主要含氮化合物代谢.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,第一节 蛋白质的酶促降解,肽酶,(,Peptidase,),末端,蛋白酶,（肽链内切酶）,肽链内部,羧基末端 羧肽酶,氨基末端 氨肽酶,一个,AA,或二肽,含,AA,较少的肽链,蛋白质 小片段 氨基酸,蛋白酶,肽酶,一、水解蛋白质的酶,消化道内几种蛋白酶的专一性,（,Phe.Tyr.Trp,）,（,Arg.Lys,）,（脂肪族）,胰凝乳蛋白酶,胃蛋白酶,弹性蛋白酶,羧肽酶,胰蛋白酶,氨肽酶,羧肽酶,（,Phe.Trp,）,二、细胞内蛋白质降解的重要性,排除异常蛋白质（,翻译出错的蛋白,）,排除积累过多的酶或调节蛋白,（,1,）不依赖,ATP,的,溶酶体,途径，没有选择性，主要降解细胞通过胞吞作用摄取的外源蛋白、膜蛋白及长寿命的细胞内蛋白。（蛋白酶的,pH,偏低，,5,左右）,（,2,）,依赖,ATP,的泛素途径，在胞质中进行，主要降解异常蛋白和短寿命蛋白,（调节蛋白）,，此途径在不含溶酶体的红细胞中尤为重要,。,（选择性降解）,真核细胞中蛋白质的降解途径,意义：,（,1,）,清除异常蛋白；,（,2,）细胞对代谢进行调控的一种方式,三、,细胞内蛋白质降解的机制,泛素,是一种,8.5KD,（,76a.a.,残基）的小分子蛋白质，普遍存在于真核细胞内。一级结构高度保守，酵母与人只相差,3,个,aa,残基，它能与被降解的蛋白质共价结合，使后者活化，然后被蛋白酶降解。,蛋白质是否被泛素结合而选择性降解与该蛋白,N,端的,AA,有关，,N,端为,Asp Arg Leu Lys Phe,时，蛋白质的半寿期为,2-3,分钟。泛素化的蛋白质在,ATP,参与下被蛋白酶水解。,2004,年,6,日瑞典皇家科学院宣布，,2004,年诺贝尔化学奖授予以色列科学家,阿龙,切哈诺沃,、,阿夫拉姆,赫什科和,美国科学家,欧文,罗斯,，以表彰他们发现了泛素调节的蛋白质降解。,第二节 氨基酸的降解和转化,脱氨基作用,脱羧基作用,一、脱氨基作用,定义：,氨基酸失去氨基的作用叫,脱氨基作用。,脱氨基作用包括：,氧化脱氨基作用,非氧化脱氨基作用,脱酰胺作用,转氨基作用,联合,脱氨基作用,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。,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。,三种酶的催化作用均不是体内,理想的脱氨基方式,反应通式：,H,NH,2,R-C-COOH,-,-,+O,2,+H,2,OR-C-COOH,+H,2,O,2,+NH,3,AA,氧化酶,O,H,NH,2,R-C-COOH,-,-,AA,氧化酶,R-C-COO,-,NH2,H,2,O,R-C-COOH,O,+NH,3,FP FPH2,FPH2+O,2,FP+H,2,O,2,+NAD(P)H+NH,3,CH,2,-,COOH,CHNH,2,-,CH,2,COOH,-,-,+NAD(P),+,+H,2,O,谷氨酸,脱氢酶,ATP GTP NADH,变构抑制,ADP GDP,变构激活,CH,2,-,COOH,C=O,-,CH,2,COOH,-,-,谷氨酸,脱氢酶：,体内（正）,体外（反）,还原脱氨基、脱水脱氨基、水解脱氨基、脱硫氢基脱氨基等。,（,在微生物中个别,AA,进行,但不普遍,）,非氧化脱氨,L-,丝氨酸,CH,2,COO,-,C-NH,3,+,=,-,CH,3,COO,-,C=NH,2,+,-,-,COOH,CH,2,OH,NH,2,-C-H,-,-,COOH,CH,3,C=O,-,-,丝氨酸脱水酶,+NH,3,丙酮酸,-H,2,O,+H,2,O,-,氨基丙烯酸,亚氨基丙酸,由解氨酶催化,CH,2,-CHNH,2,-COOH,(OH),CH=CH-COOH,(OH),+NH,3,L-,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,Q,PAL,氨基酸的脱酰胺作用,CH,2,-,CONH,2,CH,2,-,CHNH,3,+,COO,-,-,-,+H,2,O,CH,2,-,COO,-,CH,2,-,CHNH,3,+,COO,-,-,-,+NH,3,谷氨酰胺酶,CH,2,-,CONH,2,CHNH,3,+,COO,-,-,-,+H,2,O,天冬酰胺酶,CH,2,-,COO,-,CHNH,3,+,COO,-,-,-,+NH,3,两种酶广泛存在于微生物、动物、植物中，有相当高的,专一性,。