pr和aa的代謝 ppt課件

1、第九章,蛋白質(zhì)的酶促降解 及氨基酸的代謝,蛋白質(zhì)的水解氨基酸的代謝 氨基酸的分解 氨基酸的合成,主要內(nèi)容,第一節(jié) 蛋白質(zhì)的酶促水解,水解,胞外酶,氨基酸,吸收入,作為氮源和能源進行代謝。,蛋白質(zhì)不能儲備。,外源蛋白質(zhì),一、消化： 主要在胃、小腸進行。（一）胃內(nèi)消化： 1、胃蛋白酶（pepsin): 胃蛋白酶元→胃酸( H+) → 胃蛋白酶

2、 自激活作用,蛋白質(zhì)的消化吸收,2、胃酶作用： 蛋白質(zhì) 小分子肽→腸道胃酶作用于：Phe, Tyr, Trp, ( 芳香族） Leu, Glu, Gln。,胃蛋白酶,,（二）小腸消化：1、來自胰腺的酶： 1）內(nèi)肽酶：水解Pr內(nèi)部肽鍵。 胰蛋白酶：Lys、Arg羧基端肽鍵

3、；(堿性） 糜蛋白酶：Phe、Tyr、Trp肽鍵； (芳香族） 彈性蛋白酶：Val、Leu、Ser、Ala肽鍵 （脂肪族）,2）外肽酶： 羧肽酶：從C端水解； 羧肽酶A：水解中性aa為C端的肽鍵； 羧肽酶B：水解堿性aa為C端的肽鍵；,1）氨肽酶：從N端水解，形成二肽。2）二肽酶：作用于二肽。寡肽的水解主要在小腸粘膜細胞進行。,2、來自小腸粘膜細

4、胞的寡肽酶：,肽 小肽 小肽 氨基酸至此：球蛋白幾乎完全分解； 纖維蛋白、角蛋白部分水解。,3、小腸腔的消化：,酶 位點（或底物）

5、 胰蛋白酶 Lys,Arg的羧基端胰凝乳(糜)蛋白酶 Phe,Trp,Tyr 的羧基端胃蛋白酶 Phe,Trp,Tyr的氨基端氨肽酶 肽的氨基端

6、羧肽酶 肽的羧基端二肽酶 二肽彈性蛋白酶 各種脂肪族AA形成的肽,幾種常見的蛋白水解酶,細胞內(nèi)能有選擇的降解“過期蛋白”，而不影響細胞的正常功能,內(nèi)源過期蛋白質(zhì),水解,氨基酸,泛肽（泛素）識別并在溶酶體中水解,二、細胞內(nèi)的蛋白質(zhì)的酶促降解,,泛肽（泛素）：76個氨基酸的小

7、肽,過期蛋白質(zhì),,,泛肽,,復(fù)合體,,溶酶體,泛素化,,第二節(jié) 氨基酸的分解代謝,氨基酸的分解代謝概況,一、脫氨基作用,氨基酸失去氨基的作用叫脫氨基作用氨基酸主要通過五種方式脫氨基 氧化脫氨基作用 非氧化脫氨基 轉(zhuǎn)氨基作用 聯(lián)合脫氨基 嘌呤核苷酸循環(huán),,L-谷氨酸脫氫酶（專一催化谷氨酸脫氫分解及逆過程）,1.氧化脫氨基作用,脫氨酶——脫氫氧化酶,酶——L-氨基酸氧化酶（分布少）、D

8、-氨基酸氧化酶（分布廣）,,亞氨基酸不穩(wěn)定,,H2O+H+,水解加氧,脫氫,,NH4+,α-酮酸,本應(yīng)是L-氧化酶（大多數(shù)氨基酸都是L型），但該酶分布不普遍，活力低（pH=7)，作用小。,,提問：那種酶作用最重要？,定義：?-AA在酶的作用下，氧化生成?-酮酸，同時消耗氧并產(chǎn)生氨的過程。,L-谷氨酸脫氫酶,NAD++H2O,NADH+H++NH4+,α-谷氨酸,α-酮戊二酸,谷氨酸氧化脫氨,ATP GTP NADH變構(gòu)抑制ADP GD

9、P變構(gòu)激活,谷氨酸脫氫酶：,2.轉(zhuǎn)氨基作用,特點：a. 可逆，受平衡影響 b. 氨基大多轉(zhuǎn)給了α-酮戊二酸（產(chǎn)物谷氨酸）,轉(zhuǎn)氨酶,,α-酮酸,,,α-氨基酸,α-酮酸,,,,逆過程,α酮戊二酸,提問：為什么多轉(zhuǎn)給α-酮戊二酸？答案：來源有保證，谷氨酸可由氧化脫氨迅速降解產(chǎn)生α-酮戊二酸。,,,,谷氨酸氧化脫氨,L-谷氨酸脫氫酶,NAD++H2O,NADH+H++NH4+,α-谷氨酸,α-酮戊二酸,氧化脫氨,,轉(zhuǎn)

