页数:74页文件大小:2.39 MB来源: 生物化学ppt课件
本课件系统讲解氨基酸的脱氨基与脱羧基作用,展开氨的转运与尿素循环过程,介绍个别氨基酸的代谢途径及一碳单位的来源与利用。
第八章氨基酸代谢
必需氨基酸:人体自身不能合成或合成的量不足,必须通过食物供应的氨基酸.口诀:
经酪氨酸转化形成的黑色素,成为机体防御紫外线照射的天然屏障科普之窗酪氨酸——机体应激和防卫物质的前体
由酪氨酸参与合成的甲状腺素使基础代谢率增高,增强机体的兴奋性,从而提高机体的应激和防御机能
以酪氨酸为前体合成的儿茶酚胺激素在维持正常的神经传递、皮层觉醒状态和睡眠节律、机体应激总动员等方面发挥重要作用。
酪氨酸可作为具有特殊功效的食品添加物质。
酪氨酸在医学研究及疾病治疗方面具有广阔的前景
一、蛋白质的酶促降解•蛋白质降解作用防止了异常或不需要的蛋白质的积累,有利于氨基酸的循环利用。
•真核细胞内蛋白质降解有2条途径:①溶酶体(lysosome)降解途径——不依赖ATP,无选择性地降解蛋白质;
②泛素(ubiguitin)途径(泛素/26S蛋白酶体途径)——以细胞溶胶为基础,依赖ATP,有选择性地降解蛋白质,所以又称泛素标记选择性蛋白质降解。
二、氨基酸的一般代谢•脱氨基作用•脱羧基作用•氨基酸分解产物的代谢
(一)脱氨基作用•定义:氨基酸失去氨基的作用•方式:氧化脱氨基作用转氨基作用联合脱氨基作用非氧化脱氨基作用
1、氧化脱氨基作用•定义:-AA在酶的作用下,氧化生成-酮酸并产生氨的过程。
•反应通式:HNH2R-C-COOH——+O2+H2OR-C-COOH+H2O2+NH3AA氧化酶OHNH2R-C-COOH——AA氧化酶R-C-COO-NHH2OR-C-COOHO+NH3FP FPH2FPH2+O2FP+H2O2
AA氧化酶的种类L-AA氧化酶:催化L-AA氧化脱氨,体内分布不广泛, 最适pH10左右,以FAD或FMN为辅基。
D-AA氧化酶:体内分布广泛,以FAD为辅基。
但体内D-AA不多。L-谷氨酸脱氢酶:专一性强,分布广泛(动、植、微生物),活力强,以NAD+或NADP+为辅酶。+NAD(P)H+NH3CH2-COOHCHNH2-CH2COOH——+NAD(P)++H2O谷氨酸脱氢酶ATP GTP NADH变构抑制ADP GDP变构激活CH2-COOHC=O-CH2COOH——谷氨酸脱氢酶:体内(正)体外(反)
转氨基作用•指α-AA和酮酸之间氨基的转移作用,α-AA的α-氨基借助转氨酶的催化作用转移到酮酸的酮基上,结果原来的AA生成相应的酮酸,而原来的酮酸则形成相应的氨基酸。
OR2-C-COOH=R1-C-COOH +NH2OR1-C-COOH=R2-C-COOH——+HNH2H迄今发现的转氨酶都以磷酸吡哆醛(PLP)为辅基,它与酶蛋白以牢固的共价键形式结合。
实验证明,除Lys、Thr外,其余氨基酸均可参加转氨基作用,并各有其特异的转氨酶。
AAR1α-酮酸R2P-吡哆醛醛亚胺-酮亚胺AAR2α-酮酸R1例如谷氨酸+ 丙酮酸α-酮戊二酸+ 丙氨酸天冬氨酸+ α-酮戊二酸草酰乙酸+谷氨酸CH2-COO-CHNH+3COO——CH2-COO-CH2-C=OCOO——CH2-COO-C=OCOO——CH2-COO-CH2-CHNH+3COO——++谷丙转氨酶(GPT)——肝脏中谷草转氨酶(GOT)——心脏中转氨作用沟通了糖与蛋白质的代谢。