,（四）,转氨基作用,指,-AA,和酮酸之间氨基的转移作用，,-AA,的,-,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。,O,R,2,-C-COOH,=,R,1,-C-COOH+,NH2,O,R,1,-C-COOH,=,R,2,-C-COOH,-,-,+,H,NH2,H,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。,AAR,1,-,酮酸,R,2,P-,吡哆醛,醛亚胺,酮亚胺,AAR,2,-,酮酸,R,1,例如,谷氨酸,+,丙酮酸,-,酮戊二酸,+,丙氨酸,天冬氨酸,+-,酮戊二酸,草酰乙酸,+,谷氨酸,CH,2,-,COO,-,CH,+,NH,3,COO,-,-,-,CH,2,-,COO,-,CH,2,-,C=O,COO,-,-,-,CH,2,-,COO,-,C=O,COO,-,-,-,CH,2,-,COO,-,CH,2,-,CH,+,NH,3,COO,-,-,-,+,+,单靠转氨基作用不能最终脱掉氨基，单靠氧化脱氨基作用也不能满足机体脱氨基的需要，因为只有,Glu,脱氢酶活力最高，其余,L-,氨基酸氧化酶的活力都低。,机体借助联合脱氨基作用可以迅速脱去氨基。,(,五,),联合脱氨基,类型,a,、转氨酶与,L-,谷氨酸脱氢酶作用相偶联,b,、转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联,大多数转氨酶，优先利用,-,酮戊二酸,作为氨基的受体，生成,Glu,。,因为生成的谷氨酸可在谷氨酸脱氢酶的催化下氧化脱氨，使,-,酮戊二酸再生。,转氨酶与,L-,谷氨酸脱氢酶作用相偶联,转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联,(,骨骼肌,心脏,肝脏,脑组织中,),-,氨基酸,-,酮酸,-,酮戊二酸,谷氨酸,草酰乙酸,天冬氨酸,腺苷酰琥珀酸,苹果酸,延胡索酸,腺苷酸,次黄苷酸,因为这些组织中的谷氨酸脱氢酶活性较低。,脱氨基作用,氧化脱氨,非氧化脱氨,氨基酸的脱酰胺作用,转氨基作用,联合脱氨基,（两个内容）,小 结,二 脱 羧 基 作 用,AA,胺类化合物,脱羧酶,（辅酶为磷酸吡哆醛）,R,1,COOH,H-C-NH,2,-,-,H,R,2,O=C,-,-,+,AA,胺类化合物,脱羧酶,（,辅酶为磷酸吡哆醛,）,磷酸吡哆醛,R,1,COOH,H-C-N =C,-,-H,-,R,2,醛亚胺,+H,2,O,R,1,H,H-C-N =C,-,-,-,H,-,R,2,CO,2,H,2,O,H,R,2,O=C,-,-,+,R,1,H,H-C-NH,2,-,-,专一性强,胺,谷,AA,-,氨基丁酸,+CO,2,天冬,AA,-,丙,AA,+CO,2,赖,AA,尸胺,+CO,2,鸟,AA,腐胺,+CO,2,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。,RCH,2,NH,2,+O,2,+H,2,O RCHO+H,2,O2,+NH,3,RCHO+1/2O,2,RCOOH CO,2,+H,2,O,AA,尿素,许多生物碱前体是氨基酸，生物碱如奎宁、地麻黄、吗啡等有驱虫效果。,三、氨基酸分解产物的代谢,1,、,氨,的去路：,排氨生物：,NH3,转变成酰胺（,Gln,），运到排泄部位后再分解。（原生动物、线虫和鱼类）,以尿酸排出：,将,NH3,转变为溶解度较小的尿酸排出。,通过消耗大量能量而保存体内水分。,（陆生爬虫及鸟类）,以尿素排出,：,经,尿素循环,（肝脏）将,NH3,转变为尿素而排出。