单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,生物化学 主讲：李盛贤,*,第十章 蛋白质的降解和氨基酸代谢,蛋白质怎样分解成氨基酸,氨基酸怎样分解和合成,主要内容：,11/18/2024,1,生物化学 主讲：李盛贤,外源蛋白质的消化与吸取,小肠：胰蛋白酶trypsin，胰凝乳蛋白酶chymotrypsin、弹性蛋白酶elastase、羧肽酶A、Bcarboxypeptidase、氨肽酶。,胃：胃蛋白酶pepsin,1、消化,消化,是指蛋白质在哺乳动物消化道中降解为氨基酸的过程。,蛋白质的消化过程主要是在胃和小肠中由各种蛋白酶催化的酶促水解过程。,一、蛋白质的降解,11/18/2024,2,生物化学 主讲：李盛贤,11/18/2024,3,生物化学 主讲：李盛贤,胰蛋白酶,：由赖氨酸、精氨酸的羧基形成的肽键；,胃蛋白酶,：苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、亮氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺等氨基酸的羧基端肽键；,胰凝乳蛋白酶,：芳香族氨基酸及一些具有大的非极性侧链氨基酸的羧基端肽键；,弹性蛋白酶,：缬氨酸、亮氨酸、丝氨酸及丙氨酸等各种脂肪族氨基酸的羧基端肽键；,糜蛋白酶,：芳香族氨基酸，苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸的羧基形成的肽键,。,各种蛋白酶水解肽键的键位：,11/18/2024,4,生物化学 主讲：李盛贤,内肽酶：胃蛋白酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶水解蛋白质内部肽键。,外肽酶：氨基肽酶、羧基肽酶从肽链两,端开头水解肽键。,蛋白质经各种蛋白酶的协同作用，全部降解为游离氨基酸。,11/18/2024,5,生物化学 主讲：李盛贤,2、吸取,小肠粘膜细胞吸取氨基酸是需能耗氧的主动运输过程，由肠粘膜细胞上的需Na+氨基酸载体完成，该载体是一种膜蛋白，其活性受Na+调整。,不同氨基酸的吸取由不同的载体完成：,中性氨基酸载体,碱性氨基酸载体,酸性氨基酸载体,亚氨基酸及甘氨酸载体,1969年，A.Meister提出谷氨酰循环glutamyl cycle氨基酸另一吸取机制，由谷胱甘肽结合氨基酸向细胞内转移。,11/18/2024,6,生物化学 主讲：李盛贤,氨,基,酸,-谷,氨酰,基转,移酶,谷胱,甘肽,半胱氨酰甘氨酸,-谷氨酰,氨基酸,-,谷氨酸,环化酶,5-氧脯,氨酸,氨基酸,谷胱甘肽,合成酶,甘氨酸,-谷氨酰,半胱氨酸,-谷氨酰,半胱氨酸,合成酶,谷氨酸,5-氧脯,氨酸酶,半胱氨酸,肽酶,细胞膜,细胞内,|,|,|,|,|,|,|,|,|,|,|,|,|,|,|,|,|,|,|,|,|,|,细,胞,外,-谷氨酰循环氨基酸吸取,11/18/2024,7,生物化学 主讲：李盛贤,氨基酸吸取后的去向,氨基酸被吸取后：一小局部在肝脏中分解释放能量，余下大局部由血液循环送到肝外组织参与组织蛋白的更新。,11/18/2024,8,生物化学 主讲：李盛贤,一脱氨基作用,二、氨基酸的分解代谢,氨基酸分解代谢的共同形式：,脱氨基、转氨基、脱羧基。,氨基酸脱去氨基产生,氨,和,-酮酸,。,在陆栖哺乳动物中，氨主要在肝中合成尿素，然后排出体外。酮酸可作为碳骨架转化为葡萄糖及脂肪酸，或进入三羧酸循环彻底氧化成CO,2,和H,2,O。,氨基酸脱氨基作用主要有,氧化脱氨基,、,转氨基,、,联合脱氨基,及,非氧化脱氨基,等方式。,11/18/2024,9,生物化学 主讲：李盛贤,L-,氨基酸氧化酶,D-,氨基酸氧化酶,专一性氨基酸氧化酶：,L-谷氨酸脱氢酶L-glutamate dehydrogenase,催化氨基酸氧化脱氨的酶:,1.