1、第十章 氨基酸代谢,第一节 蛋白质的酶促降解第二节 氨基酸的降解第三节 氨基酸的生物合成第四节 氨基酸衍生的其它含氮化合物,蛋白酶水解,第一节 蛋白质的酶促降解,一、蛋白酶 1、肽链内切酶：产物短肽段 2、肽酶：肽链的端解酶（羧肽酶和氨肽酶） 3、二肽酶；水解二肽，产生游离氨基酸,二、动物蛋白酶,1、胃蛋白酶（HCl激活） 2、胰凝乳蛋白酶（胰蛋白酶激活） 3、胰蛋白酶（肠激酶激活）,胰蛋白酶:R1=Lys、Arg侧链（专一性较强，水解速度快） 胰凝乳蛋白酶：R1=Phe, Trp, Tyr; Leu，Met和His水解稍慢。 胃蛋白酶：R1和R2=Phe, Trp, Tyr; Leu以及其它
2、疏水性氨基酸（水解速度较快） 嗜热菌蛋白酶：R2=Phe, Trp, Tyr; Leu，Ile, Met以及其它疏水性强的氨基酸（水解速度较快）。 解速度较快,三、植物蛋白酶,1、木瓜蛋白酶 2、菠萝蛋白酶 3、无花果蛋白酶,第二节 氨基酸的降解,一、脱氨基作用 1、氧化脱氨基作用 2、非氧化脱氨基作用 3、转氨作用 4、联合脱氨作用,1、氧化脱氨基作用,-氨基酸在酶的作用下氧化脱氢生成-酮酸，并放出游离NH3的过程。2RCHCOO- +O2 2RC-COO-+2NH4+ NH3+ O,R R R 氨基酸氧化酶 H2 O CHNH2 C=NH C=O+NH3 FAD FADH2 COOH CO
3、OH COOH -氨基酸 -亚氨酸 -酮酸O2 过氧化氢酶 FADH2 H2O2 H2O+O2 O,氧化酶 ：a) L-氨基酸氧化酶： FMN或FAD为辅基（最适pH=10，正常条件下活力低）b) D-氨基酸氧化酶：FAD为辅基（活力强、分布广、但D-氨基酸不多，作用不大）,L-谷氨酸脱氢酶 (不需氧的脱氢酶) NAD+或NADP+为辅酶，催化可逆反应NH3+ O CH2COO- CCOO- + NAD + + H2O + NADH + H + (CH2)2 NADP + （CH2 )2 NADPH+H + COO- COO-,2、非氧化脱氨基作用,1）还原脱氨 RCHNH2COOH+2HRC
4、H2COOH+NH3,2) 水化脱氨,RCHNH2COOH+HOHRCHOHCOOH+NH3,3)直接脱氨,3、转氨作用,1) 概念氨基酸的-NH2转移到-酮酸上，生成相应的另一种-酮酸和-氨基酸，这种作用称转氨作用。2) 转氨酶50种GOT:谷草转氨酶； GPT：谷丙转氨酶辅酶：磷酸吡哆醛(PLP)3) 转氨反应是可逆反应,转氨酶 （辅酶：磷酸吡哆醛）,在转氨酶的催化下， -氨基酸的氨基转移到-酮酸的酮基碳原子上，结果原来的-氨基酸生成相应的-酮酸，而原来的-酮酸则形成了相应的-氨基酸，这种作用称为转氨基作用或氨基移换作用。,谷丙转氨酶和谷草转氨酶,谷丙转氨酶（GPT）,谷草转氨酶(GOT)
5、,谷丙转氨酶,PLP,谷草转氨酶,PLP,4） 转氨作用是连接糖代谢和氨基酸代谢的桥梁，除Lys、Thr外其余氨基酸均可参与，特别注意下面三种氨基酸的转化。 丙酮酸 Ala-酮戊二酸 GluOAA Asp,4、联合脱氨作用 转氨作用和L-谷氨酸脱氢酶的氧化脱氨作用联合进行称联合脱氨作用。,嘌呤核苷酸循环,二、脱羧基作用,1、直接脱羧脱羧酶 RCHNH2COOH CO2+RCH2NH2磷酸吡哆醛,Glu-氨基丁酸（对中枢神经系统传导有抑制作用）Asp-丙氨酸（泛酸组分）Trp（脱氨、脱羧、氧化）吲哚乙酸（植物生长素）His组胺（降血压作用）Tyr酪胺（升血压作用）Ser（脱羧）乙醇胺（甲基化）胆
