生物化学含氮化合物代谢.ppt
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1、 生物体内含氮化合物较多,本生物体内含氮化合物较多,本章章重重点学习蛋白质和核酸的分解代谢,重点点学习蛋白质和核酸的分解代谢,重点是氨基酸和核苷酸代谢是氨基酸和核苷酸代谢。蛋白质的分解代谢氨基酸的分解代谢氨基酸的生物合成核酸的分解代谢嘌呤和嘧啶的分解代谢核苷酸的生物合成主要内容主要内容第 一节一节 蛋白质的分解代谢蛋白质的分解代谢各种蛋白质降解速率有很大的不同,它各种蛋白质降解速率有很大的不同,它随生理需要而发生改变。随生理需要而发生改变。细胞中蛋白质的降解速率也随营养状细胞中蛋白质的降解速率也随营养状况和激素水平而异。在营养缺乏的情况下,况和激素水平而异。在营养缺乏的情况下,细胞提高蛋白质的
2、降解速率,以维持必需细胞提高蛋白质的降解速率,以维持必需代谢的进行。代谢的进行。细胞不断的从氨基酸合成蛋白质,同细胞不断的从氨基酸合成蛋白质,同时又将一些蛋白质分解成氨基酸。时又将一些蛋白质分解成氨基酸。一、蛋白质的消化催化蛋白质多肽链中肽键水解的酶统称为蛋白酶。催化蛋白质多肽链中肽键水解的酶统称为蛋白酶。二、蛋白酶二、蛋白酶 蛋白酶可以根据其分泌特性、来源、性质进行分类命名。1.按细胞分泌特性分类:胞内蛋白酶、胞外蛋白酶;2.按酶的来源分类:胃蛋白酶、蛇毒磷酸酶,木瓜蛋白酶;3.按其作用的pH分类:酸性蛋白酶、碱性蛋白酶、中性蛋白酶;等等 肽链内切酶:肽链内切酶:水解蛋白质内部肽键水解蛋白质
3、内部肽键(胃蛋白酶、(胃蛋白酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶)胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶)肽链外切酶:肽链外切酶:从肽链两端开始水解肽键从肽链两端开始水解肽键(氨基肽酶、羧基肽酶)(氨基肽酶、羧基肽酶)p282表表蛋白酶作用特点蛋白酶作用特点三、肽酶三、肽酶据水解肽键部位的不同分为两类:据水解肽键部位的不同分为两类:章首蛋白质蛋白质 肽肽 氨基酸氨基酸内肽酶内肽酶外肽酶外肽酶内肽酶内肽酶内肽酶内肽酶氨肽酶羧肽酶第二节第二节氨基酸的分解与转化氨基酸的分解与转化氨基酸的去向氨基酸的去向1.脱 氨 基 作 用2.脱 羧 基 作 用3.氨基酸分解产物去向二、氨基酸的脱氨基作用:氧化脱氨基作用 转
4、氨基作用 联合脱氨基作用 脱酰胺作用(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-酮酸的过程称为氧化脱氨基作用。主要有以下两种类型:L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶谷氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸+H2O -酮酮酮酮戊二戊二戊二戊二 酸酸酸酸+NH3NADNAD(P P)+NADNAD(P P)HH-氨基酸氨基酸 氨基酸氧化酶(氨基酸氧化酶(FAD、FMN)-酮酸酮酸 R-CH-COO-NH+3|R-C-COO-+NH3O|H2O+O2H2O2(二)转氨基作用 在转氨酶的催化下,在转氨酶的催化下,在转氨酶的催化下,在转氨酶的催化下,-氨基酸的氨基转氨基酸的氨基转氨基酸的氨基转氨基酸的氨基转移