（哺乳动物）,重新利用合成,AA,：,合成酰胺,（高等植物中）,嘧啶环的合成,（细菌）,生成铵盐,尿 素 的 生 成,概念,在排尿动物体内由,NH,3,合成尿素是在肝脏,中通过一个循环机制完,成的，这一个循环称为,尿素循环,(,the urea ycle,),。,氨基酸,谷氨酸,谷氨酸,氨甲酰磷酸,鸟氨酸,瓜氨酸,瓜氨酸,精氨琥珀酸,鸟氨酸,精氨酸,延胡索酸,草酰乙酸,氨基酸,谷氨酸,-,酮戊二酸,天冬氨酸,ATP,AMP+PPi,H,2,O,2ATP+CO,2,+H,2,O,2ADP+Pi,基质,线粒体,胞液,NH,2,-C-NH,2,O,尿素,1,2,3,4,5,Pi,NH,3,-,酮戊二酸,尿素形成后由血液运到肾脏随尿排除。,-,酮戊二酸,尿素循环,（,1,）形成一分子尿素消耗,4,个高能磷酸键,（,2,）两个氨基分别来自游离氨和,Asp,，一个,CO,2,来自,TCA,循环,.,1,、,氨甲酰磷酸合成酶；,2,、鸟氨酸转氨甲酰酶；,4,、裂解酶；,5,、精氨酸酶,总反应和过程,NH,3,+CO,2,+3ATP+,天冬氨酸,+2H,2,O,NH,2,-CO-NH,2,+,2ADP+2Pi+,AMP+PPi+,延胡索酸,是动物细胞排,NH,3,+CO,2,的方式,2,、,AA,碳骨架的去路,（,AA,脱氨基的意义）,AA,分解产生,7,种产物进入,TCA,循环,，进行彻底的氧化分解。,七种产物为,：丙酮酸、乙酰乙酰,CoA,、乙酰,CoA,、,-,酮戊二酸、琥珀酰,CoA,、延胡索酸、草酰乙酸,再合成,AA,转变成糖和脂肪,生糖,AA,：,凡能生成丙酮酸、琥珀酸、草酰乙酸和,-,酮戊二酸的,AA,。（,Ala Thr Gly Ser Cys Asp Asn Arg His Gln Pro Ile Met Val,、,Phe,、,Tyr,、,Trp,）,转变成酮体,生酮,AA,：,凡能生成乙酰乙酸、,-,羟,-,丁酸的,AA,。（,Phe,Tyr,Leu Lys,Trp,在动物肝脏中）,氨基酸碳骨架进入,TCA,20,种,aa,的碳架可转化成,7,种物质：,丙酮酸、乙酰,CoA,、乙酰乙酰,CoA,、,-,酮戊二酸、琥珀酰,CoA,、延胡索酸、草酰乙酸。,其中乙酰,CoA,、,-,酮戊二酸琥珀酰,CoA,、延胡索酸、草酰乙酸可进入,TCA,。,丙酮酸和乙酰乙酰,CoA,可转变成乙酰,CoA,进入,TCA,四、,AA,与其它含氮化合物的关系,许多,AA,可以作为一碳单位的来源，在各种化合物发生甲基化时作为甲基的供体。,一碳单位：,AA,在分解过程中可产生具有一个碳原子的活性基团，称为一碳基团或一碳单位。,一般了解：一碳单位的种类和相互转变,一碳单位,:,亚氨甲基（,-CH=NH,），,甲酰基（,HC=O-,），,羟甲基（,-CH,2,OH,），,亚甲基（又称甲叉基，,-CH,2,），,次甲基（又称甲川基，,-CH=,），,甲基（,-CH,3,）,Gly,、,Ser,、,Thr,His,、,Met,等可以提供一碳单位。,一碳基团的利用：参与合成反应，如磷脂、,核苷酸,等的合成。,一碳单位的转移靠四氢叶酸,FH,4,P281,第三节 氨的同化及氨基酸的生物合成,氨同化,氨基酸的合成,一 氨的同化,定义：,生物体将无机态的,氨,转化为,含氮有机化合物,的过程（,N,素亦称生命元素）,生物体,N,的来源,食物来源的,N,食物中的蛋白质和氨基酸可以作为人和动物的,N,源,生物固,N,（某些微生物和藻类通过体内固氮酶系的作用,将分子氮转变成氨,的过程，,1862,年发现）,植物体中的,N,源,(,硝酸还原生成）,NO,3,-,植物直接吸收氨,氨同化的途径,谷,AA,的形成途径,氨甲酰磷酸形成途径,硝酸还原酶,NO,2,-,亚硝酸还原酶,NH,3,AA,Pro,其它含,N,化合物,谷,AA,合成途径,谷,AA,脱氢酶,（细菌）,NH,3,谷,AA,其它,AA,CH,2,-,COOH,CH,2,-,C=O,COOH,-,-,CH,2,-,COOH,CH,2,-,CHNH,2,COOH,-,-,+NH,3,+NADH,+NAD,+,+H,2,O,-,酮戊二酸,（,TCA,循环产生的）,此反应要求有较高浓度的,NH,3,，,足以使光合磷酸化解偶联，不可能是无机氨转为有机氮的主要