第十章蛋白质代谢

第一节蛋白质的水解当食物蛋白进入胃后，在胃酸环境下变性并被胃蛋白酶水解为小分子多肽。然后，进入小肠，被胰腺和小肠分泌的胰蛋白酶、糜蛋白酶、羧肽酶、氨肽酶等降解为氨基酸，并吸收进入血液。消化道内各种蛋白质水解酶组织蛋白质的分解：细胞内溶酶体产生各种组织蛋白酶当前第1页\共有52页\编于星期六\8点蛋白质水解酶内肽酶：只对肽链内部的肽键进行水解胃蛋白酶胰蛋白酶胰凝乳蛋白酶弹性蛋白酶外肽酶：水解肽链两端氨基酸形成的肽键当前第2页\共有52页\编于星期六\8点外肽酶羧基肽酶A：胰腺分泌，C端开始水解肽键，水解由各种中性氨基酸残基形成的羧基末端肽键羧基肽酶B：胰腺分泌，C端开始水解肽键，水解由Arg，Lys等碱性氨基酸组成的羧基末端肽键氨肽酶：小肠分泌，从肽链的N端开始水解肽键二肽酶：当前第3页\共有52页\编于星期六\8点氨基酸通过血液运输供给细胞:

(1)合成蛋白质

(2)转变为其他含氮化合物，如卟啉、激素、嘌吟、嘧啶等

(3)经脱氨基后，进一步氧化供能。脱掉的氨则以尿素的形式排出体外。当前第4页\共有52页\编于星期六\8点当前第5页\共有52页\编于星期六\8点第二节氨基酸的代谢是氨基酸的主要代谢途径四种方式:

氧化脱氨基作用非氧化脱氨基作用转氨基作用联合脱氨基作用一、氨基酸的脱氨基作用当前第6页\共有52页\编于星期六\8点1、氧化脱氨基作用是在氨基酸氧化酶的作用下，氧化生成-酮酸，同时消耗氧并产生氨的过程。氨基酸氧化酶主要有三种：（1）L-氨基酸氧化酶专门催化L-氨基酸氧化脱氨，在动物体内以FMN为辅基①并不对所有L-氨基酸有作用，在体内有许多种L-氨基酸有特异的专一性氨基酸氧化酶②L-氨基酸氧化酶在体内分布不广，最适pH=10，活力不高在体内L-氨基酸脱氨作用中，并不起主要作用。当前第7页\共有52页\编于星期六\8点(2)D-氨基酸氧化酶只催化D-氨基酸氧化脱氨，以FAD为辅基由于体内D-氨基酸不多，此酶作用不大(3)专一性氨基酸氧化酶专一性强，只催化一种氨基酸氧化D-Asp氧化酶，Gly氧化酶，L-Glu脱氢酶当前第8页\共有52页\编于星期六\8点L-Glu脱氢酶

以NAD+或NADP+为辅酶，最适pH8.0，活力强，尤其在肝、肾组织中含量丰富

能催化逆反应，并且主要催化Glu的合成

味精生产当前第9页\共有52页\编于星期六\8点2、非氧化脱氨作用

(一般了解）不用脱氢就能直接将氨脱去，主要在微生物中的个别氨基酸，不普遍(1)、脱水脱氨基：Ser-------Ala+NH3(2)、脱硫化氢脱氨基：Cys-------Ala+NH3(3)、直接脱氨基：Asp------延胡索酸+NH3当前第10页\共有52页\编于星期六\8点3、转氨基作用α-氨基酸和酮酸之间氨基的转移作用，α-氨基酸的α-氨基借助转氨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。辅酶:磷酸吡哆醛磷酸吡哆胺在动植物中，转氨酶种类很多，分布很广，但大多数要以-酮戊二酸作为氨的受体，因此与-酮戊二酸、谷氨酸有关。当前第11页\共有52页\编于星期六\8点转氨酶：谷丙转氨酶（GPT）

谷草转氨酶（GOT）当前第12页\共有52页\编于星期六\8点在整个转氨过程中，只有氨的转移，没有游离氨基脱落大多数转氨酶要以-酮戊二酸或谷氨酸为底物，因此转氨作用也不是脱氨的主要方式。L-Glu脱氢酶活力很高，导出联合脱氨基作用当前第13页\共有52页\编于星期六\8点4、联合脱氨基作用氨基酸-酮戊二酸NADH+H++NH3-酮酸GluNAD+

