蛋白质降解与氨基酸代谢
蛋白酶根据反应的最适pH分类:
酸性蛋白酶(最适pH一般在2-4)
主要来源于哺乳动物的消化道和部分微生物,目前工业 上主要由黑曲霉发酵生产。
中性蛋白酶 (pH7-8)
目前工业生产微生物主要有枯草杆菌、耐热解蛋白芽孢 杆菌、米曲霉、栖土曲霉等。来源于植物的木瓜蛋白酶、无 花果蛋白酶、菠萝蛋白酶等也都属于此类。热稳定性较差, 活性中心通常含的形成
尿 素 循 环 也 称 为 鸟 氨 酸 循 环 ( ornithine cycle ),是最早发现的代谢循环之一, 1932 年 H· A· Krebs 和 K.Henseleit 对肝等器官通过切 片分析,并后来由同位素标记实验证明,合成 尿素的原料是 NH3和CO2,但二者不能直接化 合,而是经过一个环式代谢途径后,称为鸟氨 酸循环 (ornithine cycle) ,NH3 和 CO2才能转变 为尿素。
催化转氨基反应的酶为转氨酶。
大多数转氨酶需要α-酮戊二酸作为氨基的受体, 因此它们对两个底物中的一个,即α-酮戊二酸 (或谷氨酸)是专一的,而对另一个底物则无 严格的专一性。
正常情况下,转氨酶主要分布在细胞内,尤其 是肝脏和心脏中活性最高,而血清中的活性很 低。当心脏或者肝脏出现炎症时,由于细胞膜 透性增加,转氨酶可大量进入血液。临床上通 过测定血清转氨酶的活力可诊断肝脏、心脏的 疾病。
二、端肽酶(外肽酶) 1、氨肽酶:从多肽的游离氨基端开始水 解,逐个切下氨基酸分子。 2、羧肽酶:从多肽的游离羧基端开始水 解,逐个切下氨基酸分子。 3、二肽酶:水解二肽为单个氨基酸的酶。
第二节
氨基酸降解
脱氨基作用
氧化脱氨基普遍存在于动植物及需氧微生物中,催化氧化性 脱氨基反应的酶有两类:氨基酸氧化酶和氨基酸脱氢酶。 前者是黄素蛋白,以FAD或者FMN为辅基,脱下的氢与分 子氧结合生成过氧化氢;
第十二章 蛋白质降解与氨基酸的 分解代谢
蛋白质有自己的存活时间,短到几分钟,长到几 周。细胞总是不断地从氨基酸合成蛋白质,又把 蛋白质降解为氨基酸。这一变化过程有二重功能, 一是排除那些不正常的蛋白质,它们若积聚将对 细胞有害;二是通过排除积累过多的酶和调节蛋 白使细胞代谢的井然有序得以维持。酶的活动能 力实际是根据它的合成速度和降解速度决定的。 在细胞“经济学”中,控制蛋白质的降解与控制 其合成速度是同样重要的。本章将讨论细胞内蛋 白质降解及氨基酸的分解代谢。
2、氧化成二氧化碳和水
3、转变成糖及脂肪
生糖氨基酸
生酮氨基酸
生糖兼生酮氨基酸
酮体:丙酮、乙酰乙酸、β-羟丁酸。
二、氨的去路
游离的氨对生物体是有毒的,所以正常情 况下,体内游离氨并不积累,形成后立刻进行 代谢,方式主要是以下两种: 1、以酰胺形式储存
储存在酰胺基上的氨基可用于合成新的氨 基酸或其它含氮化合物如嘌呤、嘧啶、核苷酸 等;酰胺也可以直接参与蛋白质的合成。
第一节
蛋白酶与蛋白质降解
蛋白酶是水解蛋白质肽键的一类酶的总称。
蛋白酶按照水解方式的不同,可分为内肽酶(内 切酶)和外肽酶(端肽酶)两类。蛋白内切酶切 开大分子多肽内部肽键,生成分子量较小的胨等 产物。端肽酶是把多肽从一端水解,放出一个氨 基酸的酶,包括羧肽酶,氨肽酶及二肽酶三种。 根据酶的来源不同,分为植物蛋白酶、动物蛋白 酶和微生物蛋白酶。
脱氨脱羧作用
在有些微生物如细菌或酵母细胞中,能进行加 水分解,同时进行脱氨基与脱羧基,生成少一 碳原子的一元醇、NH3和CO2。 酒类酿造中生成的微量高级醇芳香成分(杂醇 油),大多来自支链氨基酸的脱氨脱羧反应。
第三节 氨基酸代谢产物的去路
一、酮酸的去路
1 、合成新的氨基酸:沿着脱氨基作用的逆反应 进行,主要发生转氨作用和还原氨基化。
联合脱氨基作用
氨基酸的转氨作用虽然在生物体内普遍存 在,但是并不能最终脱掉氨基。单靠氧化脱氨 作用也不能满足机体对脱氨基的需要,因为只 有谷氨酸脱氢酶的活力最高,其余的L-氨基酸 氧化酶活力都较低。 机体可借助联合脱氨基作用,迅速地使各 种不同的氨基酸脱掉氨基。
脱羧基作用
氨基酸脱羧酶的专一性很高,一般是一种 氨基酸对应一种脱羧酶,而且只对L-型氨基酸 起作用。 脱羧基反应并不是氨基酸代谢的主要方式。 氨基酸脱羧后生成相应的胺和二氧化碳。一元 胺和二元胺有臭味,为碱性,对人体有毒性。
后者属于不需氧脱氢酶,其中活性最强、分布最广泛的是L谷氨酸脱氢酶(以NAD或NADP为辅酶),催化L-谷氨酸氧 化脱氨生成α-酮戊二酸,此反应为可逆反应。
转氨基作用(transamination)是α -氨基酸和 酮酸之间氨基的转移作用;α -氨基酸的α -氨 基借助酶的催化作用转移到酮酸的酮基上,结 果原来的氨基酸生成相应的酮酸,而原来的酮 酸则形成相应的氨基酸。
基结合而形成酶与底物的络合物,水解底物);
金属蛋白酶(大多数微生物的中性蛋白酶都属于
此类,酶活性中心的锌离子起着同底物之间的桥梁作 用,有的还含有钙离子,具有稳定构象的作用);
巯基蛋白酶(木瓜蛋白酶、无花果蛋白酶、某些 链球菌的蛋白酶,活性中心含有半胱氨酸)。
内肽酶的作用具有一定的专一性,即对肽键两 侧的氨基酸有一定的要求。
胰蛋白酶:肽键的羧基端是碱性氨基酸; 胰凝乳蛋白酶:肽键的羧基端是芳香族氨基酸及一些 具有大的非极性侧链的氨基酸; 弹性蛋白酶:肽键的羧基端是脂肪族氨基酸; 枯草杆菌碱性蛋白酶:肽键的羧基端是疏水性芳香族 氨基酸; 霉菌的酸性蛋白酶:多数情况下肽键的羧基端是赖氨 酸残基; 胃蛋白酶:专一性较低,多作用于酸性氨基酸和芳香 族氨基酸的羧基端肽键。
碱性蛋白酶 (pH7-11范围内有活力 )
主要由微生物产生,广泛应用于洗涤剂、皮革工业、丝 绸脱胶等领域。酶活性中心的主要活性基团是丝氨酸。除水 解肽键外,还具有较强的水解酯键的能力。
根据酶的活性中心基团分类:
丝氨酸蛋白酶(胰蛋白酶、糜蛋白酶、凝血蛋白
酶等,活性中心的丝氨酸通过其羟基与底物多肽的羧