5、到移到移到移到-酮酸的酮基碳原子上,使原来的酮酸的酮基碳原子上,使原来的酮酸的酮基碳原子上,使原来的酮酸的酮基碳原子上,使原来的-氨氨氨氨基酸生成相应的基酸生成相应的基酸生成相应的基酸生成相应的-酮酸,而原来的酮酸,而原来的酮酸,而原来的酮酸,而原来的-酮酸则酮酸则酮酸则酮酸则形成了相应的形成了相应的形成了相应的形成了相应的-氨基酸,这种作用称为转氨氨基酸,这种作用称为转氨氨基酸,这种作用称为转氨氨基酸,这种作用称为转氨基作用或氨基移换作用。基作用或氨基移换作用。基作用或氨基移换作用。基作用或氨基移换作用。章首节首没有游离的氨产生,但改变了氨基酸代谢库中各种氨基没有游离的氨产生,但改变了氨基酸
6、代谢库中各种氨基酸的比例。除苏氨酸、赖氨酸外,大多数氨基酸可参与转氨酸的比例。除苏氨酸、赖氨酸外,大多数氨基酸可参与转氨基作用,。基作用,。转氨基作用不仅是体内多数氨基酸脱氨基的重要方式,也转氨基作用不仅是体内多数氨基酸脱氨基的重要方式,也是机体合成非必需氨基酸的重要途径。是机体合成非必需氨基酸的重要途径。磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛的的作用机理作用机理特点:特点:生理意义:生理意义:接受氨基的主要酮酸有:接受氨基的主要酮酸有:*只有氨基的转移,没有氨的生成只有氨基的转移,没有氨的生成*催化的反应可逆催化的反应可逆*其辅酶都是磷酸吡哆醛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,也是联系是体
7、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。糖代谢与氨基酸代谢的桥梁。丙酮酸丙酮酸 -酮戊二酸酮戊二酸 草酰乙酸草酰乙酸转氨基作用特点及意义章首节首谷丙转氨酶谷丙转氨酶(GPT)临床意义:急性肝炎患者血清临床意义:急性肝炎患者血清GPT升高升高谷草转氨酶谷草转氨酶(GOT)临床意义:心肌梗死患者血清临床意义:心肌梗死患者血清GOT升高升高GPT谷氨酸谷氨酸+丙酮酸丙酮酸-酮戊二酸酮戊二酸+丙氨酸丙氨酸GOT谷氨酸谷氨酸+草酰乙酸草酰乙酸-酮戊二酸酮戊二酸+天冬氨酸天冬氨酸重要的转氨酶转氨基作用转氨基作用谷丙转氨谷丙转氨酶酶(GPT)谷草转氨酶谷草转氨酶(GOT)(三)联合脱氨
8、基作用(1 1)概念)概念(2 2)类型)类型a a、转氨酶转氨酶与与L-L-谷氨酸脱氢酶作用相偶联谷氨酸脱氢酶作用相偶联b b、转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联转氨基作用和转氨基作用和转氨基作用和氧化脱氨基作氧化脱氨基作氧化脱氨基作用联合进行的用联合进行的用联合进行的脱氨基作用方脱氨基作用方脱氨基作用方式。式。式。转氨偶联氧化脱氨转氨酶转氨酶L-L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶H H2 20+NAD0+NAD+NHNH3 3+NADH+NADH-酮酸酮酸-氨基酸氨基酸-酮戊二酸酮戊二酸L-L-谷氨酸谷氨酸章首节首转氨基偶联嘌呤核苷酸循环转氨基偶联嘌呤核苷酸循环苹果
9、酸苹果酸腺苷酸腺苷酸代琥珀酸代琥珀酸次黄嘌呤次黄嘌呤核苷酸核苷酸(IMP)腺苷酸代琥腺苷酸代琥珀酸合成酶珀酸合成酶-酮戊酮戊二酸二酸氨氨基基酸酸谷氨酸谷氨酸-酮酸酮酸转转氨氨酶酶 1草酰乙酸草酰乙酸天冬氨酸天冬氨酸转转氨氨酶酶 2此种方式主要在肌肉组织进行。此种方式主要在肌肉组织进行。腺苷酸腺苷酸脱氢酶脱氢酶H2ONH3延胡索酸延胡索酸腺嘌呤腺嘌呤核苷酸核苷酸(AMP)三、氨基酸的脱羧基作用三、氨基酸的脱羧基作用氨基酸的脱羧反应普遍存在于动物、植物氨基酸的脱羧反应普遍存在于动物、植物及微生物体内,催化氨基酸脱羧反应的酶称为及微生物体内,催化氨基酸脱羧反应的酶称为脱羧酶,这类酶有以下特点:脱羧酶