转氨酶L-Glu脱氢酶上述反应可逆，生物体可以借此途径合成一些氨基酸（非必需氨基酸）当前第14页\共有52页\编于星期六\8点5、嘌呤核苷酸循环70年代有人提出嘌呤核苷酸循环是脱氨的主要途径1）L-Glu脱氢酶在肝、肾中含量丰富，活力强，但它主要催化谷氨酸的合成反应2）但在心肌、骨骼肌中，含量很低，而参与嘌呤核苷酸循环的一些酶含量丰富当前第15页\共有52页\编于星期六\8点氨基酸首先通过连续的转氨基作用将氨基转移给草酰乙酸，生成天冬氨酸。天冬氨酸与次黄嘌呤核苷酸生成腺苷酸代琥珀酸，经裂解生成AMP，AMP在腺苷酸脱氨酶催化下脱去氨基。嘌呤核苷酸循环实际上也可以看成是另一种形式的联合脱氨基作用。当前第16页\共有52页\编于星期六\8点二、氨基酸的脱羧作用微生物中十分普遍动植物中也有，但不是氨基酸代谢的主要方式氨基酸伯胺+CO2氨基酸脱羧酶催化，此酶专一性十分高（一种氨基酸脱羧酶只对一种氨基酸作用，除组氨酸脱羧酶外，其余均需磷酸吡哆醛作为辅助因子.当前第17页\共有52页\编于星期六\8点脱羧后形成伯胺天冬氨酸-丙氨酸组氨酸组胺：血管舒张，降血压酪氨酸酪胺：升血压胺醛酸CO2+H2ONH3

当前第18页\共有52页\编于星期六\8点三、氨的去路氨的来路：主要来自氨基酸代谢，少量来自肠道细菌及核酸代谢产生氨对人体是有毒的。氨对大脑功能影响最明显，当血氨浓度增高时即可引起大脑功能障碍，甚至昏迷或死亡，所以氨不能在体内积累。氨基酸脱掉的氨除小部分被用于合成含氮化合物外，大部分氨都需要排出体外。当前第19页\共有52页\编于星期六\8点生物体内氨的去路：与动物进化程度、生长方式、生活环境有关

①以氨形式排出：（原生动物、线虫和鱼类）NH3转变成酰胺（Gln），运到排泄部位后再分解。

②以尿酸形式排出：（陆生爬虫及鸟类）将NH3转变为溶解度较小的尿酸排出。

③以尿素形式排出：（哺乳动物）经尿素循环（肝脏内）将NH3转变为尿素而排出。

④将NH3重新合成氨基酸等合成酰胺（高等植物中）

嘧啶环的合成（核酸代谢）当前第20页\共有52页\编于星期六\8点尿素的合成----鸟氨酸循环(尿素循环)鸟氨酸与NH3和CO2合成瓜氨酸；瓜氨酸与NH3合成精氨酸精氨酸水解产生尿素从鸟氨酸开始，结果又重新生成鸟氨酸，形成一个循环当前第21页\共有52页\编于星期六\8点氨是合成尿素的前体

含同位素标记的铵盐（15N）喂排尿素动物，发现在精氨酸的胍基上有15N，随尿排出的尿素上有15N，进一步说明氨是合成尿素的前体。当前第22页\共有52页\编于星期六\8点TCA循环当前第23页\共有52页\编于星期六\8点鸟氨酸，瓜氨酸，精氨酸的量保持不变2分子NH3和1分子CO2合成尿素，经过血液循环，经肾脏排出体外能量消耗？每合成1分子尿素要耗3分子ATP2NH3+CO2+3H2O+3ATP尿素+2ADP+AMP+4Pi合成部位：肝脏，肝对氨有解毒作用尿素循环中形成的延胡索酸使尿素循环和三羧酸循环密切联系在一起。所以人们称尿素循环为：“Krebsbicycle”，又称尿素—柠檬酸双循环。当前第24页\共有52页\编于星期六\8点四、氨基酸碳骨架的氧化途径

（-酮酸的去路）各种氨基酸脱氨后生成的α—

酮酸1、再合成氨基酸2、氧化生成CO2和H2O3、转化为糖和脂当前第25页\共有52页\编于星期六\8点当前第26页\共有52页\编于星期六\8点当前第27页\共有52页\编于星期六\8点生酮氨基酸：凡能在分解过程中转变为乙酰CoA和乙酰乙酰CoA的氨基酸称为生酮氨基酸。生糖氨基酸：凡能在分解过程中转变为丙酮酸、α—酮戊二酸、琥珀酰CoA、延胡索酸和草酰乙酸的氨基酸称为生糖氨基酸。（因为这些TCA中间物和丙酮酸都可转变为葡萄糖）生酮生糖氨基酸：有一些氨基酸，如苯丙氨酸、色氨酸和酪氨酸等，既可转变为酮体，也可转变为葡萄糖，称为生酮生糖氨基酸。实际上生酮氨基酸和生糖氨基酸的界限并不是非常严格的。当前第28页\共有52页\编于星期六\8点第三节蛋白质的生物合成