( 嘌呤核苷酸循环联合脱氨肌肉组织中(谷氨酸脱氢酶活性弱)的另一种氨基酸脱氨基作用,肝中氨基酸有90%经嘌呤核苷酸循环联合脱氨氨基酸α-酮戊二酸天冬氨酸IMPNH3α-酮酸谷氨酸草酰乙酸延胡索酸AMPH2O苹果酸腺苷酸代琥珀酸腺苷酸脱氨酶
α-氨基酸α-酮戊二酸α-酮酸谷氨酸天冬氨酸草酰乙酸延胡索酸腺苷酸代琥珀酸次黄嘌呤核苷酸腺嘌呤核苷酸NH3腺苷酸脱氨酶H2O苹果酸
+腺苷酸代琥珀酸合成酶GTP天冬氨酸次黄嘌呤核苷酸腺苷酸代琥珀酸GDP + Pi
+腺苷酸代琥珀酸裂解酶腺嘌呤核苷酸延胡索酸腺苷酸代琥珀酸
腺苷酸脱氨酶+ NH3腺嘌呤核苷酸(AMP)次黄嘌呤核苷酸(IMP)+H2O
由解氨酶催化CH2-CHNH2-COOH(OH)CH=CH-COOH(OH)+NH3L-苯丙氨酸(酪氨酸)反式肉桂酸(反式香豆酸)单宁等次生物辅酶QPAL
脱氨基作用•氧化脱氨作用•转氨基作用•联合脱氨基作用(2个内容)•非氧化脱氨小结
(二)脱羧基作用R1COOHH-C-NH2——HR2O=C——+AA胺类化合物脱羧酶(辅酶为磷酸吡哆醛)磷酸吡哆醛R1COOHH-C-N = C——H-R2醛亚胺+ H2OR1HH-C -N = C——H-R2CO2H2OHR2O=C——+R1HH-C-NH2——专一性强仅His不需磷酸吡哆醛作辅酶
Glu γ-氨基丁酸+ CO2 (抑制中枢神经传导)Asp β-Ala + CO2 (泛酸组分)His 组胺+CO2 (降低血压)Tyr 酪胺+CO2(升高血压)Cys 巯基乙胺+CO2(CoA组分)Lys 尸胺+ CO2 (促进细胞增殖)鸟AA 腐胺+ CO2 (促进细胞增殖)丝氨酸乙醇胺胆碱卵磷脂色氨酸吲哚丙酮酸吲哚乙醛吲哚乙酸
胺类有一定作用,但有些胺类化合物有害(尤其对人),应维持在一定水平,体内胺氧化酶可将多余的胺氧化成醛,进一步氧化成脂肪酸。
RCH2NH2+O2+H2O RCHO+H2O2+NH3RCHO+1/2O2 RCOOH CO2+H2OAA尿素
氨基酸分解产物的代谢氨的去路
氨的代谢转变( 尿素的合成——鸟氨酸循环或尿素循环①尿素合成的部位肝脏是生成尿素的主要器官(证据P.216)②尿素生成的机制和鸟氨酸循环小鼠肝切片+铵盐铵盐、尿素O2鸟氨酸或瓜氨酸促进尿素生成肝中含精氨酸酶,催化精氨酸水解为尿素和鸟氨酸NH3NH2CO NH2尿素?肝
1932年德国学者克雷布斯(Krebs)等首先提出尿素生成的鸟氨酸循环学说。
NH2(CH2)3H2N-CHCOOHNH2CONH(CH2)3H2N-CHCOOH(CH2)3H2N-CHCOOHNH2C NHNHNH3CO2H2OH2ONH3H2O鸟氨酸循环尿素鸟氨酸瓜氨酸精氨酸NH2CO NH2
NH3+CO2+H2O2ATP2ADP + Pi氨基甲酰磷酸鸟氨酸瓜氨酸瓜氨酸天冬氨酸ATPAMP + PPi精氨琥珀酸精氨酸延胡索酸+H2O尿素鸟氨酸Pi鸟氨酸循环线粒体①②③④③鸟氨酸循环的中间步骤
氨基甲酰磷酸的合成CO2+NH3+H2O+2ATP氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ(肝mito)N-乙酰谷氨酸(+),Mg2+ NH2 -C-O-P=O + 2ADP + PiOOHOH(CPS-I)氨基甲酰磷酸(调节酶)尿素合成限速酶(活性最低)
说明:关于氨基甲酰磷酸中NH3的来源——此NH3是在细胞质中由谷氨酸脱氢酶产生
