生物化学教学课件-第八章 氨基酸代谢.ppt

泛素，76氨基酸残基，高度保守，广 泛存在于真核细胞。
泛素，在ATP存在下，于需降解的蛋 白质共价结合（泛素C－端甘氨酸的羧基 于目标蛋白质中赖氨酸的ε-氨基酸形成 异肽键）。再由蛋白酶体降解。
第二节 氨基酸代谢的共同途径
天然氨基酸都含有α-NH2和α-COOH， 故各种氨基酸都有其共同的代谢途径。
第八章 蛋白质的酶促降解与氨基酸代谢
第一节 蛋白质的酶促降解
一. 蛋白质的酶促降解 蛋白质的酶促降解——指在酶的作用下
蛋白质中的肽键被水解断裂而生成短肽乃 至氨基酸的过程。
无论动物、植物、微生物，也无论是机 体内产生的或从体外吸收的蛋白质，均需 降解成氨基酸后，才能进行进一步的代谢:
（1）氨基酸的分解;
• 当肝脏细胞损伤时，转氨酶入血液， 使血液中的酶活力上升。
成H2O和O2 。
在这里，FADH2或FMNH2并没有将所 携带的氢直接经呼吸链传给O2而生成H2O。
（3）L-谷氨酸脱氢酶
在体内分布广，真核细胞的线粒体基质 内及胞浆中均有此酶，正常生理条件下活 力高，催化以下反应：
L-谷氨酸 + NAD+(NADP+) + H2O ——>
α-酮戊二酸 + NADH(NADPH) + H+ + NH3
一． 氨基酸的脱氨基作用 这是指 α-氨基酸在酶的催化作用下脱 去氨基而生成α-酮酸、释放出游离氨的过程 。
（一） 氧化脱氨基作用
这是指 α-氨基酸在酶的催化作用下氧化脱氢 而生成α-酮酸、释放出游离氨的过程。
其反应通式如下：
R-CH-COOH+1/2O2————R-C-COOH+NH3
︳
‖
NH2
（2）D-氨基酸氧化酶
其辅基为FAD； 在体内分布广； 正常生理条件下活力高。
但体内D-氨基酸不多。 显然，这两种酶难以在体内催化氨基酸 发生氧化脱氨基作用的过程中单独发挥重 要作用。
L-氨基酸氧化酶和D-氨基酸氧化酶 都属于需氧脱氢酶
其共同的作用机制: 这些酶将从氨基酸上夺得的氢传给FAD
或FMN而得到FADH2或FMNH2，再由FADH2 或FMNH2将所携带的氢直接传给O2而生成H2 O2 ，而H2 O2在过氧化氢酶的催化作用下生
• 糖代谢与氨基酸代谢在这里可以彼此联系起来。
1．大多数氨基酸以α-酮戊二酸为氨 基受体
2. 实验证明，除赖氨酸、苏氨酸外（
也有学者认为还应当包括甘氨酸、脯氨酸 、羟脯氨酸），其余 α-氨基酸均参加转氨 作用，并各有其特异的转氨酶。
其中，以谷丙转氨酶（谷氨酸-丙酮酸 转氨酶，GPT）和谷草转氨酶（谷氨酸-草 酰乙酸转氨酶，GOT）为主。
一般认为，NAD+是脱氨基过程的辅酶， 而NADP+则是氨基化过程的辅酶。
（二） 转氨基作用（或氨基移换作用）
一种α-氨基酸在酶的催化作用下其氨 基转移到一种α-酮酸的酮基位置上，使α-酮 酸转变为相应的α-氨基酸，而该氨基酸自身 则转变为相应的α-酮酸。这种作用就是转氨 基作用，起催化作用的酶叫转氨酶（即氨 基转移酶）。
要求参与形成此肽键的另外一个氨基酸 为疏水氨基酸。
2． 肽链外切酶