途径,谷氨酰胺合成酶,（高等植物的主要途径）,CH,2,-,COOH,CH,2,-,CHNH,2,COOH,-,-,CH,2,-,CONH,2,CH,2,-,CHNH,2,COOH,-,-,+NH,3,+ATP,+ADP+Pi+H,2,O,谷氨酰胺,可做为,NH,3,的供体将,其,转移,CH,2,-,CONH,2,CH,2,-,CHNH,2,COOH,-,-,CH,2,-,COOH,CH,2,-,C=O,COOH,-,-,+,NADPH+H,+,CH,2,-,COOH,CH,2,-,CHNH,2,COOH,-,-,2,总反应,:,NH,3,+ATP+-,酮戊二酸,+2H,谷,AA+ADP+H,2,O+Pi,谷,AA,合酶,NADP,+,氨甲酰磷酸合成途径,（微生物和,动物,）,原料：,NH,3,CO,2,ATP,氨甲酰激酶,NH,3,+CO,2,+ATP,Mg,2+,O,H,2,N,-C-OPO,3,H,2,+ADP,=,氨甲酰磷酸,氨甲酰磷酸合成酶,NH,3,+CO,2,+2ATP,Mg,2+,辅因子,O,H,2,N,-C-OPO,3,H,2,+2ADP+Pi,在植物体中，氨甲酰磷酸中的氮来自,谷氨酰胺,的酰胺基，不是由氨来的。,利用体内代谢的氨,二 氨 基 酸 的 合 成,主要通过转氨基作用,AA-R,1,-,酮酸,R,1,转氨酶,AA-R,2,-,酮酸,R,2,许多氨基酸可以作为氨基的供体，其中最主要的是谷氨酸，其被称为氨基的,“,转换站,”,，先,Glu,其它,AA氨基酸的合成,有,AA,提供氨基,(,最主要为谷,AA,，,领头,AA),有,C,架（,-,酮酸）,直接碳架是相应的,-,酮酸：,主要来源：糖酵解,丙酮酸,TCA,草酰乙酸、,-,酮戊二酸,磷酸戊糖途径,磷酸核糖,包括：丙,(Ala),、缬,(Val),、亮,(Leu),丙氨酸族氨基酸的合成,共同碳架：,EMP,中的,丙酮酸,COOH,CH,3,C=O,-,-,CH,2,-,COOH,CH,2,-,CHNH,2,COOH,-,-,COOH,CH,3,CHNH,2,-,-,CH,2,-,COOH,CH,2,-,C=O,COOH,-,-,谷丙转氨酶,+,+,丙酮酸,谷,AA,丙,AA,-,酮戊二酸,丙氨酸族其它氨基酸的合成,2,丙酮酸,-,酮异戊酸,缩合,CO,2,转氨基,缬氨酸,-,酮异己酸,亮氨酸,转氨基,-,CH,3,C=O,COO,-,-,-,CH,2,-,CH,3,CH,3,-CH,-,C=O,COOH,-,-,CH,3,-CH,-,酮异戊酸,丝氨酸族氨基酸的合成,包括：丝,(Ser),、甘,(Gly),、半胱,(Cys),甘,AA,碳架：光呼吸乙醇酸途径中的,乙醛酸,CH,2,-,COOH,CH,2,-,CHNH,2,COOH,-,-,COOH,CHO,-,+,COOH,CH,2,NH,2,-,CH,2,-,COOH,CH,2,-,C=O,COOH,-,-,+,-,酮戊二酸,甘,AA,谷,AA,乙醛酸,COOH,CH,2,NH,2,-,COOH,CH,2,OH,CHNH,2,-,+NH,3,+CO,2,+2H,+,+,2e,-,2,H,2,O,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,COOH,HO-CH,CH,2,O-P,-,-,COOH,C=O,CH,2,O-P,-,-,COOH,CHNH,2,CH,2,O-P,-,-,COOH,CH,2,OH,CHNH,2,-,COOH,C=O,CH,2,O-P,-,-,COOH,HO-CH,CH,2,OH,-,-,COOH,C=O,CH,2,OH,-,-,H,2,O,Pi,磷酸酶,转氨基,氧化,H,2,O,Pi,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+COA,O-,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,AA,3-,磷酸甘油酸,转乙酰基酶,磷酸化途径,非磷酸化途径,半胱氨酸的合成途径,（动物中）,L-,高半胱氨酸,+,丝氨酸,L,，,L,胱硫醚,水解,L-,半胱氨酸,