瓜氨酸的合成NH2CO~PONH2(CH2)3CHNH2COOHOCTNH2C=ONH(CH2)3CH-NH2COOH++H3PO4氨基甲酰磷酸鸟氨酸瓜氨酸OCT:鸟氨酸氨甲酰转移酶(线粒体)
精氨酸的合成NH2C=ONH(CH2)3CH-NH2COOHCOOHCH-NH2CH2COOH精氨琥珀酸合成酶(胞液)ATP AMP+PPi H2O+NH2 COOHC= N C -HNH CH2(CH2)3COOHCH-NH2COOH瓜氨酸天冬氨酸精氨琥珀酸天冬氨酸↑草酰乙酸↑谷氨酸↑各种氨基酸第二个氨的来源
精氨琥珀酸裂合酶NH2C=NHNH(CH2)3CH-NH2COOH+COOHCHCHCOOH精氨酸延胡索酸联系尿素与三羧酸循环
精氨酸水解生成尿素NH2C=NHNH(CH2)3CH-NH2COOH精氨酸酶(胞液)+H2ONH2C=ONH2NH2(CH2)3CHNH2COOH精氨酸尿素鸟氨酸+线粒体
尿素生成总反应式2NH3 + CO2 + 3ATP + 3H2OCO(NH2)2 + 2ADP + AMP + 2Pi + PPi
尿素合成小结
(
( 嘧啶环的合成(详见核苷酸代谢一章)
-酮酸的代谢转变(
图生糖氨基酸和生酮氨基酸概括乙酰乙酰CoA乙酰CoA丙酮酸葡萄糖延胡索酸苹果酸草酰乙酸柠檬酸异柠檬酸酮体琥珀酸琥珀酰CoAα-酮戊二酸谷氨酸三羧酸循环
( 氧化成CO2和H2O (注意阅读P.221)•例题:写出由草酰乙酸彻底氧化生成CO2和H2O的总反应式。
解:草酰乙酸草酰乙酸脱羧酶丙酮酸+CO2丙酮酸+NAD +CoASH 丙酮酸脱氢酶乙酰CoA +NADH2+CO2乙酰CoA +3NAD +FAD +ADP +Pi +2 H2O TAC循环2CO2 +CoASH +ATP +3NADH2+FADH2总:草酰乙酸+4NAD +FAD +ADP +Pi +2 H2O → 4CO2 +4NADH2+FADH2+ATP
1、α-酮戊二酸衍生类型(谷氨酸族氨基酸的合成)包括:Glu、Gln、Pro、Arg共同碳架:TCA中的α-酮戊二酸α-酮戊二酸Glu 为还原同化作用+NH3+NADH+NAD+ +H2O谷AA脱H酶(动物和真菌,不普遍)谷氨酰胺+ α-酮戊二酸2谷AA(普遍)α-酮戊二酸谷AA +NH3+ATP谷氨酰胺+ADP+Pi+H2O合酶Glu合酶NADPH+H+ NADP+(一)氨基酸合成途径的类型
几种氨基酸的关系α-酮戊二酸谷AA谷氨酰胺脯AA羟脯AA鸟AA瓜AA精AA
2、草酰乙酸衍生类型(天冬氨酸族氨基酸的合成)包括:Asp、Asn、Lys、Thr、Met、Ile共同碳架:TCA中的草酰乙酸CH2-COO-C=OCOO——CH2-COO-CH2-CH+NH3COO——CH2-COO-CH+NH3COO——CH2-COO-CH2-C=OCOO——++转氨天冬AA
天冬酰胺合酶Mg2+Mg2+Asp + NH3 + ATPAsn + H2O + AMP + PPiAsp + Gln + ATPAsn + Glu + AMP + PPi(植物,细菌)(动物)
草酰乙酸赖氨酸苏氨酸甲硫氨酸异亮氨酸天冬酰胺天冬氨酸β-天冬氨酸半醛几种氨基酸的关系
包括:Ala、Val、Leu 丙酮酸衍生类型(丙氨酸族氨基酸的合成)共同碳架:EMP中的丙酮酸COOHCH3C=O——CH2-COOHCH2-CHNH2COOH——COOHCH3CHNH2——CH2-COOHCH2-C=OCOOH——谷丙转氨酶++丙酮酸谷AA丙AAα-酮戊二酸谷丙转氨酶:GPT
