第11章蛋白质降解与氨基酸代谢.ppt
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1、第11章 蛋白质的降解与氨 基 酸 代 谢,蛋白质的降解 氨基酸的分解代谢 氨基酸的合成代谢 本章总结,主要内容,11.1、蛋白质的酶促降解,蛋白质降低其原浓度一半所需要的时间,用t1/2表示,蛋白质的半寿期(half-life),一、细胞内蛋白质的降解,1、溶酶体组织蛋白酶降解途径 2、依赖于ATP的泛素降解途径,真核生物中蛋白质的降解有两条途径,1、溶酶体组织蛋白酶降解途径,由单层膜包围的,内含多种酸性水解酶类的细胞器,不依赖ATP 清除无用蛋白质、核酸等生物大分子及衰老、损伤和死亡的细胞 营养充足时,非选择性降解 饥饿状态下,有选择性降解 多水解半寿期较长的蛋白质,2、依赖于ATP的泛素
2、降解途径,泛素(ubiquitin) 是由76个AA(8.5kD)组成的、高度保守的小分子蛋白 广泛存在于真核生物中,故称泛素 一级结构高度保守 作为无用蛋白质降解的标签,泛素介导的蛋白质降解过程,泛素化(ubiquitination) ATP存在下,泛素与需降解的蛋白质共价连接,形成泛素化的蛋白质,即蛋白被激活。 蛋白降解: 蛋白一旦被泛素化,就很容易被蛋白酶体(proteasome)识别并降解,但泛素不被降解,可以重复参加反应 主要降解半寿期较短的蛋白质,外源蛋白质的消化与吸收,蛋白质消化的生理意义,由大分子转变为小分子,便于吸收。 消除种属特异性和抗原性,防止过敏、毒性反应。,11.2、
3、外源蛋白质的酶促降解,(一)消化过程,1.胃中的消化作用,胃蛋白酶的最适pH为1.52.5,对蛋白质肽键作用特异性差,产物主要为多肽及少量氨基酸。,胃蛋白酶原,胃蛋白酶,(pepsinogen),(pepsin),激活,胃壁细胞和主细胞,盐酸,2.小肠中的消化- 小肠是蛋白质消化的主要部位,胰酶(胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶及羧肽酶)是消化蛋白质的主要酶, 最适pH为7.0左右, 包括内肽酶和外肽酶。,胰酶及其作用,消化道内的物质透过粘膜进入血液或淋巴的过程称为吸收。 食物蛋白质消化后形成的游离氨基酸和小肽通过肠粘膜的上皮细胞吸收后,其小肽多在肠细胞中被水解,氨基酸则通过门静脉被输送到肝。,(二)吸
4、收过程,肝脏是氨基酸进行各种代谢变化的 重要器官,氨基酸代谢概况,11.2.1、氨基酸的脱氨基作用,1、氧化脱氨基作用 2、转氨基作用 3、联合脱氨基作用 4、非氧化脱氨基作用 5、脱酰胺基作用,11.2 氨基酸的分解代谢,氨基酸的脱氨基作用是氨基酸分解代谢的主要途径,(一)氧化脱氨基作用,-氨基酸在酶的催化下脱去氨基生成相应的-酮酸,消耗氧,产生氨的过程称为氧化脱氨基作用。,氨基酸氧化脱氨的主要酶,L-氨基酸氧化酶 (L-amino acid oxidase) D-氨基酸氧化酶 (D-amino acid oxidase) L-谷氨酸脱氢酶 (L-glutamate dehydrogenas
5、e),L-氨基酸氧化酶:是一种需氧脱氢酶,以FAD或FMN为辅基,脱下的氢原子交给O2,生成H2O2。pH为10左右,生理条件下活性低,在各组织器官中分布有限,因此作用不大。,D-氨基酸氧化酶:是一种需氧脱氢酶,以FAD为辅基,活性强,分布广,但体内D-氨基酸数量少,故作用也不大。,氨基酸氧化脱氨的主要酶,该反应分两步进行: 第一步脱氢生成-氨基酸亚氨基酸; 第二步是加水脱氨,直接水解生成-酮酸及氨,L-谷氨酸脱氢酶,不需氧,活性强,分布于肝、肾及脑组织 辅酶为NAD+或NADP+ 专一性强,只作用于谷氨酸,催化可逆反应 别构酶,ATP、GTP、NADH是别构抑制剂,ADP、GDP是别构激活剂