10、氨基制備谷氨酸,,各種轉(zhuǎn)氨酶(transaminase)均以磷酸吡哆醛(胺)為輔酶。除Lys，Gly、Thr、Pro外，均可參加轉(zhuǎn)氨基作用。,谷丙轉(zhuǎn)氨酶(glutamic pyruvic transaminase,GPT)谷草轉(zhuǎn)氨酶(glutamic oxaloacetic transaminase,GOT),Glu,Pyruvate,α-Ketoglutarate(α-KG),Ala,GPT,②,,,,提示：肝細胞中轉(zhuǎn)氨酶活力比

11、其他組織高出許多，是血液的100倍正常情況下，轉(zhuǎn)氨酶主要存在于細胞內(nèi)，血清中轉(zhuǎn)氨酶活性很低。抽血化驗若轉(zhuǎn)氨酶比正常水平偏高則有可能肝組織受損破裂，肝細胞的轉(zhuǎn)氨酶進入血液。（結(jié)合乙肝抗原等指標進一步確定是什么原因引起的）,查肝功為什么要抽血化驗轉(zhuǎn)氨酶指數(shù)呢？,轉(zhuǎn)氨基本質(zhì)上沒有真正脫氨。,3. 聯(lián)合脫氨基作用— 轉(zhuǎn)氨與氧化脫氨的聯(lián)合,NH4+,α-酮酸,由于兩種酶活性強，

12、分布廣，動物體內(nèi)大部分氨基酸聯(lián)合脫氨。,骨骼肌、心肌、肝臟和腦組織主要以嘌呤核苷酸脫氨基為主。,組織：肝、腎,4、嘌呤核苷酸循環(huán)(purine nucleotide cycle),組織：骨骼肌和心肌、肝臟和腦組織,,,,腺苷酸琥珀酸,,草酰乙酸,,,嘌呤核苷酸聯(lián)合脫氨基,NH3,天冬氨酸,次黃苷酸,H2O,NH3,,,H2O,,,蘋果酸,谷-草轉(zhuǎn)氨酶,反應(yīng)物,5.非氧化脫氨基反應(yīng),（1）還原脫氨基,主要在微生物中進行,（2）脫水脫氨基,

13、（3）裂解脫氨基,,二、脫羧基作用,,氨基酸脫羧酶,氨基酸,胺類,RCH2NH2,+ CO2,磷酸吡哆醛,由氨基酸脫羧酶(decarboxyase)催化，輔酶為磷酸吡哆醛，產(chǎn)物為CO2和胺。所產(chǎn)生的胺可由胺氧化酶氧化為醛、酸，酸可由尿液排出，也可再氧化為CO2和水。,,胺類的來源與功能,,三、氨基酸分解產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化,（一）胺的轉(zhuǎn)化,氨基酸分解的產(chǎn)物： NH3、α-酮酸、胺、CO2。,氨的來源,① 氨基酸脫氨基

14、作用產(chǎn)生的氨是血氨主要來源, 胺類的分解也可以產(chǎn)生氨,② 腸道吸收的氨,③ 腎小管上皮細胞分泌的氨主要來自谷氨酰胺,（二）氨的代謝,,（1）排氨生物：NH3轉(zhuǎn)變成酰胺（Gln），運到排泄部位后再分解。（原生動物、線蟲和魚類）（2）以尿酸排出：將NH3轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙舛容^小的尿酸排出。通過消耗大量能量而保存體內(nèi)水分。（陸生爬蟲及鳥類）（3）以尿素排出：經(jīng)尿素循環(huán)（肝臟）將NH3轉(zhuǎn)變?yōu)槟蛩囟懦觥＃ú溉閯游铮?）重新利用合成

15、AA：（5）合成酰胺（高等植物中） (6)嘧啶環(huán)的合成（核酸代謝）,1、氨的去路,2、尿素的生成,體內(nèi)氨的主要代謝去路是用于合成無毒的尿素(urea)。合成尿素的主要器官是肝，但在腎及腦中也可少量合成。尿素合成是經(jīng)過稱為鳥氨酸循環(huán)(ornithine cycle)的反應(yīng)過程來完成的。催化這些反應(yīng)的酶存在于胞液和線粒體中。,（1）氨基甲酰磷酸的合成此反應(yīng)在線粒體中進行，由氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ（CPS-Ⅰ）催化，該酶需N-乙酰谷氨

