氨基酸分解代謝實(shí)用教案

1、基本要求： （1 1）掌握氨基酸的脫氨基、脫羧基(su j)(su j)作用具體過程、鳥氨酸循環(huán)（2 2）理解必須氨基酸、氨基酸的脫氨基、脫羧基(su j)(su j)作用的相關(guān)概念（3 3）了解泛肽途徑、氨基酸的衍生物教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)：（1 1）氨基酸的脫氨基、脫羧基(su j)(su j)作用具體過程（2 2）鳥氨酸循環(huán)第1頁/共43頁第一頁，共44頁。 本章本章(bn zhn)主要主要內(nèi)容內(nèi)容蛋白質(zhì)的酶促降解氨基酸的分解(fnji)與轉(zhuǎn)化第2頁/共43頁第二頁，共44頁。一、蛋白質(zhì)的酶促降解(jin (jin ji)ji) 機(jī)體(jt)必須不斷地拆除衰老和受損的組織細(xì)胞，構(gòu)建新的組織和細(xì)胞

2、。在生物體內(nèi)，蛋白質(zhì)處于不斷降解和不斷合成的動(dòng)態(tài)平衡中。 蛋白質(zhì)周轉(zhuǎn)：已有蛋白質(zhì)的降解和降解產(chǎn)物氨基酸用以合成新的蛋白質(zhì)。 蛋白質(zhì)的降解是指蛋白質(zhì)在酶的作用下，使肽鍵水解生成AA的過程。第3頁/共43頁第三頁，共44頁。1. 1. 蛋白(dnbi)(dnbi)水解酶1.1 1.1 肽鏈內(nèi)切酶和外切酶第4頁/共43頁第四頁，共44頁。消化道內(nèi)幾種(j zhn)蛋白酶的專一性（）（）（脂肪(zhfng)族）胰凝乳(nn r)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第5頁/共43頁第五頁，共44頁。1.2 1.2 蛋白酶按其活性部位的結(jié)構(gòu)特征分為四類：SerSer蛋白酶類(EC3.4.2.

3、1)(EC3.4.2.1)活性部位含有SerSer殘基，受二丙基氟磷酸(DIFP)(DIFP)的強(qiáng)烈抑制。胰蛋白酶、胰凝乳、蛋白酶、彈性蛋白酶、枯草桿菌蛋白酶等均屬此類。CysCys蛋白酶(EC3.4.2.2)(EC3.4.2.2)活性部位含有CysCys殘基, , 對(duì)于碘乙酸、對(duì)- -羥基汞苯甲酸等抑制劑十分(shfn)(shfn)敏感。植物蛋白酶和組織蛋白酶大多屬于此類。AspAsp蛋白酶(EC3.4.2.3)(EC3.4.2.3)活性中心含有兩個(gè)AspAsp殘基, ,最適pHpH一般為2 24 4。抑胃肽(pepstatin)(pepstatin)專一地抑制這類酸性蛋白酶。胃蛋白酶、凝乳

4、酶均屬此類。金屬蛋白酶(EC3.4.2.4)(EC3.4.2.4)含有Zn2+Zn2+、Mg2+Mg2+等金屬離子，受金屬螯合劑如EDTAEDTA等的抑制。嗜熱菌蛋白酶、信號(hào)肽酶以及氨肽酶、羧肽酶等屬于這一類。第6頁/共43頁第六頁，共44頁。2.2.蛋白(dnbi)(dnbi)消化吸收第7頁/共43頁第七頁，共44頁。3.3.細(xì)胞(xbo)(xbo)內(nèi)蛋白質(zhì)降解3.1 3.1 蛋白降解對(duì)細(xì)胞生長發(fā)育和適應(yīng)內(nèi)外環(huán)境有重要功能(gngnng)(gngnng)：反常蛋白清除；便于調(diào)控；維持體內(nèi)AAAA代謝庫；防御機(jī)制的組成部分；蛋白質(zhì)前體的裂解加工。第8頁/共43頁第八頁，共44頁。 細(xì)胞質(zhì)內(nèi)最重

5、要的蛋白質(zhì)降解系統(tǒng) 溶酶體系統(tǒng)包括多種在酸性pHpH下活化的小分子量蛋白酶，因此又稱為(chn wi)(chn wi)酸性系統(tǒng)，主要水解長壽命蛋白質(zhì)和外來蛋白。 泛肽系統(tǒng)在的胞液中起作用，稱為(chn (chn wi)wi)堿性系統(tǒng)，主要水解短壽命蛋白和反常蛋白。溶酶體系統(tǒng)(xtng)(xtng)泛肽系統(tǒng)(xtng)(xtng)第9頁/共43頁第九頁，共44頁。蛋白質(zhì)降解(jin ji)的泛肽途徑（ubiquitin）第10頁/共43頁第十頁，共44頁。E1E1：泛素活化(huhu)(huhu)酶E2E2：泛素?cái)y帶(xidi)(xidi)蛋白E3E3：泛素蛋白(dnbi)(dnbi)連接酶泛素