H2O,天冬氨酸族氨基酸的合成,包括：天冬,AA(Asp),、天冬酰胺,(Asn),、赖,(Lys),、苏,(Thr),、甲硫,(Met),、异亮,(Ile),共同碳架：,TCA,中的,草酰乙酸,CH,2,-,COO,-,C=O,COO,-,-,-,CH,2,-,COO,-,CH,2,-,CH,+,NH,3,COO,-,-,-,CH,2,-,COO,-,CH,+,NH,3,COO,-,-,-,CH,2,-,COO,-,CH,2,-,C=O,COO,-,-,-,+,+,天冬,AA,天冬酰,胺合成酶,Mg,2+,Mg,2+,天冬,AA+NH,3,+ATP,天冬酰胺,+H,2,O,+AMP+PPi,天冬,AA+,谷氨酰胺,+ATP,天冬酰胺,+谷,AA+AMP+PPi,（植物，细菌）,（动）,谷草转氨酶,CH,2,-,COOH,CHNH,2,COOH,-,-,天冬氨酸族其它氨基酸的合成,ATP,ADP,天冬氨酸激酶,CH,2,-,C-O-P=O,CHNH,2,COOH,-,-,O=,OH,OH,NADPH+H,+,NADP,+,天冬氨酸激酶,天冬氨酰磷酸,CH,2,-,CHO,CHNH,2,COOH,-,-,-,天冬氨酸半醛,L-,高丝氨酸,甲硫氨酸,苏氨酸,异亮氨酸,（,4,个,C,来自,Asp,2,个,C,来自丙酮酸）,-,二氨基庚二酸,赖氨酸,CO,2,天冬氨酸,谷氨酸族氨基酸的合成,包括：谷,AA(Glu),、谷氨酰胺,(Gln),、脯,(Pro),、羟脯,(Hyp),、精,(Arg),共同碳架：,TCA,中的,-,酮戊二酸,-,酮戊二酸,Glu,为还原同化作用,+,NH,3,+NADH,+NAD,+,+H,2,O,谷,AA,脱,H,酶,（动物和真菌，,不普遍,）,谷氨酰胺,+-,酮戊二酸,2,谷,AA,（,普遍,）,-,酮戊二酸,谷,AA,+,NH,3,+ATP,谷氨酰胺,+ADP+Pi+H,2,O,合成酶,Glu,合酶,NADPH+H,+,NADP,+,由谷,AA,脯,AA,CH,2,-,COOH,CH,2,-,CHNH,2,COOH,-,-,CH,2,-,COOH,CH,2,-,CHNH,2,CHO,-,NAD(P)H,NAD(P),+,ATP,ADP,Mg,2+,H,2,C,CH,2,HC,N,CHCOOH,NADH,NAD,+,H,2,C,CH,2,H,2,C,NH,CHCOOH,1/2O,2,C,CH,2,H,2,C,NH,CHCOOH,H,HO,(,谷,AA),(,谷氨酰半醛,),(-,二氢吡咯,-5-,羧酸,),(,脯,AA),(,羟脯,AA),由谷,AA,其它,AA,CH,2,-,COOH,CH,2,-,CHNH,2,COOH,-,-,CH,2,-,CH,2,NH,2,CH,2,-,CHNH,2,COOH,-,-,CH,2,-,COOH,CH,2,-,HC-NH-C-CH,3,COOH,-,-,O=,CH,2,-,CHO,CH,2,-,HC-NH-C-CH,3,COOH,-,-,O=,-,-,C=O,CH,2,-,CH,2,CH,2,-,CHNH,2,COOH,-,-,NH,NH,2,-,CH,2,-,CH,2,CH,2,-,CHNH,2,COOH,-,-,NH,NH,2,-,CH,2,-,CH,2,CH,2,-,CHNH,2,COOH,-,-,NH,NH,-,C=N-CH,-,-,C-NH,2,-,-,-,COOH,CH,2,COOH,-,-,转乙酰酶,乙酰,COA,COA,NADPH+H,+,NADP,+,转氨作用,转甲酰酶,氨甲酰磷酸,磷酸,天冬氨酸,延胡索酸裂解酶,精氨酸,精氨酰琥珀酸,瓜氨酸,鸟氨酸,N-,乙酰谷氨酰半醛,几种氨基酸的关系,-,酮戊二酸,谷,AA,谷氨酰胺,脯,AA,羟脯,AA,鸟,AA,瓜,AA,精,AA,组氨酸族和芳香族氨基酸的合成,包括：组,AA(His),、色,AA(Trp),、酪,AA(Tyr),、苯丙,AA(Phe),组,AA,族碳架：,PPP,中的,磷酸核糖,芳香族,AA,碳架：,4-,磷酸,-,赤藓糖,(PPP),和,PEP,(EMP),CH,2,HC,C,CH-NH,2,COOH,-,-,NH,CH,N,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,Trp,芳香族氨基酸,的关系,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,色氨酸,PEP,4-,磷酸赤藓糖,莽草酸,分支酸,预苯酸,酪氨酸,苯丙氨酸,P280,氨基酸的生物合成,第四节 核酸的酶促降解,核酸酶,：作用于核酸的,磷酸二酯酶,称为核酸酶,按,其作用位置分为,:,核酸外切酶,：,作用于核酸链的末端（,3,端或,5,端），,逐个水解下核苷酸。