6、碱二者分别合成脑磷脂和卵磷脂，可作为生物膜的成分。,2、 羟化脱羧,酪氨酸（Tyr）（在酪氨酸酶作用下）多巴(二羟基苯丙氨酸)（芳香族氨基酸脱羧酶作用下脱羧）多巴胺二羟基苯丙氨酸(多巴)在酪氨酸酶作用下，形成多巴醌（苯丙氨酸3,4-醌），苯丙氨酸3,4-醌聚合黑素。它是土豆、梨、苹果切开后切口变黑的原因，人体毛囊和表皮细胞也可形成黑素，使毛发和皮肤变黑。多巴与多巴胺还可合成生物碱（植物）及动物中去甲肾上腺素（多巴胺在抗坏酸存在和多巴-羟化酶的作用下形成）和肾上腺素（去甲肾上腺素由S-腺苷甲硫氨酸提供甲基，在苯乙醇胺-N-甲基转移酶的作用下形成）。,Lys 尸胺 Met 亚精胺，精胺 多胺 Ar
7、g 鲱精胺，腐胺植物适量吸收，刺激细胞分裂，生长和防止衰老等作用植物生长调节剂,三、氨基酸分解产物的代谢,氨基酸分解产物： NH3-酮酸 CO2 胺（RCH2NH2）,1、NH3的代谢,合成新的氨基酸及其他含氮化合物 酰胺的生成储存氨的形成 尿素的形成鸟氨酸循环 生成铵盐,天冬酰胺合成酶 Asp + ATP + NH3 Asn + ADP + Pi天冬氨酸酶 Asn + H2O Asp + NH3,1）酰胺的生成储存氨的形成谷氨酰胺合成酶 Glu + ATP + NH3 Gln + ADP + Pi 谷氨酸酶 Gln + H2O Glu + NH3,2）尿素的形成鸟氨酸循环,a) 鸟氨酸+ N
8、H3+CO2瓜氨酸b) 瓜氨酸+ NH3精氨酸精氨酸酶 c) Arg 尿素+鸟氨酸H2O+2NH3+CO2+3ATPNH2-CO-NH2 +AMP +P Pi+2ADP+ Pi,2、-酮酸的代谢,1）再合成氨基酸2）氧化成CO2+H2O,氨基酸碳骨架进入三羧酸循环的途径,草酰乙酸,磷酸烯醇式酸,-酮戊二酸,天冬氨酸天冬酰氨,丙酮酸,延胡索酸,琥珀酰CoA,乙酰CoA,乙酰乙酰CoA,苯丙氨酸 酪氨酸 亮氨酸 赖氨酸 色氨酸,丙氨酸 苏氨酸 甘氨酸 丝氨酸 半胱氨酸,谷氨酸 谷氨酰胺 精氨酸 组氨酸 脯氨酸,异亮氨酸 亮氨酸 缬氨酸,苯丙氨酸 酪氨酸 天冬氨酸,异亮氨酸 甲硫氨酸 缬氨酸,葡萄糖
9、,柠檬酸,3）转变成糖和脂肪,生糖氨基酸：在体内可以转化成糖的氨基酸。生酮氨基酸：在体内可以转变成酮体的氨基酸：Leu生糖兼生酮氨基酸：既可生糖，又可生酮的氨基酸,第三节 氨基酸的生物合成,一、NH3的合成二、NH3的同化三、氨基酸的合成（一般合成）,NO3 - NO2 - N2还原固氮作用含N化合物 NH3NH3的同化氨甲酰磷酸和GluAa,自然界的氮素循环,硝酸盐,亚硝酸,NH3,生物固氮,工业固氮,固氮生物,动植物,硝酸盐还原,大气固氮,大气氮素,岩浆源的固定氮,火成岩,反硝化作用,氧化亚氮,蛋白质,入地下水,动植物废物死的有机体,一、NH3的合成,1、生物固氮作用合成NH3 (微生物)
10、1) 共生型固氮微生物 豆科植物 (大豆、花生) 的根瘤菌； 非豆科植物（杨梅属）的根瘤菌；2）自生型固氮微生物 光合细菌、光合自氧的蓝藻等,生物固氮作用由固氮酶催化N2+8H+8e-+16ATP2NH3+H+16ADP+Pi,2、NO3-、NO2- 还原成NH3,硝酸还原酶 亚硝酸还原酶 NO3- NO2- NH32e 6e (NH4+),硝酸还原酶,a) 铁氧还蛋白硝酸还原酶 NO3- + 2Fd（red）+2H+ NO2- +2Fd（ox）+ H2Ob) NAD(P)H硝酸还原酶以Mo和FAD为辅基、钼黄蛋白（植、微生物均有） NO3- + NAD(P)H+H+ NO2- + NAD(P