氧化脱氨基,氧化脱氨基作用oxidative deamination：,氨基酸在酶的催化下氧化脱去氨基并生成酮酸的过程。通式如下：,氨,11/18/2024,10,生物化学 主讲：李盛贤,分布：真核细胞的线粒体中,不需氧脱氢酶，辅酶：,NAD,+,or NADP,+,别构抑制：,GTP,、,ATP,别构激活：,GDP,、,ADP,L-谷氨酸脱氢酶:,是,催化氧化脱氨基活性最强的酶,催化L谷氨酸氧化脱氨基，生成氨和酮戊二酸。,11/18/2024,11,生物化学 主讲：李盛贤,Aa的-氨基由转氨酶(transaminase)催化转给-酮酸的羰基，酮酸变成相应的-Aa，原氨基酸变成相应的-酮酸的反响称为转氨基作用(aminotransferation)。,转氨酶存在于真核细胞的线粒体基质及细胞质中。参与转氨作用的-酮酸主要是-酮戊二酸，多数Aa可把氨基转给-酮戊二酸生成Glu和相应的-酮酸。L-Glu与-酮酸转氨体系是最重要的转氨体系。其次是草酰乙酸。,2.转氨基作用transamination,11/18/2024,12,生物化学 主讲：李盛贤,Glu,Pyruvate,-Ketoglutarate,(-KG),Ala,GPT,谷丙转氨酶(glutamic pyruvic transaminase,GPT),谷草转氨酶(glutamic oxaloacetic transaminase,GOT),是最常见、作用最强的两种转氨酶。,11/18/2024,13,生物化学 主讲：李盛贤,3.联合脱氨基,通过转氨和氧化脱氨联合作用进展脱氨基,-KG,谷氨酸,转氨酶,谷氨酸脱氢酶,*,联合脱氨基是氨基酸的主要脱氨基方式。,11/18/2024,14,生物化学 主讲：李盛贤,4.以腺嘌呤核苷酸循环脱氨基,腺苷酸基,琥珀酸裂合酶,延胡索酸,腺苷酸基,琥珀酸合成酶,腺苷酸基琥珀酸,AMP,+H,2,O,NH,3,-,酮酸,-,氨基酸,Glu,-KGA,OAA,Asp+IMP,转氨酶,谷草转氨酶,在L-Glu脱氢酶含量少、活性低的心肌、骨骼肌等肌肉组织，Aa以腺嘌呤核苷酸循环进展联合脱氨基。,腺苷酸脱氨酶,11/18/2024,15,生物化学 主讲：李盛贤,二脱羧基作用,脱羧基作用decarboxylation：氨基酸在脱羧酶作用下，脱羧产生CO2和一级胺的过程。,胺,脑组织中富含L谷氨酸脱羧酶，可使L谷氨酸脱羧形成-氨基丁酸，后者是重要的神经递质。,氨基酸脱羧酶专一性强，一般为一种氨基酸一种脱羧酶，且只对L氨基酸起作用。,醛,脂肪酸,胺,11/18/2024,16,生物化学 主讲：李盛贤,三氨的代谢去路,氨的去路：合成酰胺、合成氨基酸、合成嘌呤，合成嘧啶，但绝大局部排到体外。,11/18/2024,17,生物化学 主讲：李盛贤,NH,4,+,Uric acid,Urea,动物排泄氨有3种形式：,排,氨,多数水生动物，排泄时需要少量的水；排,尿酸,鸟类和陆生爬行动物；排,尿素,大多数陆生脊椎动物。,11/18/2024,18,生物化学 主讲：李盛贤,1932,德国学者Hans Krebs提出尿素形成的循环代谢机制,尿素循环,(urea cycle)或称,鸟氨酸循环,(ornithine cycle)。,尿素合成Urea Biosynthesis,(Arg),(Orn),11/18/2024,19,生物化学 主讲：李盛贤,1.氨甲酰磷酸的合成,2.瓜氨酸的合成,3.由瓜氨酸合成精氨琥珀酸,4.生成Arg,5.Arg水解成尿素和鸟氨酸,尿素循环urea cycle反响先在肝细胞的线粒体中进展，再转入细胞质中进展。,线粒体,细胞质,1.氨甲酰磷酸合成酶I,2.鸟氨酸氨甲酰基转移酶,3.精氨琥珀酸合成酶,4.