蛋白質(zhì)的酶促降解及氨基酸代謝

蛋白質(zhì)的酶促降解

及氨基酸代謝蛋白質(zhì)的酶促降解

及氨基酸代謝第一節(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內(nèi)肽酶外肽酶蛋白酶氨肽酶羧肽酶水解肽鏈內(nèi)部肽鍵，對形成肽鍵的氨基酸殘基有一定專一性。分別從氨基端和羧基端逐個水解肽鍵。1、蛋白酶的種類和專一性編號名稱作用特征實例3.4.2.13.4.2.2絲氨酸蛋白酶類(serinepritelnase)活性中心含Ser，受二異丙基氟磷酸抑制3.4.2.33.4.2.4半胱氨酸蛋白酶類(Thiolpritelnase)活性中心含Cys，受典乙酸、對羥基汞苯甲酸等抑制天冬氨酸蛋白酶類[carboxyl(asid)pritelnase]活性中心含2個Asp,最適pH在2～4金屬蛋白酶類(metallopritelnase)活性中心含有Zn2+

、

Mg2+等金屬離子胰凝乳蛋白酶胰蛋白酶凝血酶枯草桿菌蛋白酶木瓜蛋白酶無花果蛋白酶菠蘿酶胃蛋白酶凝乳酶嗜熱菌蛋白酶氨肽酶羧肽酶

蛋白質(zhì)降解對于細(xì)胞/有機(jī)體的生長發(fā)育及適應(yīng)內(nèi)外環(huán)境變化具有多種功能：基因突變、生物合成誤差、自發(fā)變性和疾病等可導(dǎo)致反常蛋白產(chǎn)生；通過降解具有重要生理功能的酶蛋白，對其調(diào)控的過程進(jìn)行精確、快速的調(diào)節(jié)；維持體內(nèi)AA代謝庫的平衡；防御機(jī)制組成部分；蛋白質(zhì)前體的裂解加工。2、蛋白酶降解的生物學(xué)意義3、胞內(nèi)蛋白質(zhì)降解系統(tǒng)細(xì)胞內(nèi)兩個最重要的蛋白質(zhì)降解系統(tǒng)：溶酶體系統(tǒng)（酸性系統(tǒng)):

主要水解長壽命蛋白和外來蛋白，無選擇性；泛素系統(tǒng)（堿性系統(tǒng)）：主要水解短壽命蛋白和反常蛋白（細(xì)胞質(zhì)與細(xì)胞核中）。通過降解眾多重要的蛋白，參與多條信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，有選擇性。20S蛋白酶體ATP19S調(diào)節(jié)亞基E1：泛素活化酶E2：泛素結(jié)合酶

E3：泛素連接酶泛素系統(tǒng)泛素：76aa組成的多肽。26S蛋白酶體蛋白質(zhì)的酶促降解

及氨基酸代謝第一節(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)氨基酸的生物合成第二節(jié)氨基酸的分解與轉(zhuǎn)化二、脫羧基作用三、氨基酸分解產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化一、脫氨基作用一、氨基酸的脫氨基作用1、氧化脫氨基作用2、轉(zhuǎn)氨基作用3、聯(lián)合脫氨基作用4、非氧化脫氨基作用（自學(xué)）5、脫酰氨作用（自學(xué)）第二節(jié)氨基酸的分解與轉(zhuǎn)化1、氧化脫氨基作用

谷氨酸脫氫酶谷氨酸+H2O-酮戊二酸+NH3NAD(P)+NAD(P)H一、氨基酸的脫氨基作用第二節(jié)氨基酸的分解與轉(zhuǎn)化氨基酸在酶的催化下脫去氨基生成相應(yīng)酮酸的過程。

α-氨基酸氨基酸氧化酶α-酮酸

R-CH-COO-

NH3+|

R-C-COO-+NH3OH2O+O2H2O2（FAD、FMN）肝臟、腎臟和某些細(xì)菌、真菌中一、氨基酸的脫氨基作用第二節(jié)氨基酸的分解與轉(zhuǎn)化2、轉(zhuǎn)氨基作用：α-氨基酸與α-酮酸之間的氨基轉(zhuǎn)移反應(yīng)。

α-氨基酸α-酮酸α-酮酸α-氨基酸轉(zhuǎn)氨酶輔基：磷酸吡哆醛

R1-CH-COO-

NH+3

R2-C-COO-O

R2-CH-COO-

NH+3

R1-C-COO-O谷丙轉(zhuǎn)氨酶（GPT）和谷草轉(zhuǎn)氨酶（GOT）谷丙轉(zhuǎn)氨酶（GPT）谷草轉(zhuǎn)氨酶(GOT)1、除脯、羥脯、甘、蘇、賴氨酸外，其余的α