6、C CO O- -O O+ +HS-EHS-E1 1ATPATPAMP+PPiAMP+PPi泛素C CO OS S E E1 1HS-EHS-E2 2HS-EHS-E1 1泛素C CO OS ES E2 2泛素C CO OS ES E1 1被降解蛋白質(zhì)HS-EHS-E2 2泛素C CO OS ES E2 2泛素C CNH NH 被降解蛋白質(zhì)O OE E3 3泛素化過程第11頁/共43頁第十一頁，共44頁。第12頁/共43頁第十二頁，共44頁。二、氨基酸的分解(fnji)(fnji)與轉(zhuǎn)化1. 1. 脫氨基作用1.1 1.1 氧化(ynghu)(ynghu)脫氨基作用催化脫氨基酶有脫氫酶和氧化(

7、ynghu)(ynghu)酶，脫氫酶中最重要的是谷氨酸脫氫酶，以NADNAD或NADPNADP為輔酶，催化GluGlu氧化(ynghu)(ynghu)脫氨，生成- -酮戊二酸。第13頁/共43頁第十三頁，共44頁。氧化(ynghu)(ynghu)酶存在于動(dòng)物肝、腎和某些細(xì)菌、真菌中，以FADFAD或FMNFMN為輔基，在有氧條件下催化AAAA氧化(ynghu)(ynghu)脫氨生成相應(yīng)酮酸和H2O2. L-H2O2. L-AAAA氧化(ynghu)(ynghu)酶最適pHpH為1010。( (次要作用) ) -氨基酸 氨基酸氧化酶（FAD、FMN）-酮酸 R-CH-COO- NH+3 | R-

8、C-COO-+NH3 O|H2O+O2H2O2第14頁/共43頁第十四頁，共44頁。轉(zhuǎn)氨基作用是- -氨基酸和- -酮酸之間的氨基轉(zhuǎn)移反應(yīng)(fnyng)(fnyng)。轉(zhuǎn)氨酶廣泛存在于生物體內(nèi)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的轉(zhuǎn)氨酶至少有5050多種。1.2 1.2 轉(zhuǎn)氨基(nj)(nj)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(f mi)(f mi)：磷酸吡哆醛）第15頁/共43頁第十五頁，共44頁。第16頁/共43頁第十六頁，共44頁。 維生素B6B6又稱抗皮炎維生素, ,

9、是一類吡啶衍生物，包括吡哆醇, , 吡哆醛, , 吡哆胺。體內(nèi)均以磷酸酯形式存在。 參加(cnji)(cnji)代謝作用主要是磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺，是氨基酸轉(zhuǎn)氨基、脫羧和消旋作用的輔酶。7.5 7.5 維生素B6B6和磷酸(ln sun)(ln sun)吡哆醛第17頁/共43頁第十七頁，共44頁。在反應(yīng)中, ,磷酸吡哆醛的醛基與底物-aa-aa的氨基結(jié)合成醛亞胺中間復(fù)合物, , 醛亞胺再根據(jù)(gnj)(gnj)不同酶蛋白的特性使AAAA發(fā)生轉(zhuǎn)氨，脫羧或消旋等作用。第18頁/共43頁第十八頁，共44頁。第19頁/共43頁第十九頁，共44頁。 通 過 轉(zhuǎn) 氨 基 作 用 ( z u y n g

10、) 和 氧 化 脫 氨 基 作 用(zuyng)偶聯(lián)進(jìn)行的脫氨基作用(zuyng)，稱為聯(lián)合脫氨基作用(zuyng)。 類型1.3 1.3 聯(lián)合脫氨基(nj)(nj)作用轉(zhuǎn)氨酶與L-L-谷氨酸脫氫酶作用(zuyng)(zuyng)相偶聯(lián)轉(zhuǎn)氨基作用與嘌呤核苷酸循環(huán)相偶聯(lián)第20頁/共43頁第二十頁，共44頁。轉(zhuǎn)氨酶-谷氨酸脫氫酶的聯(lián)合(linh)脫氨作用第21頁/共43頁第二十一頁，共44頁。轉(zhuǎn)氨酶- -嘌呤核苷酸循環(huán)聯(lián)合(linh)(linh)脫氨作用第22頁/共43頁第二十二頁，共44頁。還原脫氨基作用在無氧條件下，某些含有氫化酶的微生物能利用還原脫氨基方式(fngsh)(fngsh)使AAA

11、A脫去氨基。1.4 1.4 非氧化(ynghu)(ynghu)脫氨基作用第23頁/共43頁第二十三頁，共44頁。脫水脫氨基作用SerSer、ThrThr脫氨基也可經(jīng)脫水方式完成，催化(cu hu)(cu hu)該反應(yīng)的酶以磷酸吡哆醛為輔酶。第24頁/共43頁第二十四頁，共44頁。由解氨酶催化(cu hu)(cu hu)的脫氨基反應(yīng) Phe Phe解氨酶催化(cu hu)Phe (cu hu)Phe 、TyrTyr發(fā)生脫氨，生成肉桂酸和 香豆酸進(jìn)一步轉(zhuǎn)變成木質(zhì)素和單寧等植物次生物質(zhì)。當(dāng)植物組織照光后，PhePhe解氨酶水平顯著增加。第25頁/共43頁第二十五頁，共44頁。1.5 1.5 脫酰胺基