----翻译当前第29页\共有52页\编于星期六\8点一、三种RNA在蛋白质

生物合成中的作用mRNA:合成模板tRNA：运输工具rRNA：合成场所当前第30页\共有52页\编于星期六\8点1、mRNA与遗传密码

DNA转录而来的单链mRNA上的碱基顺序，是为氨基酸编码的当前第31页\共有52页\编于星期六\8点mRNA分子中的4种碱基（A、G、C和U）以特定顺序排列成3个一组的三联体，即每三个碱基代表一个氨基酸信息。这种代表遗传信息的三联体称为密码子，或三联体密码子。遗传密码当前第32页\共有52页\编于星期六\8点因此mRNA分子的碱基顺序即表示了所合成蛋白质的氨基酸顺序。

mRNA的每一个密码子代表一个氨基酸。20种基本氨基酸的三联体密码子都已经确定。此外，还有一个密码子是肽链合成的起始密码子,三个是终止密码子，以保证蛋白质合成能够有序地进行。当前第33页\共有52页\编于星期六\8点mRNA:遗传密码表当前第34页\共有52页\编于星期六\8点遗传密码特点1）64组------61组分别编码各种氨基酸，每一个氨基酸可以有1-6个对应的密码子其中AUG：编码蛋氨酸，同时作为肽链合成的起始信号另外三组：UAA，UAG，UGA-----终止密码子2）阅读方向：5’3’，无标点，不重叠3）密码子的简并性一种氨基酸可以有多种密码子（除色氨酸、蛋氨酸外）4）密码子的专一性：主要取决于前2个碱基5）密码子的通用性-----各种生物近于完全通用当前第35页\共有52页\编于星期六\8点密码子的简并性除色氨酸、甲硫氨酸外，其余氨基酸有2-6个密码子；书本241页表12-1减少有害突变，使DNA上碱基组成有较大的变化余地---------保持物种遗传稳定性。当前第36页\共有52页\编于星期六\8点密码子的专一性主要取决于前2个碱基，即密码子的简并性往往只涉及第3个碱基---------“摆动性”，当第三位碱基突变时，仍能翻译出正确的氨基酸来。tRNA的反密码子（一般阅读方向为5’3’）中，常常出现I（次黄嘌呤核苷），I能与U、A、C配对，说明带I的反密码子能最大限度地阅读密码子---------降低由于遗传密码突变而引起的误差。当前第37页\共有52页\编于星期六\8点2、tRNA的二级结构当前第38页\共有52页\编于星期六\8点tRNA的三级结构当前第39页\共有52页\编于星期六\8点3、rRNA:核糖体当前第40页\共有52页\编于星期六\8点二、多肽的合成过程氨基酸的活化起始阶段延伸阶段终止阶段后处理阶段当前第41页\共有52页\编于星期六\8点1、氨基酸的活化（细胞质内完成）

在蛋白质生物合成中，各种氨基酸在参入肽链之前必须先经活化，然后再由其特异的tRNA携带至核糖体上，才能以mRNA为模板缩合成肽链。氨基酸活化后与相应的tRNA结合的反应，均是由特异的氨基酰-tRNA合成酶催化完成的。当前第42页\共有52页\编于星期六\8点氨基酰-tRNA合成酶识别特异的氨基酸及特异的tRNA两个位点:

结合位点:与正确的氨基酸及tRNA结合

水解位点:在正确的tRNA参与下,水解错误的氨基酸识别mRNA上的密码子:与反密码子有关,而与携带的氨基酸无关.当前第43页\共有52页\编于星期六\8点tRNA在氨基酰-tRNA合成酶的帮助下，能够识别相应的氨基酸，并通过tRNA氨基酸臂的3‘-OH

与氨基酸的羧基形成活化酯：氨基酰-tRNA。是tRNA还是氨基酸识别mRNA上的密码子？实验说明只认tRNA,是tRNA识别mRNA上的密码子当前第44页\共有52页\编于星期六\8点2、起始阶段—

形成70S起始复合物（1）三元复合物的形成:

IF3–

30S亚基-mRNA（1：1：1）

SD顺序:mRNA上起始密码子的上游8-13个核苷酸处(富含嘌呤）;

30S亚基中的16SrRNA3‘端富含嘧啶的尾部互补;当前第45页\共有52页\编于星期六\8点（2）30s起始复合物的形成

在IF1、IF2因子参与下，IF3–

30S亚基-mRNA进一步与甲酰甲硫氨酰-tRNAf结合，并释放出IF3因子，形成30s起始复合物------30S亚基-mRNA-fMet-tRNAf当前第46页\共有52页\编于星期六\8点（3）70s起始复合物

P位:fMet-tRNAMet占据A位:暂为空位。当前第47页\共有52页\编于星期六\8点几点说明（1）起始因子

IF1,IF2,IF3（