1、第七章 蛋白質(zhì)的酶促降解和氨基酸代謝,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) 氨基酸的生物合成,一、降解過(guò)程,第一節(jié) 蛋白質(zhì)的酶促降解,國(guó)際生化協(xié)會(huì)命名委員會(huì)將作用于蛋白質(zhì)分子中肽鍵的酶歸屬于第三大類（水解酶類）第四亞類，該亞類又分二個(gè)亞亞類，即蛋白酶和肽酶。,二、降解酶,（一）肽酶（肽鏈外切酶）,氨肽酶：專一性地從肽鏈的氨基端水解肽鍵,羧肽酶：專一性地從肽鏈的羧基端水解肽鍵,二、降解酶,二肽酶：水解二肽氨基酸,植物：木瓜蛋白酶、菠蘿蛋白酶、無(wú) 花果蛋白酶等。,水解肽鏈內(nèi)部的肽鍵。,動(dòng)物：胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳 蛋白酶等,（二）蛋白酶（肽鏈內(nèi)切酶）,二、降解酶,具有專

2、一性的肽鏈內(nèi)切酶，常用于蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)測(cè)定。,胰蛋白酶：對(duì)C-端為L(zhǎng)ys或Arg的肽鍵水解快。,胰凝乳蛋白酶：對(duì)芳香族AA羧基形成的肽鍵，水 解速度最快。,胃蛋白酶：芳香族AA氨基形成的肽鍵。,（二）蛋白酶（肽鏈內(nèi)切酶）,二、降解酶,三、蛋白質(zhì)降解的泛肽途徑,四、蛋白質(zhì)降解的意義,第二節(jié) 氨基酸的降解和轉(zhuǎn)化,（五）脫酰胺基作用,一、脫氨基作用,（一）氧化脫氨基作用,（二）轉(zhuǎn)氨基作用,（三）聯(lián)合脫氨基作用,（四）非氧化脫氨基,（一）氧化脫氨基作用,在有氧作用下，氨基酸進(jìn)行氧化脫氨作用，產(chǎn)物是- 酮酸和氨。,一、脫氨基作用,催化氧化脫氨基的酶： （1）L-氨基酸氧化酶：催化L-AA氧化脫氨基； （

3、2）D-氨基酸氧化酶：催化D-AA氧化脫氨基； （3）L-谷氨酸脫氫酶（催化氨基酸氧化脫氨的主要酶系，屬于L-AA氧化酶）。該酶存在廣泛，活性高，催化谷氨酸脫氨脫氫形成酮戊二酸。,轉(zhuǎn)氨基作用是-氨基酸與-酮酸之間的氨基的轉(zhuǎn)移作用。,（二）轉(zhuǎn)氨基作用,催化轉(zhuǎn)氨基作用的酶叫轉(zhuǎn)氨酶或氨基轉(zhuǎn)移酶，種類繁多分布廣泛。輔酶均為磷酸吡哆醛（B6的磷醛酯）。,一、脫氨基作用,轉(zhuǎn)氨酶谷氨酸脫氫酶聯(lián)合脫氨基作用。 轉(zhuǎn)氨酶嘌呤核苷酸循環(huán)聯(lián)合脫氨基作用。,（三）聯(lián)合脫氨基作用,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。,一、脫氨基作用,一般氨基酸不直接氧化脫氨，而是先與酮戊二酸通過(guò)轉(zhuǎn)氨形成相應(yīng)的a-酮酸和谷

4、氨酸，谷氨酸再通過(guò)二種方式氧化脫氨：,（四）非氧化脫氨基,主要在微生物中進(jìn)行。,還原脫氨基 （嚴(yán)格無(wú)氧),脫水脫氨基,一、脫氨基作用,裂解脫氨基,（四）非氧化脫氨基,一、脫氨基作用,（五）脫酰胺基作用,一、脫氨基作用,二、氨基酸分解產(chǎn)物的去向,（一）NH3的代謝去路,1、重新形成氨基酸,3、生成銨鹽，保持細(xì)胞pH,在哺乳動(dòng)物體內(nèi)，氨的主要去路是在肝臟中合成尿素并隨尿排出體外。在部分植物體內(nèi)尿素的形成既能解除氨毒，又是氨的一種貯存形式。,5、合成其他含N物質(zhì)（如形成嘧啶環(huán)）,生成Gln和Asn，一方面是生物體貯藏和運(yùn)輸氨的主要形式，也是解除氨毒害的最主要途徑。另一方面還可作為蛋白質(zhì)合成的原料。,

5、2、形成酰胺（消除NH3毒害，貯存NH3）,4、生成尿素,2、形成其它物質(zhì)（糖和脂肪）,（二）-酮酸的代謝去路（C架的去路）,1、形成新的氨基酸,3、參加TCA循環(huán)，氧化成CO2和水，產(chǎn)生能量,二、氨基酸分解產(chǎn)物的去向,在體內(nèi)可轉(zhuǎn)變成糖的AA稱為生糖AA。 在體內(nèi)能轉(zhuǎn)變?yōu)橥w的AA稱為生酮氨基酸。 既能生成糖又能生成酮體的AA稱為生糖兼生酮AA。,氨基酸碳骨架進(jìn)入三羧酸循環(huán)的途徑,三、脫羧基作用,氨基酸在脫羧酶作用下，進(jìn)行脫羧反應(yīng)生成胺類化合物，脫羧酶輔酶為磷酸吡哆醛。,1、直接脫羧基作用,Tyr在Tyr酶催化下發(fā)生羥化作用生成 3，4二羥苯丙氨酸（多巴），多巴進(jìn)一步脫羧生成3，4二羥苯乙胺（