-氨基酸都可參加轉(zhuǎn)氨基作用；2、轉(zhuǎn)氨酶的輔基只有一種：磷酸吡哆醛(PLP),

作為氨基的傳遞體。轉(zhuǎn)氨酶谷氨酸脫氫酶H20+NAD+NH3+NADHα-酮酸α-氨基酸α-酮戊二酸L-谷氨酸3、轉(zhuǎn)氨酶與谷氨酸脫氫酶聯(lián)合脫氨基作用一、氨基酸的脫氨基作用1、轉(zhuǎn)氨基作用2、氧化脫氨基作用3、聯(lián)合脫氨基作用4、非氧化脫氨基作用（自學(xué)）5、脫酰氨作用（自學(xué)）第二節(jié)氨基酸的分解與轉(zhuǎn)化第二節(jié)氨基酸的分解與轉(zhuǎn)化二、脫羧基作用三、氨基酸分解產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化一、脫氨基作用Trp→5-羥色胺

Cys→牛磺酸

Orn→腐胺

Lys→尸胺二、氨基酸的脫羧基作用第二節(jié)氨基酸的分解與轉(zhuǎn)化1、直接脫羧基作用氨基酸在脫羧酶（輔酶：磷酸吡哆醛）

作用下，發(fā)生脫羧反應(yīng)生成胺類化合物。胺類很多具有活躍的生理功能，有刺激細(xì)胞分裂、生長和防止衰老的作用。2、羥化脫羧基作用二、氨基酸的脫羧基作用第二節(jié)氨基酸的分解與轉(zhuǎn)化CO2酪氨酸多巴多巴胺酪氨酸酶多巴脫羧酶第二節(jié)氨基酸的分解與轉(zhuǎn)化二、脫羧基作用三、氨基酸分解產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化一、脫氨基作用三、氨基酸降解產(chǎn)物的去路第二節(jié)氨基酸的分解與轉(zhuǎn)化1、氨的代謝轉(zhuǎn)變（1）重新生成氨基酸

NH3與α-酮酸發(fā)生氨基化反應(yīng)重新生成氨基酸。（2）谷氨酰胺和天冬酰胺的生成三、氨基酸降解產(chǎn)物的去路第二節(jié)氨基酸的分解與轉(zhuǎn)化（3）生成銨鹽與檸檬酸、蘋果酸、草酰乙酸等生成銨鹽，保持細(xì)胞內(nèi)正常的pH（主要在植物中）。（4）尿素的生成——鳥氨酸循環(huán)（尿素循環(huán)）在哺乳動物體內(nèi)，氨的主要去路是在肝臟中合成尿素并隨尿排除體外，部分植物也能合成尿素。鳥氨酸循環(huán)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ATPAMP+PPiH2O2ATP+CO2+NH3+H2O2ADP+Pi線粒體NH2-C-NH2O尿素21345Pi①

氨甲酰磷酸合成酶②

鳥氨酸轉(zhuǎn)氨甲?；涪?/p>

精胺琥珀酸合成酶④

精胺琥珀酸裂解酶⑤

精胺酸酶H2N-(CH2)3-CH-COOHNH氨基酸

-酮戊二酸

-酮戊二酸總反應(yīng)式：

NH3+CO2+3ATP+Asp+2H2O→尿素+2ADP+2Pi+AMP+PPi+延胡索酸（1）合成新氨基酸三、氨基酸降解產(chǎn)物的去路2、α-酮酸的代謝轉(zhuǎn)變-酮戊二酸琥珀酰CoA延胡索酸草酰乙酸丙酮酸乙酰CoA乙酰乙酸TCA循環(huán)PEP葡萄糖脂肪酸酮體（3）氧化成CO2和H2O（2）轉(zhuǎn)變成糖或脂肪生糖氨基酸生酮氨基酸生糖氨基酸：能生成丙酮酸或者檸檬酸循環(huán)中間物的氨基酸。生酮氨基酸：能生成乙酰CoA或者乙酰乙酸的氨基酸。只有Leu是純粹生酮的。生糖兼生酮蛋白質(zhì)的酶促降解