,脱氧核糖核酸外切酶：只作用于,DNA,核糖核酸外切酶,:,只作用于,RNA,核酸内切酶,:,从核酸分子内部切断,3,5,-,磷酸二酯键。,限制性内切酶：,在,细菌,细胞内存在的一类能识别并水解外源双链,DNA,的核酸内切酶，可用于特异切割,DNA,常作为工具酶。,一,、,核糖核酸酶,只水解,RNA,磷酸二酯键的酶（,RNase,），不同的,RNase,专一性不同。,牛胰核糖核酸酶,I,（,RNaseI,），作用位点是嘧啶核苷,-3,-,磷酸与其它核苷酸间的连接键。（,内切核酸酶）,核糖核酸酶,T1,（,RNaseT1,），作用位点是,3,-,鸟苷酸与其它核苷酸的,5,-OH,间的键。（,内切核酸酶）,5,p,p,p,p,OH,Py,Pu,Py,Pu,1,p,p,p,G,A,C,U,p,p,p,G,A,3,RNAase I,RNAase T,1,只能水解,DNA,磷酸二酯键的酶。,牛胰脱氧核糖核酸酶（,DNase,）可切割双链和单链,DNA,，降解产物为,3,-,磷酸为末端的寡核苷酸。,限制性核酸内切酶：,细菌体内能识别并水解外源双源,DNA,的核酸内切酶，可特异切割外源,DNA,特定序列,中的磷酸二脂键,(,对碱基序列专一,），切断双键，常作为工具酶。,二,、,脱氧核糖核酸酶,限制性内切酶类型,I,型：识别位点与切割位点相差甚远,型：切割位点位于识别位点上，产物为专一性片段。分子生物学研究所用的限制性内切酶均为此类。,型：识别位点为,5-7bp,的非对称序列,，切割位点在顺序之外离识别序列,5-10bp,产生,3-OH,和,5-P,的末端,限制性内切酶,限制性内切酶的命名和意义,Eco R I,序号属名,种名,株名,例：,Eco R I,，这是从大肠杆菌（,Ecoli,）,R,菌珠中分离出的一种限制性内切酶,限制性内切酶是分析染色体结构、制作,DNA,限制图谱、进行,DNA,序列测定和基因分离、基因体外重组等研究中不可缺少的工具，是一把天赐的神刀，用来解剖纤细的,DNA,分子。,既可水解,RNA,，又可水解,DNA,磷酸二酯键的核酸酶。,小球菌核酸酶（,内切酶），可作用于,RNA,或变性的,DNA,，产生,3,-,核苷酸或寡核苷酸。,蛇毒磷酸二酯酶和牛脾磷酸二酯酶,（外切酶）。,三,、,非特异性核酸酶,某些核酸,外切酶,对,RNA,、,DNA,均有作用：,牛脾磷酸二酯酶,3,-,核苷酸蛇毒磷酸二酯酶,5,-,核苷酸,第五节 核苷酸的生物降解,核酸酶（磷酸二酯酶）,核苷酸酶（磷酸单酯酶）,核苷磷酸化酶,核酸,核苷酸,核苷,磷酸,嘌呤或嘧啶,戊糖,-1-,磷酸,一、核苷酸的降解,核苷酸,+H,2,O,核苷,+Pi,核苷,+H,2,O,嘌呤（或嘧啶）,+,戊糖,（,核苷水解酶,主要存在于植物和微生物体内，并且只能,对核糖核苷起作用,，对脱氧核糖核苷不起作用。）,核苷,+H,3,PO,4,嘌呤（或嘧啶）,+1-,磷酸戊糖,（,核苷磷酸化酶,存在广泛）,核苷酸酶,核苷水解酶,核苷磷酸化酶,二、嘌呤的降解,：,这是一个,氧化,降解过程，不同生物降解的产物不同。