10、,这类酶有以下特点:(3 3)AAAA在脱羧酶作用下生成在脱羧酶作用下生成COCO2 2和相应的胺。和相应的胺。(1 1)脱羧酶具有高度专一性。)脱羧酶具有高度专一性。(2 2)脱羧酶需磷酸吡哆醛作辅酶(组氨酸脱羧酶除外)。)脱羧酶需磷酸吡哆醛作辅酶(组氨酸脱羧酶除外)。(一一)氨基酸的脱羧基作用氨基酸的脱羧基作用氨基酸脱羧酶的辅酶是氨基酸脱羧酶的辅酶是磷酸吡哆醛。磷酸吡哆醛。氨基酸脱羧酶一般是具有绝对专一性的酶。氨基酸脱羧酶一般是具有绝对专一性的酶。1.直接脱氨基作用直接脱氨基作用-氨基丁酸(氨基丁酸(GABA)2.羟化脱羧基作用羟化脱羧基作用多胺多胺是由鸟氨酸和是由鸟氨酸和Met参与生成的
11、。参与生成的。胺的代谢氨基酸脱羧形成的胺可在胺氧化酶的催化下氨基酸脱羧形成的胺可在胺氧化酶的催化下生成醛。醛在醛脱氢酶的催化下,加水脱氢生成醛。醛在醛脱氢酶的催化下,加水脱氢生成有机酸。生成有机酸。有机酸再经有机酸再经氧化生成乙酰氧化生成乙酰CoACoA。乙酰。乙酰CoACoA进入三羧酸进入三羧酸循环,最后被氧化成循环,最后被氧化成CO2CO2和和H2OH2O。(二)氨基酸脱羧基的生理意义P288表(胺类的功能)2.2.组氨酸的脱羧基生成组胺组氨酸的脱羧基生成组胺1 1、谷氨酸脱羧生成、谷氨酸脱羧生成-氨基丁酸(氨基丁酸(GABAGABA)3 3、色氨酸脱羧基生成、色氨酸脱羧基生成5-5-羟色
12、胺(羟色胺(5-HT5-HT)4.4.酪氨酸脱羧生成儿茶酚胺酪氨酸脱羧生成儿茶酚胺四、氨基酸分解产物的去向氨基酸氨基酸胺胺CO2脱羧基作用脱羧基作用脱氨基作用脱氨基作用酮酸酮酸NH4生理活性物质生理活性物质释放或重新利用释放或重新利用尿素和嘧啶等尿素和嘧啶等进一步氧化或转进一步氧化或转变为糖、脂肪变为糖、脂肪2.NH2.NH2 2的去路的去路a.a.再合成再合成AAAAb.b.成酰胺成酰胺c.c.生成氨甲酰磷酸(合成碱基的原料)生成氨甲酰磷酸(合成碱基的原料)d.d.生成尿素排泄(鸟氨酸(尿素)循环)生成尿素排泄(鸟氨酸(尿素)循环)5.合成尿素节首章首(NH3)CO2的代谢 1 1、氨基酸脱
13、羧后形成的、氨基酸脱羧后形成的COCO2 2大部分直接大部分直接排出细胞外排出细胞外 2 2、小部分可通过丙酮酸羧化支路被固、小部分可通过丙酮酸羧化支路被固定,生成草酰乙酸或苹果酸。定,生成草酰乙酸或苹果酸。章首节首(二)(二)a-a-酮酸的代谢酮酸的代谢氨氨基基酸酸碳碳骨骨架架的的代代谢谢琥珀酰琥珀酰CoA延胡索酸延胡索酸草酰乙酸草酰乙酸-酮戊二酸酮戊二酸柠檬酸柠檬酸乙酰乙酰CoA丙酮酸丙酮酸PEP磷酸丙糖磷酸丙糖葡萄糖或糖原葡萄糖或糖原糖糖-磷酸甘油磷酸甘油脂肪酸脂肪酸脂肪脂肪甘油三酯甘油三酯乙酰乙酰乙酰乙酰CoA丙氨酸丙氨酸半胱氨酸半胱氨酸丝氨酸丝氨酸苏氨酸苏氨酸色氨酸色氨酸异亮氨酸异亮
14、氨酸亮氨酸亮氨酸色氨酸色氨酸天冬氨酸天冬氨酸天冬酰胺天冬酰胺苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸异亮氨酸异亮氨酸蛋氨酸蛋氨酸丝氨酸丝氨酸苏氨酸苏氨酸缬氨酸缬氨酸酮体酮体亮氨酸亮氨酸赖氨酸赖氨酸酪氨酸酪氨酸色氨酸色氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸谷氨酸谷氨酸精氨酸精氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺组氨酸组氨酸缬氨酸缬氨酸CO2CO2氨氨基基酸酸、糖糖及及脂脂肪肪代代谢谢的的联联系系T A C第三节第三节 氮源与氨基酸的生物合成氮源与氨基酸的生物合成五、氨基酸的生物合成五、氨基酸的生物合成四、氨的同化四、氨的同化四、氨的同化四、氨的同化四、氨的同化途径四、氨的同化途径谷氨酸(一)(一)(二)(二)五、氨基酸的生物合成五、氨基酸的
