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生物化学ＩＩ

１２．アミノ酸代謝　（２１章） 　（2016/12/26)

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21.1　タンパク分解

タンパク質は常に合成、分解されている 　・アミノ酸をタンパク質として貯蔵し、　 　　必要な時に分解して代謝に回す 　・異常タンパク質（立体構造など）の蓄積の防止 　・余分な酵素や、調節タンパク質を除去して 　　代謝を調節する

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Ａ．リソソームでのタンパク質分解 カテプシンなどのプロテアーゼを大量に含んだ細胞小器官 プロテアーゼの最適pHは酸性 エンドサイトーシスで取り込んだ物質を分解 オートファジーの際も関与する

リソソーム

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Ｂ．ユビキチン 76残基の単量体タンパク質で、 タンパク質に共有結合して タンパク質分解の目印になる 結合はATP依存性で 　E1: ユビキチン活性化酵素 　E2: ユビキチン結合酵素 　E3: ユビキチン-プロテインリガーゼ を用いて 分解予定のタンパク質のLysに イソペプチド結合で共有結合する　

C末端

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Ｃ．プロテアソーム ユビキチン化されたタンパク質を 分解する多タンパク質複合体 （26Sプロテアソーム） 20Sプロテアソームが 内部でタンパク質を分解 19SキャップがATP依存的に ユビキチン化タンパク質を認識し アンフォールドして 20Sに送り込む

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タンパク質は胃液、膵液中のプロテアーゼで分解されて ペプチドを経由して遊離のアミノ酸になる アミノ酸は小腸で吸収されて、血流で輸送されて 細胞に取り込まれる アミノ酸はαアミノ基が除去され アミノ基はアンモニアを 経由して尿素に（尿素サイクル） 炭素骨格は代謝系で 異化、同化される

21.2　アミノ酸の脱アミノ

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Ａ．アミノ転移 アミノ酸はアミノ転移で 脱アミノされる 多くの場合 2-オキソグルタル酸に転移して グルタミン酸を生じ さらにオキサロ酢酸に転移して アスパラギン酸を生じ 2-オキソグルタル酸を再生する アミノトランスフェラーゼが ピリドキサル5'-リン酸 (PLP) を 補酵素として触媒する

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アミノトランスフェラーゼの働き

アミノ酸をイミノ結合させる（シッフ塩基）

水素の 移動

イミノ転移

互変異性

加水分解

１段階 アミノ酸の アミノ基が PLPに移動し PMPに （アミノ酸は α-ケト酸に）

水酸基がイミンを攻撃

α-ケト酸になる

イミン の移動

アミノ基がイミンを攻撃

脱プロトン

２段階 PMPの アミノ基が 2-オキソ グルタル酸 に移動し グルタミン酸に （PMPはPLPに）

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Ｂ．酸化的脱アミノ アミノ転移ではアミノ基はグルタミン酸に移動するだけ 酸化的脱アミノによってアンモニアにする グルタミン酸デヒドロゲナーゼ（GDH）が触媒

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21.3　尿素サイクル

アンモニアは毒性が強いので 尿素に変換してから体外に排出する 鳥、爬虫類は尿酸まで変換して排出 尿素へは尿素サイクルで変換 入力と出力だけをまとめると右図

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Ａ．尿素サイクル

ミトコンドリア

細胞質

１． カルバモイルリン酸シンターゼ アンモニアと炭酸を縮合し カルバモイルリン酸へ CPS I が律速酵素

２． オルニチンカルバモイル 　　トランスフェラーゼ カルバモイル基をオルニチン に転移してシトルリンへ

３． アルギニノコハク酸 　　シンターゼ アスパラギン酸と シトルリンを結合し

アルギニノコハク酸へ

４． アルギニノコハク酸 　　リアーゼ アルギニンを脱離して フマル酸を除去

５． アルギナーゼ 加水分解して 尿素を放出して オルニチンへ

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アミノ酸由来の炭素骨格は CO2とH2Oに代謝されるか 糖新生に使われる 1. 糖原性アミノ酸 　代謝産物が糖新生に 　使えるもの 2. ケト原性アミノ酸 　アセチルCoAか 　アセト酢酸に代謝されて 　脂肪酸かケトン体に 　使えるもの LysとLeuは完全ケト原性

21.4　アミノ酸の分解

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Ａ．ピルビン酸へ代謝 Ala、Gly、Cys、Ser、Thr

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Ｂ．オキサロ酢酸へ代謝 Asp、Asn

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Ｃ．2-オキソグルタル酸へ代謝 Arg、Gln、Glu、His、Pro

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Ｄ．スクシニルCoAへ代謝 Thr、Met

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分岐アミノ酸（Ile、Val） Leuはアセト酢酸と アセチルCoAへ

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Ｅ．アセト酢酸と アセチルCoAへ代謝 Lys Lueは分岐アミノ酸参照

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Ｆ．アラニンとアセト酢酸へ代謝 Trp Alaはピルビン酸へ

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Ｇ．フマル酸とアセト酢酸へ代謝 Phe、Tyr

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必須アミノ酸 　哺乳類には生合成できないアミノ酸 　Arg、ILe、Trp、Thr、Val、His、Phe、Met、Lys、Leu 　Argは尿素サイクルで合成できるが幼児では不足 非必須アミノ酸 　共通中間体から生合成可能 　Asn、Asp、Ala、Gly、Gln、Glu、Cys、Ser、Tyr、Pro 　TyrはPheからヒドロキシ化で合成

21.5　アミノ酸の生合成

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Ａ．非必須アミノ酸の合成 ピルビン酸からAla オキサロ酢酸から Asp、Asn 2-オキソグルタル酸から Glu、Gln

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グルタミン酸から合成 Pro、Arg

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3-ホスホグリセリン酸から合成 Ser

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Ｂ．必須アミノ酸の合成 植物や微生物のみが 生合成可能 アスパラギン酸から合成 Thr、Lys、Met

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ピルビン酸から合成 Val、 Leu、 Ile

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ホスホエノールピルビン酸とエリトロース4-リン酸から合成 Tyr、 Phe、 Trp

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ヌクレオチド中間体から合成 His