12、作用第26頁/共43頁第二十六頁，共44頁。2.2.脫羧基(su j)(su j)作用 氨基酸脫掉羧基生成(shn chn)相應(yīng)的胺類化合物的作用。 類型：直接(zhji)(zhji)脫羧 胺羥化脫羧 羥胺 第27頁/共43頁第二十七頁，共44頁。2.1 2.1 直接脫羧基(su j)(su j)作用 氨基酸在脫羧酶的作用下脫掉羧基(su j)生成相應(yīng)的胺類化合物的作用。 脫羧酶的輔酶為磷酸吡哆醛。第28頁/共43頁第二十八頁，共44頁。2.2 2.2 羥化脫羧基(su j)(su j)作用第29頁/共43頁第二十九頁，共44頁。3 3 氨基酸降解(jin ji)(jin ji)產(chǎn)物的去向3.

13、1 3.1 氨的去路游離(yul)(yul)氨對(duì)動(dòng)、植物機(jī)體是有毒害作用的，在正常情況下細(xì)胞中游離(yul)(yul)氨濃度非常低。（1 1）重新(chngxn)(chngxn)生成氨基酸（2 2）谷氨酰胺和天冬酰胺的生成（3 3）生成銨鹽（4 4）尿素的生成- -尿素循環(huán)（Urea CycleUrea Cycle）第30頁/共43頁第三十頁，共44頁。鳥氨酸循環(huán)(xnhun)/(xnhun)/尿素循環(huán)(xnhun)(xnhun) 在排尿動(dòng)物(dngw)(dngw)體內(nèi)由NH3NH3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)。第31頁/共43頁第三十一頁，共44頁。第32

14、頁/共43頁第三十二頁，共44頁。Urea Cycle鳥氨酸氨甲酰基轉(zhuǎn)移酶鳥氨酸精氨酸氨甲?；姿?ln sun)氨甲酰磷酸(ln sun)合成酶精氨基(nj)琥珀酸合成酶2 ATP瓜氨酸精氨琥珀酸精氨基琥珀酸裂解酶AspATPAMPPPi2 ADP延胡索酸精氨酸酶H2O脲3第33頁/共43頁第三十三頁，共44頁。 正常生理情況下，血氨處于較低水平。尿素循環(huán)是維持血氨低濃度的關(guān)鍵。當(dāng)肝功能嚴(yán)重(ynzhng)損傷時(shí)，尿素循環(huán)發(fā)生障礙，血氨濃度升高，稱為高氨血癥。TCA 腦供能不足(bz)-酮戊二酸谷氨酸谷氨酰胺NH3NH3 腦內(nèi)-酮戊二酸第34頁/共43頁第三十四頁，共44頁。第35頁/共43

15、頁第三十五頁，共44頁。第36頁/共43頁第三十六頁，共44頁。 植物體含有脲酶，尤其(yuq)是在豆科植物種子中脲酶活性較大，能專一地催化尿素水解并放出氨。第37頁/共43頁第三十七頁，共44頁。氨基酸碳骨架進(jìn)入三羧酸(su sun)循環(huán)的途徑草酰乙酸 -酮戊二酸天冬氨酸天冬酰氨丙酮酸延胡索酸琥珀(h p)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色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色氨酸蘇氨酸苯丙氨酸酪氨酸異亮氨酸甲硫氨酸纈氨酸蘇氨酸檸檬酸3.2 3.2 - -酮酸的去路(ql)(ql)第38頁/共43頁第三十八頁，共4

16、4頁。生糖氨基酸：可以降解為丙酮酸、草酰乙酸(y (y sun)sun)、酮戊二酸、琥珀酰CoACoA和延胡索酸等糖代謝中間產(chǎn)物的氨基酸。生酮氨基酸：可降解產(chǎn)生乙酰CoACoA或乙酰乙酸(y sun)(y sun)的氨基酸。在2020種AAAA中，只有LeuLeu、LysLys是純粹生酮AAAA；IleIle、PhePhe、TrpTrp、TyrTyr是既生酮也生糖；其它1414種AAAA純粹是生糖AAAA。第39頁/共43頁第三十九頁，共44頁。（1 1）再氨基化生成(shn chn)(shn chn)氨基酸（2 2）轉(zhuǎn)變成糖或脂肪(zhfng)(zhfng)生糖氨基酸和生酮氨基酸（3 3）氧化(ynghu)(ynghu)成CO2CO2和H2OH2O三條去路：第40頁/共43頁第四十頁，共44頁。第41頁/共43頁第四十一頁，共44頁。第42頁/共43頁第四十二頁，共44頁。感謝您的觀看(gunkn)！