6、多巴胺），多巴進(jìn)一步氧化后形成聚合物黑素。,2、羥化脫羧基作用,白化病人：缺酪氨酸酶。,三、脫羧基作用,第三節(jié) 氨基酸的生物合成,一、 NH3的來(lái)源,（一）生物固氮； （二）NO3-N還原； （三）含N有機(jī)物分解。,植物：,動(dòng)物：,主要來(lái)源是消化道吸收和含N有機(jī)物分解。,生物固氮：部分微生物通過(guò)自身的固氮酶復(fù)合物把分子氮變成氨的過(guò)程。生物固氮是氨的重要來(lái)源。,（一）生物固氮,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。,一、NH3的來(lái)源,硝酸還原酶根據(jù)反應(yīng)中電子供體不同又分為： 鐵氧還蛋白-硝酸還原酶； NAD（P）H硝酸還原酶。,電子供體

7、為鐵氧還蛋白。,硝酸還原分為兩步，第一步在硝酸還原酶催化下，NO3還原為NO2，第二步在亞硝酸還原酶催化下，NO2還原為NH3,（二）硝酸還原,硝酸還原酶是誘導(dǎo)酶，環(huán)境中須有NO3-，需光照條件。,一、NH3的來(lái)源,（三）含氮有機(jī)物的分解,一、NH3的來(lái)源,二、S的來(lái)源,細(xì)胞、藻類、高等植物能吸收SO42-在體內(nèi)還原成H2S，用于含硫氨基酸的合成。,（一）硫酸離子的活化（分兩步）,第一步是硫酸離子在ATP硫酸化酶催化下與ATP 反應(yīng)，生成腺苷酰硫酸（APS）,第二步，APS在相應(yīng)的激酶催化下，在3-位形成磷酸酯，即磷酸腺苷酰硫酸（PAPS）。,APS或PAPS將其磺?；D(zhuǎn)移給一個(gè)含巰基的載體，

8、再被鐵氧還蛋白還原產(chǎn)生H2S，即可用于合成半胱氨酸。,（二）硫酸離子還原,二、S的來(lái)源,三、C架的來(lái)源,1、谷氨酸合成途徑,氨的同化指將氨轉(zhuǎn)化為有機(jī)態(tài)氮的過(guò)程，有兩條途徑：,四、氨基酸的生物合成,（一）氨的同化,（1）谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合酶催化合成,現(xiàn)有試驗(yàn)證明，谷氨酸的合成，主要通過(guò)谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合酶這條雙酶途徑催化的。,1、谷氨酸合成途徑,（2）谷氨酸脫氫酶催化的反應(yīng)（非主要途徑）,四、氨基酸的生物合成,（一）氨的同化,2、氨甲酰磷酸的形成,有二種酶能催化 NH3、CO2、ATP共同合成氨甲酰磷酸。,四、氨基酸的生物合成,（一）氨的同化,在轉(zhuǎn)氨酶的作用下，谷氨酸的氨基轉(zhuǎn)給其它-

9、酮酸，形成相應(yīng)的氨基酸。轉(zhuǎn)氨酶催化可逆反應(yīng)，既在氨基酸分解代謝起作用，也在氨基酸合成代謝中起作用。,（二）轉(zhuǎn)氨基作用,谷氨酸為氨基的轉(zhuǎn)換站,四、氨基酸的生物合成,（三）各族氨基酸的合成,根據(jù)氨基酸合成的碳架來(lái)源不同，將氨基酸分為五族。,1、丙氨酸族（Ala Val Leu）,C架：丙酮酸（來(lái)自EMP途徑）,四、氨基酸的生物合成,2、絲氨酸族（Ser、Gly、Gys）,C架：3-磷酸甘油酸（來(lái)自EMP及光合碳循環(huán)）； 乙醛酸（來(lái)自光呼吸乙醇酸途徑）。,（三）各族氨基酸的合成,四、氨基酸的生物合成,3、谷氨酸族（Glu、Gln、Pro、Arg）,C架：-酮戊二酸（來(lái)自TCA循環(huán)）,（三）各族氨基酸的合成,四、氨基酸的生物合成,C架：草酰乙酸（來(lái)自TCA循環(huán)）,4、天冬氨酸族（Asp、Asn、Lys、Ile、Thr、Met）,（三）各族氨基酸的合成,四、氨基酸的生物合成,5、組氨酸和芳香氨基酸族（His、Tyr、Phe、Trp）,芳香氨基酸 C架：PEP（來(lái)自EMP途徑）及E-4-P（來(lái)自PPP途徑）,His C架：R-5-P（來(lái)自PPP途徑）,（三）各族氨基酸的合成,四、氨基酸的生物合成,各種氨基酸合成的C架來(lái)源總結(jié),一碳轉(zhuǎn)移酶的輔酶：FH4（四氫葉酸）,概念：在代謝過(guò)程中，某些化合物可以分解產(chǎn)生具有一個(gè)碳原子的基團(tuán)，稱為“一碳基團(tuán)”或“一碳單位”。,