16、酸（AGA）作為變構(gòu)激活劑，反應(yīng)不可逆。,尿素生成的鳥氨酸循環(huán),在線粒體內(nèi)進行，由鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶（OCT）催化，將氨甲?；D(zhuǎn)移到鳥氨酸的?-氨基上，生成瓜氨酸。,(2) 瓜氨酸的合成,轉(zhuǎn)運至胞液的瓜氨酸在精氨酸代琥珀酸合成酶催化下，消耗能量合成精氨酸代琥珀酸。,(3) 精氨酸代琥珀酸的合成,限速酶,在胞液中由精氨酸代琥珀酸裂解酶(arginino-succinate lyase)催化，將精氨酸代琥珀酸裂解生成精氨酸和延胡索酸。,（

17、4）精氨酸代琥珀酸的裂解,,在胞液中由精氨酸酶催化，精氨酸水解生成尿素(urea)和鳥氨酸(ornithine)。鳥氨酸可再轉(zhuǎn)運入線粒體繼續(xù)進行循環(huán)反應(yīng)。,（5）精氨酸的水解,,鳥氨酸循環(huán),線粒體,胞 液,1．合成主要在肝細胞的線粒體和胞液中進行； 2．合成一分子尿素需消耗4分子ATP； 3．精氨酸代琥珀酸合成酶是尿素合成的限速酶； 4．尿素分子中的兩個氮原子，一個來源于NH3，一個來源于天冬氨酸。,尿素合成的特

18、點,尿素循環(huán)的調(diào)節(jié),（1）氨基甲酰磷酸合成酶的別構(gòu)調(diào)節(jié)N-乙酰谷氨酸（AGA）——激活劑氨基酸降解增加——谷氨酸濃度增加——谷氨酸和乙酰輔酶A合成N-乙酰谷氨酸——激活氨基甲酰磷酸合成酶——促進尿素的生成（2）鳥氨酸循環(huán)中其他酶的調(diào)節(jié)精氨酸代琥珀酸合成酶高氨血癥,高氨血癥和氨中毒 正常血氨濃度：< 0.1 mg/dl (0.6 ?mol/L),血氨濃度升高稱高氨血癥 ，常見于肝功能嚴重損傷時，尿素合成酶的遺傳缺

19、陷也可導(dǎo)致高氨血癥。,高氨血癥時可引起腦功能障礙，稱氨中毒。,若外環(huán)境NH3大量進入細胞，或細胞內(nèi)NH3大量積累,α酮戊二酸大量轉(zhuǎn)化NADPH大量消耗TCA循環(huán)中斷，能量供應(yīng)受阻，某些敏感器官（如神經(jīng)、大腦）功能障礙表現(xiàn)：語言障礙、視力模糊、昏迷、死亡,氨中毒的可能機制,,血氨正常參考值：5.54～65?mol/L 降低血氨的措施： 限制蛋白進食量 給于腸道抑菌藥物 給予Glu使其與氨結(jié)合為Gln

20、,,3、氨的轉(zhuǎn)運（1）谷氨酰胺的運氨形式,谷氨酰胺：氨的解毒產(chǎn)物，氨的貯存和運輸形式， 在腦、肌肉中存在Gln合成酶。,（2） 丙氨酸-葡萄糖循環(huán) （alanine-giucose cycle）,,,丙氨酸也是氨的運載體,它把氨從肌肉運送到肝臟, 脫氨后生成的丙酮酸又異生轉(zhuǎn)變成葡萄糖運回到肌肉,,,（見教材P199）,(主要是肌肉),,,NH3的轉(zhuǎn)運與排泄,各組織細胞,,脫氨,NH3,谷氨酸,,

21、α-酮戊二酸,谷氨酸,,丙酮酸,丙氨酸,谷氨酰胺,血液,肝臟,,脫氨，轉(zhuǎn)化為排泄形式,提問：為什么以谷氨酰胺、丙氨酸轉(zhuǎn)運氨呢？答案：經(jīng)濟性、高效（一舉兩得）。,肌肉劇烈運動,,丙酮酸,,NH3,,,丙氨酸,,,糖異生,糖原,脫氨,,,,酵解,蛋白質(zhì)分解產(chǎn)能,再合成AA轉(zhuǎn)變成糖和脂肪 生糖AA：凡能生成丙酮酸、琥珀酸、草酰乙酸和?-酮戊二酸的AA。（Ala Thr Gly Ser Cys Asp Asn Arg His Gl