及氨基酸代謝第一節(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)氨基酸的生物合成第三節(jié)氨基酸的生物合成一、氨的來源二、氨的同化三、氨基酸的生物合成四、一碳基團(tuán)代謝五、硫代謝一、NH3的來源第三節(jié)氨基酸的生物合成植物：生物固氮、NO3-還原、含N有機(jī)物分解；動物：主要來源是AA的脫氨基作用，此外嘌呤、嘧啶的分解也生成氨。第三節(jié)氨基酸的生物合成3H26e-2NH3N2+500℃,30MPaFe生物固氮：藍(lán)藻細(xì)菌，根瘤菌3H26e-2NH3N2+固氮酶工業(yè)固氮生物固氮:微生物、藻類和與高等植物共生的微生物通過自身的固氮酶復(fù)合物把分子氮變成氨的過程。第三節(jié)氨基酸的生物合成固氮酶復(fù)合物還原酶(鐵蛋白):提供具有高還原勢的電子;固氮酶(鉬鐵蛋白):利用還原酶提供的高能電子將N2還原為NH3。生物固氮總反應(yīng)生物固氮所需條件：①充足的ATP供應(yīng)；②很強(qiáng)的還原劑；③嚴(yán)格的厭氧環(huán)境。第三節(jié)氨基酸的生物合成硝酸還原：NH3NO3-2e-6e-硝酸還原酶亞硝酸還原酶NO2-一、NH3的來源硝酸還原酶(誘導(dǎo)酶)鐵氧還蛋白---硝酸還原酶NAD(P)H---硝酸還原酶一、氨的來源二、氨的同化三、氨基酸的生物合成四、一碳基團(tuán)代謝五、硫代謝第三節(jié)氨基酸的生物合成二、氨的同化第三節(jié)氨基酸的生物合成1、谷氨酸合成途徑2、氨甲酰磷酸的合成生物固氮和硝酸鹽還原形成了無機(jī)NH3，必須進(jìn)一步被同化轉(zhuǎn)變?yōu)楹袡C(jī)化合物。二、氨的同化第三節(jié)氨基酸的生物合成1、谷氨酸合成所有生物基本上都通過谷氨酰胺合成酶或谷氨酸脫氫酶催化形成谷氨酰胺和谷氨酸的形式同化氨。二、氨的同化第三節(jié)氨基酸的生物合成1、谷氨酸合成

谷氨酸+NH3+ATP谷氨酰胺+ADP+Pi

谷氨酰胺合成酶1.1谷氨酰胺合成酶NADPHNADP+谷氨酸合酶谷氨酰胺+

-酮戊二酸2谷氨酸二、氨的同化第三節(jié)氨基酸的生物合成1、谷氨酸合成1.2谷氨酸脫氫酶

-酮戊二酸+NH3+H+

谷氨酸++H2ONADPHNADP+

谷氨酸脫氫酶生物體內(nèi)谷氨酸主要是通過谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合酶這條雙酶途徑合成的。氨甲酰激酶或

氨甲酰磷酸合成酶Mg2＋二、氨的同化第三節(jié)氨基酸的生物合成2、氨甲酰磷酸的生成氨甲酰磷酸第三節(jié)氨基酸的生物合成一、氨的來源二、氨的同化三、氨基酸的生物合成四、一碳基團(tuán)代謝五、硫代謝1、氨基酸生物合成與轉(zhuǎn)氨基作用通過谷氨酰胺合成酶-谷氨酰胺合酶途徑，NH3同化生成谷氨酸，然后再通過轉(zhuǎn)氨基作用，將NH3轉(zhuǎn)移給其他α-酮酸合成相應(yīng)的氨基酸，谷氨酸作為氨基的轉(zhuǎn)換站。三、氨基酸的生物合成第三節(jié)氨基酸的生物合成2、各族氨基酸的合成

根據(jù)氨基酸合成的碳架來源不同，將氨基酸分為若干族。同一族里的氨基酸具有共同的碳架來源。碳架主要來源于糖酵解、TCA循環(huán)、PPP途徑、光呼吸、乙醛酸循環(huán)等途徑代謝中間產(chǎn)物。谷氨酸族天冬氨酸族丙氨酸族絲氨酸族His和芳香族各族氨基酸的合成第三節(jié)氨基酸的生物合成一、氨的來源二、氨的同化三、氨基酸的生物合成四、一碳基團(tuán)代謝五、硫代謝4.1一碳基團(tuán)（一碳單位）的概念

在代謝過程中，某些化合物（如氨基酸）可以分解產(chǎn)生具有一個碳原子的基團(tuán)（不包括CO2），稱為一碳基團(tuán)。-CH=NH亞氨甲基H-CO-甲?；?CH2OH羥甲基-CH=次甲基-CH2-亞甲基-CH3甲基第三節(jié)氨基酸的生物合成四、一碳基團(tuán)代謝4.2一碳基團(tuán)和氨基酸代謝Gly、Ser、Thr、His都可以作為一碳基團(tuán)的供體。

一碳基團(tuán)轉(zhuǎn)移酶的輔酶：THF/FH4在專一性的一碳基團(tuán)轉(zhuǎn)移酶作用下，攜帶著一碳基團(tuán)的四氫葉酸可將一碳基團(tuán)轉(zhuǎn)移給其他化合物。第三節(jié)氨基酸的生物合成四、一碳基團(tuán)代謝一碳基團(tuán)的來源與轉(zhuǎn)變S-腺苷蛋氨酸N5-CH2-FH4N5,

N10-

CH2-FH4N5，N10

=CH-FH4

N10–CH2O-FH4N5，

N10-CH2-FH4還原酶N5，

N10-CH2-FH4脫氫酶環(huán)水化酶

絲氨酸

組氨酸甘氨