,腺嘌呤 鸟嘌呤,H,2O,H,2,O,NH,3,NH,3,次黄嘌呤,黄嘌呤,H,2,O+O,2,H,2,O,2,H,2,O+O,2,H,2,O,2,尿囊素,尿酸,H,2,O CO,2,+H,2,O,2,2H,2,O+O,2,尿囊酸,尿素,+,乙醛酸,H,2,O 2H,2,O,4NH,3,+2CO,2,（人类和灵长类动物、爬虫、鸟类）,（灵长类以外的哺乳动物）,（植物）,（鱼类、两栖类）,（海洋无脊椎动物）,腺嘌呤脱氨酶,鸟嘌呤脱氨酶,黄嘌呤氧化酶,黄嘌呤,氧化酶,尿酸氧化酶,尿囊,素酶,尿囊酸酶,脲酶,(,硬骨鱼,),脱氨 氧化 水解,三、嘧啶的降解,：,胞嘧啶,尿嘧啶 二氢尿嘧啶,H,2,O NH,3,NAD(P)H+H,+,NAD(P),+,H,2,O,-,丙氨酸,-,脲基丙酸,H,2,O,胸腺嘧啶,二氢胸腺嘧啶,NAD(P)H+H,+,NAD(P),+,H,2,O,-,氨基异丁酸,-,脲基异丁酸,H,2,O,胞嘧啶脱氨酶,二氢尿嘧啶脱氢酶,二氢嘧啶酶,脲基丙酸酶,二氢尿嘧啶脱氢酶,二氢嘧啶酶,脲基丙酸酶,NH,3,+CO,2,+,NH,3,+CO,2,+,NADPH+H,+,-,哺乳动物,NADH+H,+,-,细 菌,脱氨 还原 水解,一、嘌呤核苷酸的生物合成,从头合成途径,补救途径,二、嘧啶核苷酸的生物合成,从头合成途径,补救合成途径,第六节 核苷酸的生物合成,三、脱氧核苷酸的合成,（,1,）嘌呤环上各原子的来源,N,3,N,9,N,7,N,1,C,2,C,6,C,4,C,5,C,8,来自谷氨酰胺的酰胺氮,来自甲酸,来自甲酸,来自天冬氨酸,来自甘氨酸,来自,CO,2,一、嘌呤核苷酸的生物合成,（,AMP,、,GMP),合成嘌呤核苷酸，先合成,IMP,，再转化为,AMP,、,GMP,。,1,、,从头合成,利用简单的原始材料从头合成核苷酸的过程，此过程不包括碱基和核苷等中间物，也是核苷酸合成的主要途径,IMP,的合成是从,5-,磷酸核糖,开始的，先与,ATP,反应生成,5,-,磷酸核糖,-1,-,焦磷酸（,PRPP,），然后嘌呤环的各原子在,PRPP,的,C-1,位置上逐渐加上去。,（2,）,IMP,的合成,PRPP,IMP,FH,4,9N,4C,、,5C,，,7N,3N,6C,1N,2C,8C,P290,H,2,0,（,3,）,IMP,转变为,GMP,和,AMP,羽田杀菌素,（,Asp,的类似物）,OHC-N-CH,2,-COOH,OH,N-,羟,-N-,甲酰甘氨酸,嘌呤核苷酸的生物合成,（从头合成）,：,嘌呤核苷酸的合成结果直接形成,IMP,IMP,合成从,5,-P-,核糖开始的，在,ATP,参与下先形成,PRPP,嘌呤的各个原子是在,PRPP,的,C1,上逐渐加上去的。由,Gln,、,Asp,、,Gly,、甲酸、,CO,2,提供,N,和,C,四氢叶酸（,FH4,）是一碳单位的载体,治癌药物：,嘌呤类似物（,6-,巯基嘌呤）、谷胺酰胺类似物、叶酸类似物（氨基蝶呤）,2,、补救途径,（,1,）,PRPP+,嘌呤,嘌呤核苷酸,+PPi,腺嘌呤磷酸核糖转移酶,鸟嘌呤磷酸核糖转移酶,（,2,）碱基,+1-,磷酸核糖,核苷,+Pi,(,核苷磷酸酶,),核苷,+ATP,核苷酸,+ADP,(,核苷磷酸激酶,),只发现腺苷酸激酶,嘧啶核苷酸的嘧啶环是由氨甲酰磷酸,和天冬氨酸合成的。,二、嘧啶核苷酸的生物合成,氨甲酰磷酸,天冬氨酸,1,、尿苷酸,的从头合成,（,1,）尿嘧啶核苷酸的合成,天冬氨酸转氨甲酰酶,二氢乳清酸酶,二,氢乳清酸脱氢酶,乳清苷酸焦磷酸化酶,Mg,2+,乳清苷酸脱羧酶,（,2,）胞苷酸的生物合成,UMP UDP UTP ATP ADP ATP ADP,UTP,+NH,3,+ATP CTP+ADP+Pi,(,细菌体内,),在动物体内,由谷氨酰胺代替氨参加反应提供氨基,UTP,+,谷氨酰胺,+ATP+H,2,O CTP+,谷氨酸,+ADP+Pi,核苷二磷酸激酶,CTP,合成酶,Mg,2+,尿嘧啶核苷酸激酶,CTP,合成酶,嘧啶核苷酸的合成与嘌呤核苷酸的合成不同，先利用,小分子化合物形成,嘧啶环,，再与核糖磷酸（,PRPP,）结合,形成,UMP,，其关键的中产物是,乳清酸,。其他嘧啶核苷酸,由,尿苷酸,转变而来,嘧啶碱与,1-,磷酸核糖生成嘧啶核苷，然后由尿苷激酶催化尿苷和胞苷形成,UMP,和,CMP,。