氨基酸分解代谢

AMP PPi
ATP Asp
正常生理情况下，血氨处于较低水平。尿素循环 是维持血氨低浓度的关键。当肝功能严重损伤时，尿 素循环发生障碍，血氨浓度升高，称为高氨血症。
NH3 α -酮戊二酸 谷氨酸 NH3 谷氨酰胺
脑内α -酮戊二酸↓ TCA ↓
脑 供 能 不 足
• 植物体含有脲酶，尤其是在豆科植物种子中脲酶活性 较大，能专一地催化尿素水解并放出氨。
ATP 去折叠
ATP 20S蛋白酶体 26S蛋白酶体
水解
O
泛素 C O- + HS-E1 O 泛素 O 泛素 C C S
ATP
AMP+PPi
O
泛素 C S E1
HS-E2 E1 HS-E2 E3
HS-E1 泛素 O 泛素 C NH
O C S E2
被降解 蛋白质
S
E2
被降解蛋白质
E1：泛素活化酶 E2：泛素携带蛋白 E3：泛素蛋白连接酶
①转氨酶-谷氨酸脱氢酶的联合脱氨作用
②转氨酶-嘌呤核苷酸循环联合脱氨作用
1.4 非氧化脱氨基作用
①还原脱氨基作用 • 在无氧条件下，某些含有氢化酶的微生物能利用还 原脱氨基方式使AA脱去氨基。
②脱水脱氨基作用 • Ser 、 Thr 脱氨基也可经脱水方式完成，催化该反 应的酶以磷酸吡哆醛为辅酶。
• 在反应中 , 磷酸吡哆醛的醛基与底物 -aa 的氨基结合成 醛亚胺中间复合物, 醛亚胺再根据不同酶蛋白的特性使 AA发生转氨，脱羧或消旋等作用。
1.3
联合脱氨基作用
• 通过转氨基作用和氧化脱氨基作用偶联进行的脱氨基 作用，称为联合脱氨基作用。 • 类型 ①转氨酶与L-谷氨酸脱氢酶作用相偶联 ②转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联
鸟氨酸循环/尿素循环
• 在排尿动物体内由 NH3合成尿素是在肝脏中通 过一个循环机制完成的，这一个循环称为尿 素循环。
Urea Cycle
氨甲酰磷酸合成酶
2 ATP
3
脲
2 ADP
H2O
精氨酸酶
鸟氨酸
鸟氨酸氨甲酰基转移酶
氨甲酰基磷酸
精氨酸
精氨基琥珀酸裂解酶
瓜氨酸
精氨基琥珀酸合成酶
精氨琥珀酸
延胡索酸
三条去路： （1）再氨基化生成氨基酸
（2）转变成糖或脂肪
生糖氨基酸和生酮氨基酸 （3）氧化成CO2和H2O
泛素化过程
二、氨基酸的分解与转化
1. 脱氨基作用
1.1 氧化脱氨基作用 a. 催化脱氨基酶有脱氢酶和氧化酶，脱氢酶中最重 要的是谷氨酸脱氢酶，以NAD或NADP为辅酶，催化 Glu氧化脱氨，生成-酮戊二酸。
b. 氧化酶存在于动物肝、肾和某些细菌、真菌中， 以 FAD 或 FMN 为辅基，在有氧条件下催化 AA 氧化 脱氨生成相应酮酸和 H2O2. L-AA 氧化酶最适 pH 为10。(次要作用)
琥珀酰CoA
-酮戊二酸
氨基酸碳骨架进入三羧酸循环的途径
•
•
•
生糖氨基酸：可以降解为丙酮酸、草酰乙酸、 酮戊二酸、琥珀酰CoA和延胡索酸等糖代谢中间 产物的氨基酸。 生酮氨基酸：可降解产生乙酰CoA或乙酰乙酸的 氨基酸。 在20种AA中，只有Leu、Lys是纯粹生酮AA；Ile、 Phe、Trp、Tyr是既生酮也生糖；其它14种AA纯 粹是生糖AA。
• 泛肽系统在 pH=7.2 的胞液中起作用，称为碱性 系统，主要水解短寿命蛋白和反常蛋白。
蛋白质降解的泛肽途径
E2-SH E2-SE1-SH E2-SH E3
ATP AMP+PPi E1-S（ubiquitin） E1-SH
E1：泛肽激活酶
E2：泛肽载体蛋白
E3：泛肽-蛋白质连接酶
多泛肽化蛋白
19S调节亚基
1. 蛋白水解酶 1.1 肽链内切酶和外切酶 肽链内肽酶/蛋白酶 蛋白水解酶 肽链外肽酶 羧肽酶 氨肽酶
消化道内几种蛋白酶的专一性
氨肽酶
（Phe.Tyr.Trp） （Arg.Lys）
羧肽酶 羧肽酶
（脂肪族）
胃蛋白酶
胰凝乳 蛋白酶
弹性蛋白酶
胰蛋白酶
1.2
蛋白酶按其活性部位的结构特征分为四类：
