第七章蛋白质的酶促降解和 AA 代谢第一节蛋白质的酶促降解食物中摄取的 Pr 组成机体细胞的 Pr Pr 水解 E AA 细胞内合成的 Pr 肽酶蛋白酶

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1 第七章蛋白质的酶促降解和 AA 代谢第一节蛋白质的酶促降解第二节 AA 的分解与转化第三节氨基酸的生物合成

2 第七章蛋白质的酶促降解和 AA 代谢第一节蛋白质的酶促降解食物中摄取的 Pr 组成机体细胞的 Pr Pr 水解 E AA 细胞内合成的 Pr 肽酶蛋白酶

3 一肽酶肽酶 : 肽链外切酶, 可分别从多肽链的游离羧基端或游离氨基端逐个水解 AA 的 E 氨肽酶 : 从多肽链氨基端逐个水解 AA 的 E 羧肽酶羧肽酶 A: 水解中性 AA 为羧基末端的肽键羧肽酶 B: 水解碱性 AA 为羧基末端的肽键

4 二蛋白酶蛋白酶 : 又称肽链内切酶, 它能水解肽链内部的肽键, 使蛋白质多肽链水解为许多小肽段胃蛋白酶 : 水解由芳香族 AA 的 -NH 2 形成的肽键胰凝乳蛋白酶 : 水解由芳香族 AA 的 -COOH 形成的肽键

5 胰蛋白酶 ; 水解由 Lys Arg 等碱性 AA 的 COOH 形成的肽键嗜热菌蛋白酶 : 水解由非极性 AA 的 -NH 2 形成的肽键溴化氰 : 水解由 Met 的 COOH 形成的肽键

6 O O O 嗜热菌蛋白酶 H 2 N-CH-C-N-CH-C-N-CH-C-N-CH- R 1 H R 2 H R 3 H R 4 氨胃芳胰凝非肽蛋香乳蛋极酶白族白酶性酶 AA AA

7 O O O O -C-N-CH-C-N-CH-C-N-CH-C-N-CH-COOH H R 5 H R 6 碱性 AA Lys Arg 胰蛋白酶 Met 溴化氰 H R 7 H R n 羧肽酶

8 三蛋白质一级结构的测定 1 样品预处理 : 样品须纯化, 测分子量, 加入含巯基乙醇的高浓度尿素溶液, 使 Pr 分子中的二硫键和非共价键断开 2 测定 AA 组成 : 样品用 6mol/LHCl 在 110 o C 水解 24h, 再用 AA 自动分析仪进行测定 3 肽链末端 AA 的测定 : 用 Sanger 反应或 Edman 反应测定 N- 末端 AA; 用羧肽酶测定 C- 末端 AA

9 4 用蛋白酶水解成小肽链段, 并分离纯化 5 测定每个肽段的 AA 顺序 : 用 Edman 降解法或序列仪进行测定 6 确定整个肽段的 AA 序列 A: Gly-Lys-Asn-Tyr Ala-Phe His-Val Arg-Tyr B: Ala-Phe-Gly-Lys Tyr-His-Val Asn-Tyr-Arg 确定排列 :Ala-Phe-Gly-Lys-Asn-Tyr-Arg- Tyr-His-Val 回首页

10 第二节 AA 的分解与转化 AA 的共同代谢途径 : 脱羧基作用 R-CH-COOH O R-C-COOH + NH 3 NH 2 脱氨基作用 R-CH 2 -NH 2 + CO 2

11 一脱氨基作用 1 氧化脱氨基作用 L-AA 氧化 E: 最适 ph 为 10, 在生理条件下活性不大 D- AA 氧化 E: 组成 Pr 的 AA 是 L- 型, 无实际意义谷氨酸脱氢 E: 在生物体内分布广泛, 且活性强, 是氧化脱氨基作用的主要 E

12 R-CH-COOH + O 2 + H 2 O L-AA 氧化 E NH 2 O R-C-COOH + NH 3 + H 2 O 2 ( 存在于动物肝肾和某些细菌真菌中 )

13 COOH COOH CHNH 2 C=O CH 2 + H 2 O 谷氨酸脱氢 E CH 2 + NH 3 CH 2 NAD(P) + NADPH CH 2 COOH +H + 谷氨酸 COOH a 酮戊二酸

14 2 转氨基作用转氨作用 : AA 1 + a- 酮酸 2 转氨 E a- 酮酸 1 + AA 2 转氨酶 : 催化转氨作用的酶称为转氨酶, 以磷酸吡哆醛为辅酶, 它是 V B6 的磷酸酯转氨酶广泛存在于动植物和微生物体内, 其中重要的是谷丙转氨酶 (GPT) 谷草转氨酶 (GOT)