6、 动植物、微生物中普遍存在。 最适pH在中性附近,特点,反应过程,(二)转氨基作用(transamination),在转氨酶(transaminase)的作用下,一种氨基酸的-氨基转移到-酮酸的酮基上,从而生成相应的一分子-酮酸和一分子-氨基酸,这种作用称转氨基作用,也叫氨基移换反应,1、定义,2、反应式,特点:没有游离的氨产生,但改变了氨基酸代谢库中各种氨基酸的比例。 大多数氨基酸可参与转氨基作用,但甘氨酸、苏氨酸、赖氨酸、脯氨酸除外。,(1)谷氨酸丙酮酸转氨酶(谷丙转氨酶) GPT:glutamic pyruvic transaminase 又称丙氨酸氨基转移酶 ALT:alanine t
7、ransaminase(ALT) 催化丙氨酸与-酮戊二酸之间的氨基移换反应,为可逆反应。该酶在肝脏中活性较高,在肝脏疾病时,可引起血清中ALT活性明显升高。 丙氨酸 + -酮戊二酸 丙酮酸 + 谷氨酸,3、体内两种重要的转氨酶,GPT,谷氨酸草酰乙酸转氨酶(谷草转氨酶) GOT:glutamic oxaloacetate transaminase 又叫天冬氨酸氨基转移酶(AST) AST:aspartate transaminase 。 催化天冬氨酸与-酮戊二酸之间的氨基移换反应,为可逆反应。该酶在心肌中活性较高,故在心肌疾患时,血清中AST活性明显升高。 天冬氨酸 + -酮戊二酸 草酰乙酸
8、+ 谷氨酸,GOT,正常人各组织GOT及GPT活性 (单位/克湿组织),血清转氨酶活性,临床上可作为疾病诊断和预测的指标之一。,4、转氨基作用的机制,转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛,特点:,生理意义:,接受氨基的主要酮酸有:,* 只有氨基的转移,没有氨的生成,* 催化的反应可逆,* 其辅酶都是磷酸吡哆醛,是体内合成非必氨基酸的重要途径,也是联系糖代谢与氨基酸代谢的桥梁。,丙酮酸、-酮戊二酸、草酰乙酸,5、转氨基作用特点及意义,(三)联合脱氨基作用,1、定义 是转氨基作用和氧化脱氨基作用联合进行的脱氨基作用方式。,此种方式既是氨基酸脱氨基的主要方式,也是体内合成非必需氨基酸的主要方式。 主要在肝、肾、
9、骨骼肌、心肌和脑组织中进行,2、脱氨基类型 (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,转氨酶与L-谷氨酸脱氢酶作用相偶联,转氨酶,L-谷氨酸脱氢酶,H2O+NAD+,NH3+NADH+H+,-酮酸,-氨基酸,-酮戊二酸,L-谷氨酸,-氨基酸,-酮酸,-酮戊二酸,谷氨酸,草酰乙酸,天冬氨酸,腺苷琥珀酸,苹果酸,延胡索酸,腺苷酸,次黄苷酸,NH3,转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联,极少数氨基酸采用非氧化脱氨基作用,如Ser、His等,主要在微生物体内进行,动物体不普遍,(四)非氧化脱氨基作用,包括五种类型 还原脱氨基 脱水脱氨基 脱硫化氢脱氨基 直接脱氨基
10、水解脱氨基,1、 还原脱氨基作用,2、脱水脱氨基作用,另外,苏氨酸可以在苏氨酸脱水酶作用下,进行脱氨形成相应的酮酸,这两个酶都是以磷酸吡哆醛为辅酶,3、脱硫化氢脱氨基作用,4、水解脱氨基作用,天冬氨酸,5.直接脱氨基:,天冬氨酸酶,延胡索酸,氨,+,(五)氨基酸的脱酰胺基作用,(五)氨基酸的脱酰胺基作用,AA在脱羧酶作用下,脱去羧基生成CO2和一级胺,+ CO2,+ CO2,Glu,Asp,-氨基丁酸,-丙氨酸,11.2.2、氨基酸的脱羧基作用,氨基酸脱羧酶专一性很强,每一种氨基酸都有一种脱羧酶,除组氨酸脱羧酶外,辅酶都是磷酸吡哆醛。,氨基酸脱羧的生理意义,氨基酸脱羧反应广泛存在于动、植物和微
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- 11 蛋白质 降解 氨基酸 代谢
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