22、n Pro Met Val） 凡能生成乙酰CoA和乙酰乙酰CoA的AA均能通過乙酰CoA轉(zhuǎn)變成脂肪。轉(zhuǎn)變成酮體 生酮AA：凡能生成乙酰乙酸、?-丁酸的AA（ Leu） 生糖兼生酮AA （ Ile Phe Tyr Lys Trp） 進入TCA循環(huán)，進行徹底的氧化分解。,（三）?-酮戊二酸的代謝,,除亮氨酸、賴氨酸外的氨基酸可由？轉(zhuǎn)化為糖。,糖異生,氧化供能或轉(zhuǎn)變成糖類及脂類,（一）一碳基團的代謝（不包括羧基）,1）亞氨甲基

23、（-CH=NH，formimino-） 2）甲?；?CHO，formyl-） 3）羥甲基（-CH2OH，hydroxymethyl-） 4）亞甲基或甲烯基（-CH2-，methylene） 5）甲炔基或次甲基（-CH=，methenyl-） 6）甲基（-CH3- methyl- ）,四、個別氨基酸的代謝,1、一碳單位(OCU)：在氨基酸分解代謝過程中產(chǎn)生的含有一

24、個碳原子的基團。,2.一碳基團的的載體---四氫葉酸,FH4是一碳單位的運載體，攜帶甲基的部位是在N5,N10 位,FH4由葉酸在葉酸還原酶作用下利用NADPH還原得到,,,,,,一碳基團與四氫葉酸的連接方式,3.一碳單位主要來源：,,,,,甲硫氨酸也是一個重要的甲基供體，其活性形式是S-腺苷甲硫氨酸（SAM）,一碳基團的相互轉(zhuǎn)變,,,,,與四氫葉酸相連的各類一碳基團可以通過氧化還原過程相互轉(zhuǎn)變,OCU與核苷酸合成,4.一碳單位的生

25、理功能,作為合成嘌呤和嘧啶的原料把氨基酸代謝和核酸代謝聯(lián)系起來,（二）芳香族氨基酸的代謝,包括 Phe ; Tyr ; Trp,,苯丙氨酸的和酪氨酸的代謝,芳香族氨基酸的代謝轉(zhuǎn)變及代謝異常,苯丙氨酸羥化酶缺陷引起苯丙酮酸尿癥。嬰幼兒可發(fā)生智力遲鈍，發(fā)育不良。黑色素細胞中酪氨酸酶缺陷引起白化病。酪氨酸經(jīng)酪氨酸羥化酶作用轉(zhuǎn)變成多巴，再進一步轉(zhuǎn)變?yōu)閮翰璺影奉惣に?，如多巴胺、腎上腺素和去甲腎上腺素。酪氨酸代謝中間物二羥基苯丙酮酸脫

26、羧酶缺陷引起大量尿黑酸從尿中排除，稱為尿黑酸癥。,,氨基酸的羥化作用,帕金森病(Parkinson disease)患者多巴胺生成減少。在黑色素細胞中，酪氨酸可經(jīng)酪氨酸酶等催化合成黑色素。人體缺乏酪氨酸酶，黑色素合成障礙，皮膚、毛發(fā)等發(fā)白，稱為白化病(albinism)。,（二）色氨酸代謝,色氨酸,5-羥色胺,一碳單位,尼克酸 + 乙酰乙酰CoA,吲哚乙酸,（三）半胱氨酸和胱氨酸代謝,谷胱甘肽(Glutathion)有還原(GS

27、H)和氧化(GS-SG)兩種形式,是動物細胞中抗氧化系統(tǒng)的重要成分,是過氧化物酶的輔酶,也是重要的生物活性肽.對于保持血紅蛋白的亞鐵離子的還原狀態(tài),防止細胞膜受自由基的攻擊等有重要作用.它由谷氨酸,半胱氨酸和甘氨酸通過谷氨酰胺循環(huán)合成.,必需——分解不可逆，缺乏碳骨架供給。,,,第三節(jié) 氨基酸的合成代謝,α-酮酸由糖代謝中間產(chǎn)物轉(zhuǎn)化而來。,蛋白質(zhì),氨基酸,,非必需氨基酸(10種),糖,必需氨基酸(10種),酮體,,,動物,氨

28、基酸合成過程分為六大類型：,1．丙酮酸衍生類型：,,2．3-磷酸甘油酸衍生類型：,,3． α-酮戊二酸衍生類型：,,4．草酰乙酸衍生類型：,,5．赤蘚糖-4-磷酸和磷酸烯醇式丙酮酸衍生類型：,,6．組氨酸的生物合成：,,CO2+H2O,,,,,戊糖磷酸途徑,葡萄糖,葡糖-6-磷酸,3磷酸-甘油酸,丙酮酸,三羧酸循環(huán)乙醛酸循環(huán),核糖-5-磷酸,酵解,,組氨酸,,色氨酸 苯丙氨酸酪氨酸,,絲氨酸 半胱氨酸甘氨酸,,亮氨酸 異亮氨酸