15 COOH CH 3 COOH CH 3 CHNH 2 + C=O GPT C=O + CHNH 2 (CH 2 ) 2 COOH (CH 2 ) 2 COOH COOH COOH Glu Pyr a-kg Ala

16 COOH COOH COOH COOH CHNH 2 + C=O GOT C=O + CHNH 2 (CH 2 ) 2 CH 2 (CH 2 ) 2 CH 2 COOH COOH COOH COOH 实验证明, 除 Lys Arg 和 Thr 外, 其余 L-AA 都可以转氨酶的转氨作用形成, 且大多数转氨酶都需 Glu 作为氨基的供体, 所以 Glu 作为 AA 的转换站

17 3 联合脱氨基作用 ( 生物体脱氨基的主要形式 ) (1) 转氨 E- 谷氨酸脱氢 E 的联合脱氨作用 ( 肝肾 ) COOH R (CH 2 ) 2 NH 3 +NADH+H + CH-NH 2 C=O ( 或 NADPH+H + ) COOH COOH 转氨酶 COOH L- 谷氨酸脱氢酶 R (CH 2 ) 2 C=O CHNH 2 NAD + ( 或 NADP + )+H 2 O COOH COOH

18 (2) 转氨 E- 嘌呤核苷酸循环联合脱氨作用 ( 心肌骨骼肌脑 ) 氨基酸 a- 酮戊二酸天冬氨酸 NH 3 腺苷酸代琥珀酸合成 E 腺苷酸代琥珀酸 a- 酮酸 L- 谷氨酸草酰乙酸延胡索酸苹果酸 HN O N N N R-5 -P 次黄嘌呤核苷酸 HN NH 2 N N N + H 2 O R-5 -P 腺嘌呤核苷酸

19 4 非氧化脱氨基作用 : 大多数在微生物中进行 (1) 直接脱氨基作用 (PAL)

20 (2) 还原脱氨基作用 NH 2 R-CH-COOH + 2H 氢化 E R-CH 2 -COOH + NH 3 (3) 脱水脱氨基作用 CH 2 OH CH 3 CH-NH 2 丝氨酸脱水 E C=O + NH 3 + H 2 O COOH COOH

21 5 脱酰氨基作用

22 二脱羧基作用 1 直接脱羧基作用 AA 脱羧 E 广泛存在于生物体内, 以磷酸吡哆醛为辅酶 (1)Glu 脱羧 COOH COOH (CH 2 ) 2 Glu 脱羧 E (CH 2 ) 2 CHNH 2 CO 2 CHNH 2 COOH Y- 氨基丁酸

23 Y- 氨基丁酸是抑制性神经递质, 在水稻抗虫品种中,Glu 脱羧 E 活性很高, 产生较多的 Y- 氨基丁酸, 它对昆虫神经系统的传导有阻滞作用, 抗虫

24 (2)Ser 的脱羧

25 (3) Lys 鸟氨酸的脱羧

26 2 羟化脱羧基作用 Tyr 在酪氨酸酶的作用下发生羟化生成多巴, 进一步氧化成黑色素

27 三 AA 降解产物的去向 ( 一 ) 氨的代谢转变在正常情况下细胞中游离氨浓度非常低 1 重新合成 AA: 不能增加 AA 数量, 能改变 AA 种类 2 生成酰胺 : 酰胺是生物体贮藏和运输氨的主要形式 ; 解除氨毒

28 3 生成铵盐 : 保证细胞内正常的 ph 4 经鸟氨酸循环, 合成尿素, 排出体外在哺乳动物体内, 氨的主要去路是在肝脏中合成尿素并随尿排出体外 H 2 N 2NH 3 + CO 2 + 3ATP + 3H 2 O C=O + 2ADP + H 2 N AMP + 4Pi

29 在植物体内也有尿素的生成, 植物体中含有脲酶, 能将尿素水解 : H 2 N H 2 N C=O + H 2 O 脲酶 2NH 3 + CO 2 生成的氨可再循环利用

30 ( 二 )a- 酮酸的代谢转变 1 还原氨基化-- 合成新 AA 2 转变为糖和脂肪生糖 AA: 在生物体内可以转变为糖的 AA, 代谢终产物为丙酮酸或 TCA 循环的有机酸生酮 AA: 在生物体内可以转变为酮体的 AA, 代谢终产物为乙酰 CoA 或乙酰乙酰 CoA ( 只有 Leu 是纯粹生酮的 ) 3 氧化为 CO 2 和 H 2 O