精氨琥珀酸裂解酶,5.精氨酸酶,11/18/2024,20,生物化学 主讲：李盛贤,尿素循环总结,总方程式：,尿素循环的调控：,氨甲酰磷酸合成酶,I,其余酶受底物浓度的调控,11/18/2024,21,生物化学 主讲：李盛贤,四酮酸的代谢去路,1.-酮酸合成新氨基酸,当机体需要氨基酸时，-酮酸的氨基化作用增加。,-酮酸的复原氨基化和转氨作用是生成氨基酸的重要途径。由L谷氨酸脱氢酶催化酮戊二酸复原氨基化作用在全部氨基酸合成中均重要，它是生物同化氨，固定氮的重要反响。,-酮酸+NH,3,-氨基酸,11/18/2024,22,生物化学 主讲：李盛贤,2.,-酮酸,转变成糖和脂肪,生糖氨基酸glucogenic amino acid 14种：丙氨酸、精氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、半胱氨酸、谷氨酸、甘氨酸、组氨酸、脯氨酸、甲硫氨酸、丝氨酸、苏氨酸、缬氨酸、异亮氨酸。,生糖氨基酸的-酮酸直接或间接地生成酵解、三羧酸循环中的丙酮酸、酮戊二酸、草酰乙酸等，经糖异生作用转变为糖。,11/18/2024,23,生物化学 主讲：李盛贤,生糖兼生酮氨基酸 Glucogenic and ketogenic amino acids5种：酪氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸、异亮氨酸。,这些氨基酸产生的酮酸既能转变成糖又能转变成酮体。例如：,酪氨酸 乙酰乙酸+延胡索酸,只生酮氨基酸ketogenic amino acid1种：亮氨酸。,亮氨酸 乙酰乙酸+乙酰CoA,11/18/2024,24,生物化学 主讲：李盛贤,3.,直接氧化成H,2,O和CO,2,-,酮酸可直接或间接通过,TCA,氧化。,可直接进入,TCA,的有：丙酮酸、草酰乙酸、,-,酮戊二酸、琥珀酰,CoA,、,延胡索酸等。,11/18/2024,25,生物化学 主讲：李盛贤,糖、脂肪和氨基酸蛋白质三大物质代谢严密相关，它们通过确定中间物质相互联系。,11/18/2024,26,生物化学 主讲：李盛贤,四、氨基酸的生物合成,合成氨基酸的主要途径：,1.酮酸的复原氨基化,2.转氨基作用,3.氨基酸的相互转化,11/18/2024,27,生物化学 主讲：李盛贤,在氨基酸的生物合成中，各种氨基酸碳骨架的形成，源于代谢的几条“主要干线”TCA、EMP、HMS等中的关键中间产物。依据生物合成起始物代谢中间体的不同，可将氨基酸的生物合成途径归纳为6类。它们的氨基基团多来自谷氨酸的转氨反响。,11/18/2024,28,生物化学 主讲：李盛贤,1、,-酮戊二酸族合成5种氨基酸:,11/18/2024,29,生物化学 主讲：李盛贤,2、Asp族(或草酰乙酸族)合成5种氨基酸：,11/18/2024,30,生物化学 主讲：李盛贤,3、丙酮酸族合成3种氨基酸：,11/18/2024,31,生物化学 主讲：李盛贤,4、3-磷酸甘油酸族合成3种氨基酸：,11/18/2024,32,生物化学 主讲：李盛贤,5、芳香族合成3种氨基酸：,11/18/2024,33,生物化学 主讲：李盛贤,6、独立合成系统：,His合成的起始物是5-磷酸核糖-1-焦磷酸(PRPP)。,His生物合成，从ATP与PRPP缩合开头。ATP嘌呤环的N1与PRPP的核糖的C1结合。反响过程的一个中间产物5-氨基咪唑-4-氨基甲酰核苷酸也是嘌呤生物合成的中间产物，因此His的生物合成与嘌呤的生物合成是相互联系的。,11/18/2024,34,生物化学 主讲：李盛贤,小结：氨基酸合成途径,11/18/2024,35,生物化学 主讲：李盛贤,第十章 蛋白质的降解和氨基酸代谢,完毕,感谢!,11/18/2024,36,生物化学 主讲：李盛贤,