速度快） 胰凝乳蛋白酶：R1=Phe, Trp, Tyr; Leu，Met和His水解稍慢。 胃蛋白酶：R1和R2=Phe, Trp, Tyr; Leu以及其它疏水性氨基酸（水解速度较快） 嗜热菌蛋白酶：R2=Phe, Trp, Tyr; Leu，Ile, Met以及其它疏水性强的氨基酸（水解速度较快）。 解速度较快

  6. 三、植物蛋白酶 • 1、木瓜蛋白酶 • 2、菠萝蛋白酶 • 3、无花果蛋白酶

  7. 第二节 氨基酸的降解

  8. 一、脱氨基作用1、氧化脱氨基作用2、非氧化脱氨基作用3、转氨作用4、联合脱氨作用一、脱氨基作用1、氧化脱氨基作用2、非氧化脱氨基作用3、转氨作用4、联合脱氨作用

  9. 1、氧化脱氨基作用 • α-氨基酸在酶的作用下氧化脱氢生成α-酮酸，并放出游离NH3的过程。 • 2RCHCOO- +O2 2RC-COO-+2NH4+ • │‖ • NH3+ O

  10. R R R │ 氨基酸氧化酶│ H2 O │ CHNH2 C=NH C=O+NH3 │ FAD FADH2│ │ COOH COOH COOH α-氨基酸 α-亚氨酸 α-酮酸 O2 过氧化氢酶 FADH2 H2O2 H2O+O2 ［O］

  11. 氧化酶 ： a) L-氨基酸氧化酶： FMN或FAD为辅基（最适pH=10，正常条件下活力低） b) D-氨基酸氧化酶： FAD为辅基（活力强、分布广、但D-氨基酸不多，作用不大）

  12. L-谷氨酸脱氢酶 (不需氧的脱氢酶) NAD+或NADP+为辅酶，催化可逆反应 NH3+ O │ ‖ CH2COO- CCOO- │ + NAD ++ H2O │ + NADH + H + (CH2)2 NADP +（CH2 )2 NADPH+H + │ │ COO- COO-

  13. 2、非氧化脱氨基作用 • 1）还原脱氨 • RCHNH2COOH+2〔H〕→RCH2COOH+NH3 2) 水化脱氨 RCHNH2COOH+HOH→RCHOHCOOH+NH3

  14. 3)直接脱氨

  15. 3、转氨作用 1) 概念 • 氨基酸的α-NH2转移到α-酮酸上，生成相应的另 一种α-酮酸和α-氨基酸，这种作用称转氨作用。 2) 转氨酶＞50种 • GOT:谷草转氨酶； GPT：谷丙转氨酶 • 辅酶：磷酸吡哆醛(PLP) 3) 转氨反应是可逆反应

  16. 在转氨酶的催化下， α-氨基酸的氨基转移到α-酮酸的酮基碳原子上，结果原来的α-氨基酸生成相应的α-酮酸，而原来的α-酮酸则形成了相应的α-氨基酸，这种作用称为转氨基作用或氨基移换作用。 R1-C-COO- O || R1-CH-COO- NH+3 α-酮酸1 | R2-CH-COO- NH+3 α-氨基酸1 | R2-C-COO- O || α-酮酸2 α-氨基酸2 转氨酶 （辅酶：磷酸吡哆醛）

  17. 谷丙转氨酶和谷草转氨酶 谷草转氨酶(GOT) 谷丙转氨酶（GPT）

  18. 谷丙转氨酶 PLP

  19. 谷草转氨酶 PLP

  20. 4）转氨作用是连接糖代谢和氨基酸代谢的桥梁，除Lys、Thr外其余氨基酸均可参与，特别注意下面三种氨基酸的转化。4）转氨作用是连接糖代谢和氨基酸代谢的桥梁，除Lys、Thr外其余氨基酸均可参与，特别注意下面三种氨基酸的转化。 丙酮酸 Ala α-酮戊二酸 Glu OAA Asp

  21. 4、联合脱氨作用转氨作用和L-谷氨酸脱氢酶的氧化脱氨作用联合进行称联合脱氨作用。4、联合脱氨作用转氨作用和L-谷氨酸脱氢酶的氧化脱氨作用联合进行称联合脱氨作用。

  22. 嘌呤核苷酸循环

  23. 二、脱羧基作用 • 1、直接脱羧 • 脱羧酶 • RCHNH2COOH CO2+RCH2NH2 • 磷酸吡哆醛

  24. Glu→γ-氨基丁酸 （对中枢神经系统传导有抑制作用） Asp→β-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。

  25. 2、羟化脱羧

  26. 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。 • 多巴与多巴胺还可合成生物碱（植物）及动物中去甲肾上腺素（多巴胺在抗坏酸存在和多巴-β-羟化酶的作用下形成）和肾上腺素（去甲肾上腺素由S-腺苷甲硫氨酸提供甲基，在苯乙醇胺-N-甲基转移酶的作用下形成）。