丙氨酸族其它氨基酸的合成2丙酮酸α-酮异戊酸缩合CO2转氨基缬氨酸α-酮异己酸亮氨酸转氨基-CH3C=OCOO——CH2-CH3CH3-CH-C=OCOOH——CH3-CHα-酮异戊酸
4、甘油-α-磷酸衍生类型(丝氨酸族氨基酸的合成)•包括:Ser、Gly、Cys甘AA碳架:光呼吸乙醇酸途径中的乙醛酸CH2-COOHCH2-CHNH2COOH——COOHCHO-+COOHCH2NH2-CH2-COOHCH2-C=OCOOH——+α-酮戊二酸甘AA谷AA乙醛酸
COOHCH2NH2-COOHCH2OHCHNH2-+NH3+CO2 +2H+ +2e-2H2O丝AA甘AA碳架:EMP中的3-磷酸甘油酸•丝AA还有其它合成途径
COOHHO-CHCH2O-P——COOHC=OCH2O-P——COOHCHNH2CH2O-P——COOHCH2OHCHNH2-COOHC=OCH2O-P——COOHHO-CHCH2OH——COOHC=OCH2OH——H2OPi磷酸酶转氨基氧化H2OPi转氨磷酸化途径非磷酸化途径3-磷酸甘油酸3-磷酸羟基丙酮酸3-磷酸丝氨酸甘油酸3-羟基丙酮酸丝氨酸
半胱氨酸的合成途径(植物或微生物中)丝AA+乙酰-COA O-乙酰丝AA+COAO-乙酰丝AA+硫化物半胱氨酸+乙酸三种氨基酸的关系乙醛酸甘AA丝AA半胱AA3-磷酸甘油酸转乙酰基酶提供硫氢基团(P273)
5、4-磷酸-赤藓糖和烯醇式丙酮酸磷酸衍生类型(芳香族氨基酸的合成)包括酪AA(Tyr)、苯丙AA(Phe) 、色AA(Trp)芳香族AA碳架:4-磷酸-赤藓糖(PPP)和PEP(EMP)CH2HCCCH-NH2COOH——NHCHN来自核糖来自谷氨酰胺的酰胺基从谷氨酸经转氨作用而来来自ATP
芳香族氨基酸的关系色氨酸PEP4-磷酸赤藓糖莽草酸分支酸预苯酸酪氨酸苯丙氨酸若将莽草酸看作芳香族氨基酸合成的前体,因此芳香族氨基酸合成时相同的一段过程叫莽草酸途径
6、组氨酸生物合成His合成途径在一些方面不同于其他氨基酸的生物合成途径。
核糖-5-磷酸↓His
一碳单位的产生
2.甲酰基来自色氨酸和甘氨酸代谢中产生的甲酸色氨酸犬尿氨酸+ HCOOH甘氨酸乙醛酸甲酸氧化脱氨基氧化HCOOH N10-CHO-FH4FH4甲酰化酶FH4 ATP ADP+Pi
3.亚氨甲基来自组氨酸分解代谢HC=C-CH2CH-COOHHN N NH2CHHOOC-CH-(CH2)2-COOHHNNHCH组氨酸亚氨甲酰谷氨酸亚氨甲基转移酶FH4N5-CH=NH-FH4谷氨酸
次甲基的生成(
一碳单位的相互转变可通过氧化还原反应互相转变,但N5-甲基四氢叶酸不可逆,可将其甲基转给同型半胱氨酸而生成甲硫氨酸
蛋氨酸S-腺苷蛋氨酸甲基化物ATP PPi+PiFH4 同型半胱氨酸N5-CH3-FH4甲基B12丝氨酸N5,N10-CH2-FH4脱氧胸苷酸FH4 H2O甘氨酸组氨酸N5-CH=NH-FH4N5,N10=CH-FH 4嘌呤核苷酸FH4NH3甲酸N10-CHO-FH4ATP ADP+PiFH4DNARNA一碳单位的来源、转变及利用
一碳单位代谢的生理意义
一碳单位与氨基酸、核苷酸代谢有何联系?甘丝组色一碳单位嘌呤核苷酸胸苷酸AA代谢核苷酸代谢精肌酸
氨基酸与某些重要生物活性物质的合成(P.227)
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