32 ( 三 ) 脱羧基产物的转化胺 : 生理活性物质 Lys- 尸胺 ( 戊二胺 ) 鸟 AA- 腐胺 ( 丁二胺 )- 精胺亚精胺 Trp- 色胺 - 吲哚乙酸 Ser- 乙醇胺 - 胆碱 - 卵磷脂脑磷脂 Cys-β- 巯基乙胺 Asp-β- 丙氨酸 CoA ACP

33 氨基酸脱羧 CO 2 + 胺氨基化脱氨 NH 3 a- 酮酸新 AA 酰胺胺盐尿素糖 CO 2 +H 2 O 脂肪回首页

34 第三节氨基酸的生物合成一氨基化作用 ( 直接氨基化 ) NH 3 +a- 酮酸 AA ( 一 ) 氨的来源 1 生物固氮某些微生物, 在常温常压下, 将 N 2 转变为 NH 3 的过程

35 (1) 意义 : 不需高温高压, 节约能源, 不污染环境 ; 生物固氮可以为农作物提供氮肥 (2) 固氮酶结构 ( 多功能酶 ): 活性铁蛋白 + 钼铁蛋白二者结合才有 (3) 固氮酶催化的反应及反应条件

36 催化的反应 : N 2 + 6H + + 6e - 2NH 3 主要反应 N 2 O +2H + + 2e - N 2 + H 2 O (N 2 O 对固氮起竞争性抑制作用 ) 2H 3 O + + 2e - 2H 2 O + H 2 ( 使还原性底物被还原 ) C 2 H 2 + 2H + + 2e - C 2 H 4 ( 固氮酶活性的测定 )

37 反应条件 : A 电子供体 NADPH B ATP 还原 1molN 2 需消耗 12molATP C 厌氧环境固氮酶对 O 2 十分敏感, 要求在严格的厌氧环境下才能固氮

38 2 硝酸盐的还原作用在植物体内 N 是以 NH 3 进入 AA 的, 而植物从土壤中吸收的主要是硝酸盐 NO 3 - NR NO 2 - NiR NH 4 + NADH+H + NAD + +H 2 O NADPH+H + NAD(P) + +H 2 O 硝酸还原主要在叶中进行, 但在种子萌发初期或缺 N 的情况下, 主要在根中进行

39 (1)NR( 硝酸还原酶 ) 铁氧还蛋白 -NR NAD(P)H-NR NR 是诱导酶, 我国吴相钰和汤佩松在 1957 年首先发现 NO 3- + NAD(P)H+H + NO 2- + NAD(P) + + H 2 O (2)NiR ( 亚硝酸还原酶 ) NO H + +6e - NiR NH 3 + H 2 O

40 3 分解代谢产生的 NH 3 ( 二 )a- 酮酸的来源 1 来自糖代谢:Pyr OAA a-kg 2 来自 GAC:CHO-COOH 3 来自脂类代谢

41 ( 三 ) 氨的同化 ( 氨基化作用 ) 1 Glu 合成途径 Glu 其它 AA (1)Glu 脱氢酶途径 ( 异养真核生物 ) COOH COOH C=O + NH 3 + NADH+H + GDH CHNH 2 + NAD + (CH 2 ) 2 (CH 2 ) 2 +H 2 O COOH COOH GDH 对 NH 3 的亲和力低, 反应要求较高的 [NH 3 ]

42 (2)GS-GOGAT 途径 ( 高等绿色植物 ) GS: 谷氨酰胺合成 E;GOGAT: 谷氨酸合成 E COOH COOH CHNH 2 CHNH 2 CH 2 + NH 3 + ATP GS CH 2 + ADP + Pi CH 2 CH 2 COOH CONH 2 谷氨酸谷氨酰胺

43 COOH COOH COOH C=O CHNH 2 CHNH 2 CH 2 + CH 2 + NADPH H + GOGAT CH 2 + NADP + CH 2 CH 2 CH 2 COOH CONH 2 谷氨酰胺 COOH 谷氨酸总反应 : a-kg + NH 3 + NADPH H + GS GOGAT Glu + NADP +

44 2 氨甲酰磷酸的合成 (1) 氨甲酰激 E NH 3 + CO 2 + ATP Mg2+ H 2 N-C-PO 3 H 2 + ADP O (2) 氨甲酰磷酸合成 E NH 3 + CO 2 + 2ATP Mg2+ H 2 N-C-PO 3 H 2 + 2ADP + Pi O 在植物体内, 氨甲酰磷酸中的 NH 3 来自 Gln

45 二转氨基作用 NH 3 Glu 转氨酶其它 AA 三各族 AA 的合成不同生物合成 AA 的能力不同动物不能合成全部二十种 AA, 其中在动物体内不能自身合成, 必须由食物供给的 AA 称必需 AA