① Ser 蛋白酶类 (EC3.4.2.1) 活性部位含有 Ser 残基， 受二丙基氟磷酸 (DIFP) 的强烈抑制。胰蛋白酶、 胰凝乳、蛋白酶、弹性蛋白酶、枯草杆菌蛋白酶 等均属此类。 ② Cys 蛋 白酶 (EC3.4.2.2) 活性 部 位含 有 Cys 残基 , 对于碘乙酸、对-羟基汞苯甲酸等抑制剂十分敏感。 植物蛋白酶和组织蛋白酶大多属于此类。 ③ Asp 蛋白酶 (EC3.4.2.3) 活性中心含有两个 Asp 残 基 , 最适 pH 一般为 2 ～ 4 。抑胃肽 (pepstatin)专一 地抑制这类酸性蛋白酶。胃蛋白酶、凝乳酶均属 此类。 ④金属蛋白酶 (EC3.4.2.4) 含有 Zn2+ 、 Mg2+ 等金属离 子，受金属螯合剂如 EDTA 等的抑制。嗜热菌蛋白 酶、信号肽酶以及氨肽酶、羧肽酶等属于这一类。
2.1 直接脱羧基作用
• 氨基酸在脱羧酶的作用下脱掉羧基生成相应的胺 类化合物的作用。
• 脱羧酶的辅酶为磷酸吡哆醛。
2.2 羟化脱羧基作用
3wk.baidu.com氨基酸降解产物的去向
3.1 氨的去路 • 游离氨对动、植物机体是有毒害作用的，在正常 情况下细胞中游离氨浓度非常低。
（1）重新生成氨基酸 （2）谷氨酰胺和天冬酰胺的生成 （3）生成铵盐 （4）尿素的生成-尿素循环（Urea Cycle）
第十一章 蛋白质的酶促降解 和氨基酸的分解与转化
基本要求： （1）掌握氨基酸的脱氨基、脱羧基作用具体过程、 鸟氨酸循环 （2）理解必须氨基酸、氨基酸的脱氨基、脱羧基作 用的相关概念 （3）了解泛肽途径、氨基酸的衍生物 教学重点及难点： （1）氨基酸的脱氨基、脱羧基作用具体过程 （2）鸟氨酸循环
本章主要内容
2.蛋白消化吸收
3.细胞内蛋白质降解 3.1 蛋白降解对细胞生长发育和适应内外环境有重 要功能： ①反常蛋白清除； ②便于调控；
③维持体内AA代谢库；
④防御机制的组成部分；
⑤蛋白质前体的裂解加工。
溶酶体系统 • 细胞质内最重要的蛋白质降解系统
泛肽系统
• 溶酶体系统包括多种在酸性 pH 下活化的小分子 量蛋白酶，因此又称为酸性系统，主要水解长 寿命蛋白质和外来蛋白。
3.2 -酮酸的去路
丙氨酸 色氨酸
异亮氨酸
亮氨酸 色氨酸 丙酮酸 乙酰CoA 苏氨酸
苯丙氨酸 酪氨酸 亮氨酸 赖氨酸 色氨酸
苏氨酸
甘氨酸 丝氨酸 半胱氨酸
乙酰乙酰CoA
天冬氨酸 天冬酰氨
苯丙氨酸 酪氨酸
草酰乙酸 谷氨酸 延胡索酸 柠檬酸 谷氨酰胺 精氨酸 组氨酸 脯氨酸
异亮氨酸 甲硫氨酸 缬氨酸 苏氨酸
α -氨基酸1
|
R2-C-COO|| O
α-酮酸2
R1-C-COO|| O
α-酮酸1
R2-CH-COO| NH+3
转氨酶
（辅酶：磷酸吡哆醛）
α-氨基酸2
7.5 维生素B6和磷酸吡哆醛
维生素B6又称抗皮炎维生素, 是一类吡啶衍生物，包括吡哆醇, 吡哆醛, 吡哆胺。体内均以磷酸酯形式存在。
参加代谢作用主要是磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺，是氨基酸转氨 基、脱羧和消旋作用的辅酶。
③由解氨酶催化的脱氨基反应 • Phe解氨酶催化Phe 、Tyr发生脱氨，生成肉桂酸和 香豆酸进一步转变成木质素和单宁等植物次生物质。 当植物组织照光后，Phe解氨酶水平显著增加。
1.5 脱酰胺基作用
2.脱羧基作用
• 氨基酸脱掉羧基生成相应的胺类化合物的作用。 • 类型： 直接脱羧 羟化脱羧 胺 羟胺
R-CH-COO- 氨基酸氧化酶（FAD、FMN） R-C-COO-+NH3 | || + NH 3 O H2O+O2 H 2O2 α-酮酸 α -氨基酸
1.2 转氨基作用
• 转氨基作用是-氨基酸和-酮酸之间的氨基转移反应。 转氨酶广泛存在于生物体内。已经发现的转氨酶至少有 50多种。
R1-CH-COONH+3
蛋白质的酶促降解
氨基酸的分解与转化
一、蛋白质的酶促降解
• 机体必须不断地拆除衰老和受损的组织细 胞，构建新的组织和细胞。在生物体内， 蛋白质处于不断降解和不断合成的动态平 衡中。
• 蛋白质周转：已有蛋白质的降解和降解产 物氨基酸用以合成新的蛋白质。 • 蛋白质的降解是指蛋白质在酶的作用下， 使肽键水解生成AA的过程。