15、生物合成 除除苏苏氨酸和赖氨酸外,其它氨酸和赖氨酸外,其它18种氨基酸均种氨基酸均可用这种方式合成。可用这种方式合成。各种氨基酸的合成参看p294-298 直 接 合 成谷氨酰谷氨酰胺胺H+NADPH谷氨酸谷氨酸NADP+-酮戊二酸酮戊二酸L-谷氨酸谷氨酸NH4NADPH+H+NADP+H2O谷氨酸合成酶谷氨酸脱氢酶第四节 核酸的分解代谢核核酸酸酶酶核酸酶的分类核酸酶的分类:v根据对底物的根据对底物的 专一性分为专一性分为v根据切割位点分为根据切割位点分为核糖核酸酶核糖核酸酶(RNaseRNase)脱氧核糖核酸酶脱氧核糖核酸酶(DNaseDNase)非特异性核酸酶非特异性核酸酶(S1S1)核酸
16、内切酶核酸内切酶核酸外切酶核酸外切酶(水解单链(水解单链DNA或或RNA)一、核酸外切酶一、核酸外切酶5 p p p pOHB p p p p3BBBBBBB牛脾磷酸二酯酶牛脾磷酸二酯酶(55端外切端外切5 5得得3 3)蛇毒磷酸二酯酶蛇毒磷酸二酯酶(33端外切端外切3 3得得5 5)非特异性:对非特异性:对RNADNA都起作用都起作用二、核酸内切酶二、核酸内切酶5 p p p pOHPyPuPyPy p p pGCAU p p pPuA3RNaseI3内切内切RNaseA5内切内切RNaseT1枯草杆菌枯草杆菌RNasePuPu :嘌呤嘌呤 PyPy:嘧啶嘧啶RNaseT2三、限制性核酸内切
17、酶三、限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶:是一类能识别双链限制性核酸内切酶:是一类能识别双链DNA分子特分子特异性核酸序列的异性核酸序列的DNA水解酶。它是基因工程中用于体外水解酶。它是基因工程中用于体外剪切基因片段的重要工具酶。剪切基因片段的重要工具酶。第五节 核苷酸的分解代谢核苷酸酶核苷酸酶 (磷酸单脂酶)(磷酸单脂酶)非特异性磷酸单酯酶:能水解磷酸基在戊糖非特异性磷酸单酯酶:能水解磷酸基在戊糖22、33、55的核苷酸。的核苷酸。特异性磷酸单酯酶:特异性磷酸单酯酶:只能水解只能水解33核苷酸核苷酸或或55核苷酸(核苷酸(33核苷酸酶、核苷酸酶、55核苷酸酶)核苷酸酶)v核苷水解酶:核苷水解酶
18、:主要存在于植物、微生物中,只主要存在于植物、微生物中,只水解核苷,不可逆。水解核苷,不可逆。一、核苷的分解一、核苷的分解v 核苷磷酸化酶:核苷磷酸化酶:广泛存在,反应可逆广泛存在,反应可逆。核苷核苷+磷酸磷酸核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶碱基碱基+戊糖戊糖-1-1-磷酸磷酸核苷核苷 +H2O核苷水解酶核苷水解酶碱基碱基 +核糖核糖次黄嘌呤尿素NH3+CO2GRNH2(微生物)黄嘌呤 尿酸(醇式)二、嘌呤的分解二、嘌呤的分解H2NOCNCCNNCHOOHOCNH2CCNH2NNCHOOOH腺嘌呤腺嘌呤鸟嘌呤鸟嘌呤乙醛酸尿素乙醛酸尿素4NH3CO2A脱氨酶G脱氨酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶尿酸氧化酶尿囊
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- 生物化学 氮化 代谢
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