（1） 羧肽酶 该酶作用于蛋白质多肽链的游离羧基端
的肽键，使肽键断裂而得到单个游离氨基 酸。
（2） 氨肽酶 该酶作用于蛋白质多肽链的游离氨基端
的肽键，使肽键断裂而得到单个游离氨基 酸。
3． 二肽酶
该酶作用于蛋白质多肽链被酶水解时产 生的二肽。

各种转氨酶的专一性较差
• 各种转氨酶仅对其中某一种氨基酸的催 化活性高些，常以这种氨基酸来命名。
• 例如，谷草转氨酶也叫天冬氨酸酶，催 化如下反应：
• L-天冬氨酸 + α -酮戊二酸 ———﹥ 草酰乙酸 + 谷氨酸
3. 正常情况下，转氨酶主要分布在 细胞内，血清中其活力很低
• 谷草转氨酶活力主要以心脏中的最大， 其次是肝脏中的，而谷丙转氨酶则以肝脏 中的活力最大。
（2）蛋白的合成。
二. 蛋白水解酶
蛋白水解酶是专门催化水解肽键的酶。主要分 成如下几类：
1． 肽链内切酶 专门催化水解肽链中特定的肽键的酶。
胰蛋白酶：专一水解由赖氨酸、精氨酸的COOH参与形成的肽键。
当参与形成此肽键的另外一个氨基酸为脯氨 酸时则无效；
胃蛋白酶：水解色氨酸、酪氨酸、苯丙 氨酸、谷氨酸、半胱氨酸的-COOH参与形 成的肽键。
转氨酶 α-氨基酸 + α-酮酸————>
α-氨基酸（新） + α-酮酸（新）
主要的一些参与氨基转移的α-酮酸 及其参与转氨作用后生成的氨基酸
• α-酮戊二酸————谷氨酸 ，最重要 ； • 草酰乙酸————天冬氨酸 ， 次之； • 丙酮酸————丙氨酸 。
• 这里，α-酮戊二酸、草酰乙酸、丙酮酸恰好是 糖代谢中重要的中间产物。
三．蛋白质在细胞内外的酶解途径 （参考）
（一）外源蛋白的消化与吸收 外源蛋白→胃（胃酸）→胃蛋白酶 → 小肽→ 小肠→胰蛋白酶、糜蛋白酶、羧 肽酶、氨肽酶→ 氨基酸→ 血液。
（二）组织蛋白质的胞内降解
1.溶酶体组织蛋白酶降解途径
溶酶体，单层膜，多种酸性水解酶类。 含：蛋白酶、核酸酶、脂肪酶等。
2.依赖于ATP的泛素降解途径
这种酶在动物、植物、微生物中都存在 ，在肝脏、肾脏中的活力很强，其最适pH 在中性附近。
它不能催化其它氨基酸氧化脱氨基。
这种酶是别构酶，ATP、GTP、NADH是 其别构抑制剂，而ADP、GDP、某些氨基酸 是其别构激活剂。
从反应的平衡常数来看，此反应趋向于合 成，但是当NH3在体内被迅速处理时，则反 应趋向于脱氨基。
• 转氨酶广泛存在于生物体内。目前已经发现 的转氨酶至少有50种以上。
• 用含15N的氨基酸所做的实验证明，除甘氨 酸、赖氨酸和苏氨酸外，其余的α-氨基酸都 可参加转氨基作用，
• 其中以谷丙转氨酶和谷草转氨酶最重要，前 者催化谷氨酸与丙酮酸之间的转氨作用，后 者催化谷氨酸与草酰乙酸之间的转氨作用，
O
1. 此反应共分为两个步骤
（1）氨基酸被酶催化脱氢而生成α-亚氨基 酸；
（2）α-亚氨基酸遇水自发水解生成α-酮酸 和氨。
这第二步加水脱氨不需要酶的作用。
2. 与生物体内的氧化脱氨基作用有关的酶 （1）L-氨基酸氧化酶
其辅基为FAD或FMN； 在体内分布不广；
正常生理条件下活力不高（其最适pH 为10）。