  27. Lys 尸胺 • Met 亚精胺，精胺 多胺 • Arg 鲱精胺，腐胺 • 植物适量吸收，刺激细胞分裂，生长和防止衰老等作用——植物生长调节剂

  28. 三、氨基酸分解产物的代谢 • 氨基酸分解产物： • NH3 • α-酮酸 • CO2 • 胺（RCH2NH2）

  29. 1、NH3的代谢 • 合成新的氨基酸及其他含氮化合物 • 酰胺的生成——储存氨的形成 • 尿素的形成——鸟氨酸循环 • 生成铵盐

  30. 1）酰胺的生成——储存氨的形成 谷氨酰胺合成酶 • Glu + ATP + NH3 Gln + ADP + Pi 谷氨酸酶 • Gln + H2O Glu + NH3 • 天冬酰胺合成酶 Asp + ATP + NH3 → Asn + ADP + Pi 天冬氨酸酶 • Asn + H2O → Asp + NH3

  31. 2）尿素的形成——鸟氨酸循环

  32. a) 鸟氨酸+ NH3+CO2→瓜氨酸 b) 瓜氨酸+ NH3→精氨酸 精氨酸酶 c) Arg 尿素+鸟氨酸 H2O+2NH3+CO2+3ATP→NH2-CO-NH2 +AMP+P Pi+2ADP+ Pi

  33. 2、α-酮酸的代谢 • 1）再合成氨基酸 • 2）氧化成CO2+H2O

  34. 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 异亮氨酸 亮氨酸 缬氨酸 葡萄糖 丙酮酸 磷酸烯醇式酸 乙酰CoA 乙酰乙酰CoA 天冬氨酸天冬酰氨 草酰乙酸 苯丙氨酸 酪氨酸 天冬氨酸 谷氨酸 谷氨酰胺 精氨酸 组氨酸 脯氨酸 延胡索酸 柠檬酸 异亮氨酸 甲硫氨酸 缬氨酸 琥珀酰CoA -酮戊二酸 氨基酸碳骨架进入三羧酸循环的途径

  35. 3）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

  36. 第三节 氨基酸的生物合成 • 一、NH3的合成 • 二、NH3的同化 • 三、氨基酸的合成（一般合成）

  37. 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

  38. 自然界的氮素循环 大气固氮 大气氮素 岩浆源的固定氮 工业固氮 蛋白质 固氮生物 反硝化作用 动植物 硝酸盐还原 氧化亚氮 生物固氮 火成岩 动植物废物死的有机体 NH3 亚硝酸 硝酸盐 入地下水

  39. 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

  40. 生物固氮作用由固氮酶催化 N2+8H++8e-+16ATP→2NH3+H++16ADP+Pi

  41. 2、NO3-、NO2-还原成NH3 • 硝酸还原酶 亚硝酸还原酶 • NO3- NO2- NH3 • 2e 6e (NH4+) 硝酸还原酶 • a) 铁氧还蛋白—硝酸还原酶 • NO3- + 2Fd（red）+2H+ →NO2- +2Fd（ox）+ H2O • b) NAD(P)H——硝酸还原酶以Mo和FAD为辅基、钼黄蛋白（植、微生物均有） • NO3- + NAD(P)H+H+ → NO2- + NAD(P)+ + H2O • c）硝酸还原酶是诱导酶

  42. 亚硝酸还原酶 NO2-+ H + + 6e → NH4+ + H2O a) Fd—亚硝酸还原酶 NO2- +6 Fd（red）+ 8 H+ → NH4++6 Fd（ox）+2 H2O b)NAD（P）H—亚硝酸还原酶 NO2- + 3 NAD(P)H + 5 H+ → NH4+ + 3 NAD(P)+ + 2 H2O

  43. 二、NH3的同化1、谷氨酸的形成途径2、氨甲酰磷酸的生成二、NH3的同化1、谷氨酸的形成途径2、氨甲酰磷酸的生成

  44. 1.谷氨酸合成酶循环（植物为主）

  45. 2.氨甲酰磷酸的形成

  46. 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） • 碳架： • α-酮酸，来源于糖代谢中间产物

  47. 氨基酸生物合成的分族情况 （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

  48. 1、丙氨酸族 Ala Val Leu 共同碳架：丙酮酸（EMP） Ala 丙酮酸Val α -酮异戊酸 α -酮异己酸→→ Leu

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