,嘧啶碱,+1-,磷酸核糖,核苷磷酸化酶,嘧啶核苷,+Pi,尿苷（胞苷）,+ATP,尿苷激酶,Mg,2+,UMP,（,CMP,）,+ADP,（,2,）磷酸核糖转移酶途径（胞嘧啶不行）,尿嘧啶磷酸核糖转移酶,尿嘧啶,+PRPP,UMP+PPi,2,、,补救途径,（,1,）,嘧啶核苷激酶途径（重要途径）,（,1,）核糖核苷酸的还原反应,NADP,+,NADPH+H,+,硫氧还蛋白还原酶,FAD,核糖核苷酸还原酶（,B1,和,B2,）,ATP,、,Mg,2+,硫氧还蛋白（还原型）,SH,SH,硫氧还蛋白（氧化型）,S,S,O,P-P-CH,2,N,OH,OH,核糖核苷二磷酸,O,P-P-CH,2,N,OH,H,+H,2,O,脱氧核糖核苷二磷酸,ADP,、,GDP,、,CDP,、,UDP,腺嘌呤、鸟嘌呤和胞嘧啶核糖核苷酸经还原，将核糖第二位碳原子的氧脱去，即成为相应的脱氧核糖核苷酸。,还原反应一般在核苷二磷酸（,NDP,）水平上进行,三、脱氧核糖核苷酸的生物合成（,大肠杆菌、动物、植物,）,由尿嘧啶脱氧核苷酸（,dUMP,）经甲基化生成。,Ser,提供甲基，,NADPH,提供还原当量,。,（,2,）胸腺嘧啶脱氧核苷酸的合成,H,胸腺嘧啶脱氧核苷酸（,dTMP,）的合成,dUDP+H,2,O dUMP+Pi,dCMP+H,2,O dUMP+Pi,胸腺嘧啶核苷酸合酶,dUMP,dTMP,N,5,10,亚甲基,四氢叶酸,二氢叶酸,酯酶,脱氨酶,甲基化,氨基蝶呤、氨甲蝶呤是叶酸的类似物，能与二氢叶酸还原酶不可逆结合，阻止,FH4,的生成，从而抑制,FH4,参与的一碳单位的转移。可用于抗肿瘤。,Ser,第七节 核苷酸辅酶的合成,P297(,自学,),氨基酸和核苷酸代谢的调节,氨基酸代谢概况,食物蛋白质,氨基酸,特殊途径,-,酮酸,糖及其代谢中间产物,脂肪及其代谢中间产物,TCA,鸟氨酸循环,NH,4,+,NH,4,+,NH,3,CO,2,H,2,O,体内蛋白,尿素,尿酸,激素,卟啉,尼克酰氨衍生物,肌酸胺,嘧啶,嘌呤,SO,4,2,生物固氮硝酸还原,（次生物质代谢）,CO,2,胺,糖类脂类氨基酸和核苷酸之间的代谢联系,PEP,丙酮酸,生酮氨基酸,-,酮戊二酸,核糖,-5-,磷酸,甘氨酸天冬氨酸谷氨酰氨,丙氨酸 甘氨酸丝氨酰苏氨酸,半胱氨酸,氨基酸,6-,磷酸葡萄糖,磷酸二羟丙酮,乙酰,CoA,甘油,脂肪酸,胆固醇,亮氨酸赖氨酸酪酰氨色氨酸,笨丙氨酸,异亮氨酸,亮氨酸色氨酸,乙酰乙酰,CoA,脂肪,核苷酸,天冬氨酸天冬酰氨,天冬氨酸苯丙酰氨,酪氨酸,异亮氨酸甲硫酰氨,苏氨酸缬氨酸,琥珀酰,CoA,苹果酸,草酰乙酸,柠檬酸,异柠檬酸,乙醛酸,蛋白质,淀粉、糖原,核酸,生糖氨基酸,谷氨酰氨,组氨酸脯氨酸精氨酸,谷氨酸,延胡索酸,琥珀酸,丙二单酰,CoA,1-,磷酸葡萄糖,（以氨甲酰磷酸的形式加入，消耗,2ATP,）,（以,Asp,的形式,加入，消耗,2,个,高能磷酸键）,P279-281,（跨越线粒体和细胞质）,尿素循环,（鸟,AA,循环）,（线粒体）,1,分子尿素形成：需要,2,分子,NH3,和,1,分子,CO2,、,4,个高能磷酸键,三、氨基酸的羟化作用,(?),主要讲,Tyr,代谢与黑色素形成问题,Tyr,酶,聚合,黑色素,动物,植物,激素,生物碱,多巴,多巴醌,多巴胺,Tyr,酶,尿素循环,(,动物细胞中排,NH3,和,CO2,的主要方式,),1932,年,Krebs,发现,能量：消耗,4,个高能键,AMP+Pi,泛素的羧基末端的,Gly,与将被送去降解的蛋白质的,Lys,的,-,氨基共价连接，而使将被降解的蛋白质携带了降解标记，这个过程分三步进行：,泛素的羧基末端以硫酯键与泛素活化酶（,E1,）相连。,泛素然后被转移到被称为泛素结合酶（,E2,）的许多同源小蛋白质的中某一小蛋白的巯基上。,泛素,-,蛋白质连接酶（,E3,）将活化的泛素从,E2,转移到已结合在,E3,上的蛋白质的赖氨酸,-,氨基上，形成一个异肽键（,isopetide bond,）。,泛素,情况下可被几个泛素分子连接。,生物固,N,机制的研究历史：,1862-1962,：完整的细胞水平（分离固氮微生物）,1960-1966,：无细胞水平（发现固,N,需要铁氧还蛋白等 作电子传递体，需要,ATP,等）,1966-,目前：分子水平（固,N,酶纯化，组分,I,为钼铁蛋白；组分,II,为铁蛋白，,1992,年测定其空间结构）,其它原核细胞中：,NTP dNTP,到目前为止，,脱氧核糖核苷酸的生物合成机制仍然不太清楚,VB12,、二氢硫辛酸还原剂,