46 根据 AA 合成的碳架来源不同, 可将 AA 分为若干族每一族中的 AA 有共同的碳架来源 1 丙氨酸族碳架来源 :EMP 途径生成的丙酮酸成员 :Ala Val Leu A la 丙酮酸 a- 酮基异戊酸转氨 E Val a- 酮基异己酸转氨 E Leu

47 2 丝氨酸族碳架来源 : 光呼吸乙醇酸途径形成的乙醛酸或 EMP 途径生成的 3-PGA 成员 :Gly Ser Cys 2 乙醛酸 2Gly Ser 3-PGA 3- 磷酸羟基丙酮酸磷酸丝氨酸 Ser D- 甘油酸 3- 羟基丙酮酸

48 Ser O- 乙酰丝氨酸 3 天冬氨酸族碳架来源 :TCA 的 OAA Cys S-SH X CH 3 COOH X SH 成员 : Asp Asn Lys Thr Ile Met S S

49 OAA Asp Asn β- 天冬氨酸半醛 Lys Thr Met Ile

50 4 谷氨酸族碳架来源 :TCA 的 a- 酮戊二酸成员 :Glu Gln Pro Arg Gln a- 酮戊二酸 G lu 鸟氨酸瓜氨酸 Arg Pro 羟脯氨酸

51 5 组氨酸和芳香氨基酸族 His 的碳架来源 :PPP 的核糖 -5- 磷酸芳香 AA 族 :PPP 的 4- 磷酸赤藓糖 (E-4-P) 和 EMP 的 PEP E-4-P 成员 :His Phe Tyr Trp + 莽草酸分枝酸 Trp PEP 预苯酸 Phe 莽草酸途径 Tyr

52 光合作用呼吸作用 CO 2 葡萄糖乙醇酸 EMP PPP 磷酸核糖 His 乙醛酸 3- 磷酸甘油酸磷酸赤藓糖 Gly 莽草酸 Ser Ala PEP Trp Phe Tyr Cys Val 丙酮酸 Leu 草酰乙酸 TCA Asn a- 酮戊二酸 Gln Asp Glu Lys Thr Met Arg Pro Ile

54 四 SO 4 2- 还原 (Cys) Cys 的合成反应中, 有硫化物的参与, 此处的硫化物是由硫酸还原而成 1 SO 4 2- 的活化 SO ATP ATP 硫化酶 APS + ATP 激酶 APS + PPi PAPS + ADP

55 O O HO-S-O-P-OCH 2 O A APS O OH OH OH P PAPS APS: 腺苷酰硫酸 PAPS: 磷酸腺苷酰硫酸

56 2 还原载体 -SH SH 载体 -SH O PAPS PAMP S-S-OH O 还原 6Fdred O- 乙酰丝 AA 酶 6Fdox 载体 -S 载体 -S-SH SH Cys + 乙酸 SH

57 以丙酮酸和 NH 3 为原料合成天冬氨酸, 请写出主要反应途径

58 1 合成草酰乙酸 : 丙酮酸 + CO 2 + ATP + H 2 O 丙酮酸羧化 E OAA + ADP + Pi 2 合成谷氨酸作为氨基的载体 : 丙酮酸脱氢 E 系丙酮酸 + CoASH + NAD + 乙酰 ~ SCoA + CO 2 + NADH + H + 乙酰 ~ SCoA + OAA + H 2 O 柠檬酸合 E 柠檬酸顺乌头酸 E 异柠檬酸异柠檬酸脱氢 E α- 酮戊二酸

59 α- 酮戊二酸 +NH 3 + NADPH + H + 谷氨酸脱氢 E 谷氨酸 +NADP + + H 2 O 3 合成天冬氨酸 OAA + Glu GOT Asp + α- 酮戊二酸

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tbjx0121ZW.PDF 1 a a b a (9+2 b - ) a c - 9 2 ( ( ) a 90 ) ( ( ) b - ) 10 (9+2 ) a b - ( ) a c - 2 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) () ( ) ( ) ( ) ( 1 2 ) ( ) ( 3 () 0.3mm 2 ( ) 2 10 ( ) ( ) ( ) 2 10 ( )

第七章蛋白质的酶促 降解和 AA 代谢 第一节 蛋白质的酶促降解 食物中摄取的 Pr 组成机体细胞的 Pr Pr 水解 E AA 细胞内合成的 Pr 肽酶 蛋白酶

第七章蛋白质的酶促降解和 AA 代谢第一节蛋白质的酶促降解食物中摄取的 Pr 组成机体细胞的 Pr Pr 水解 E AA 细胞内合成的 Pr 肽酶蛋白酶