11、)+ + H2Oc）硝酸还原酶是诱导酶,亚硝酸还原酶,NO2 - + H + + 6e NH4+ + H2O a) Fd亚硝酸还原酶 NO2 - +6 Fd（red）+ 8 H+ NH4+6 Fd（ox）+2 H2Ob) NAD（P）H亚硝酸还原酶 NO2 - + 3 NAD(P)H + 5 H+ NH4+ + 3 NAD(P)+ + 2 H2O,二、NH3的同化 1、谷氨酸的形成途径 2、氨甲酰磷酸的生成,1. 谷氨酸合成酶循环（植物为主）,2.氨甲酰磷酸的形成,三、氨基酸的合成（一般合成）,原料：NH3，主要由Glu提供（通过转氨作用） 碳架： -酮酸，来源于糖代谢中间产物,氨基酸生物合成
12、的分族情况,（1）丙氨酸族丙酮酸 Ala、Val、Leu （2）丝氨酸族甘油酸-3-磷酸 Ser、Gly、Cys （3）谷氨酸族-酮戊二酸 Glu、Gln、Pro、Arg （4）天冬氨酸族草酰乙酸 Asp、Asn、Lys、Thr、Ile、Met （5）组氨酸和芳香氨基酸族磷酸核糖 His磷酸赤藓糖+PEP Phe、Tyr、Trp,1、丙氨酸族,Ala Val Leu 共同碳架：丙酮酸（EMP）Ala 丙酮酸 Val -酮异戊酸 -酮异己酸 Leu,2、丝氨酸族,Ser Gly Cys 共同碳架：3-P-甘油酸（EMP）,Ser、Gly和Cys都是3-磷酸甘油酸的衍生物， Ser是Gly和Cys
13、的主要生物合成的前体。,3、谷氨酸族,Glu Gln Cys Pro 羟脯氨酸 Arg共同碳架：-酮戊二酸（TCA）Gln-酮戊二酸 Glu Pro 羟脯氨酸鸟氨酸 瓜氨酸 Arg,4、天冬氨酸族,Asp Asn Thr Met Ile Lys共同碳架：草酰乙酸（TCA）Asn OAA Asp Lys MetThr IleAsp是Lys、Thr和Met的前体,5、组氨酸和芳香族（Phe、Trp、Tyr）,His合成的碳架：His是由磷酸核糖焦磷酸、ATP和谷氨酰胺合成,芳香族氨基酸(莽草酸途径),4-P-赤藓糖 Trp （HMP） 莽草酸分枝酸 PhePEP （EMP） Trp,二十种氨基酸的
14、生物合成概况,谷氨酸族,天冬氨酸族,丙氨酸族,丝氨酸族,His 和芳香族,氨基酸合成的反馈调控,反硝化作用,氧化亚氮,氨甲酰磷酸,分支酸,脱氧庚酮糖酸-7-磷酸,天冬氨酸,天冬氨酰磷酸,赤藓糖-4-磷酸,脱氢奎尼酸,莽草酸,谷氨酸,磷酸烯醇式丙酮酸,+,预苯酸,Try,Phe,Trp,Ile,Trp,His,CTP,AMP,Gln,Lys,Met,Thr,酮丁酸,Gly,Ala,谷氨酰胺合酶,天冬氨酰半醛,高丝氨酸,氨基苯甲酸,小 结,1、无论N素来源如何，生物体最先合成的氨基酸都是Glu或Gln。2、氨基酸的合成需要转氨作用，转氨作用的NH3来源于Glu，而C架来自糖代谢中间产生的酮酸，但由糖代谢中酮酸直接转氨合成的氨基酸，只有Ala、Asp，其他合成还需别的步骤,GPT 3、Glu+丙酮酸 Ala+-酮戊二酸GOTGlu+OAA Asp+-酮戊二酸 4、 植物和绝大多数微生物能合成全部氨基酸； 人和动物有部分氨基酸自身不能合成，人体有8种（Leu、Trp、Phe、Val、Met、Leu、Thr 、Ile）必需氨基酸和二种（Arg、 His）半必需氨基酸。,第四节 氨基酸衍生的其它含氮化合物,氨基酸核苷酸、脂类、激素、多胺、生氰糖苷、生物碱、卟啉类色素、辅酶等.,
