第十章蛋白質(zhì)代謝

第十章蛋白質(zhì)代謝第一頁，共五十三頁，2022年，8月28日第一節(jié)蛋白質(zhì)的水解當(dāng)食物蛋白進入胃后，在胃酸環(huán)境下變性并被胃蛋白酶水解為小分子多肽。然后，進入小腸，被胰腺和小腸分泌的胰蛋白酶、糜蛋白酶、羧肽酶、氨肽酶等降解為氨基酸，并吸收進入血液。消化道內(nèi)各種蛋白質(zhì)水解酶組織蛋白質(zhì)的分解：細(xì)胞內(nèi)溶酶體產(chǎn)生各種組織蛋白酶第二頁，共五十三頁，2022年，8月28日蛋白質(zhì)水解酶內(nèi)肽酶：只對肽鏈內(nèi)部的肽鍵進行水解胃蛋白酶胰蛋白酶胰凝乳蛋白酶彈性蛋白酶外肽酶：水解肽鏈兩端氨基酸形成的肽鍵第三頁，共五十三頁，2022年，8月28日外肽酶羧基肽酶A：胰腺分泌，C端開始水解肽鍵，水解由各種中性氨基酸殘基形成的羧基末端肽鍵羧基肽酶B：胰腺分泌，C端開始水解肽鍵，水解由Arg，Lys等堿性氨基酸組成的羧基末端肽鍵氨肽酶：小腸分泌，從肽鏈的N端開始水解肽鍵二肽酶：第四頁，共五十三頁，2022年，8月28日氨基酸通過血液運輸供給細(xì)胞:

(1)合成蛋白質(zhì)

(2)轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌衔铮邕策?、激素、嘌吟、嘧啶?/p>

(3)經(jīng)脫氨基后，進一步氧化供能。脫掉的氨則以尿素的形式排出體外。第五頁，共五十三頁，2022年，8月28日第六頁，共五十三頁，2022年，8月28日第二節(jié)氨基酸的代謝是氨基酸的主要代謝途徑四種方式:

氧化脫氨基作用非氧化脫氨基作用轉(zhuǎn)氨基作用聯(lián)合脫氨基作用一、氨基酸的脫氨基作用第七頁，共五十三頁，2022年，8月28日1、氧化脫氨基作用是在氨基酸氧化酶的作用下，氧化生成-酮酸，同時消耗氧并產(chǎn)生氨的過程。氨基酸氧化酶主要有三種：（1）L-氨基酸氧化酶專門催化L-氨基酸氧化脫氨，在動物體內(nèi)以FMN為輔基①并不對所有L-氨基酸有作用，在體內(nèi)有許多種L-氨基酸有特異的專一性氨基酸氧化酶②L-氨基酸氧化酶在體內(nèi)分布不廣，最適pH=10，活力不高在體內(nèi)L-氨基酸脫氨作用中，并不起主要作用。第八頁，共五十三頁，2022年，8月28日(2)D-氨基酸氧化酶只催化D-氨基酸氧化脫氨，以FAD為輔基由于體內(nèi)D-氨基酸不多，此酶作用不大(3)專一性氨基酸氧化酶專一性強，只催化一種氨基酸氧化D-Asp氧化酶，Gly氧化酶，L-Glu脫氫酶第九頁，共五十三頁，2022年，8月28日L-Glu脫氫酶

以NAD+或NADP+為輔酶，最適pH8.0，活力強，尤其在肝、腎組織中含量豐富

能催化逆反應(yīng)，并且主要催化Glu的合成

味精生產(chǎn)第十頁，共五十三頁，2022年，8月28日2、非氧化脫氨作用

(一般了解）不用脫氫就能直接將氨脫去，主要在微生物中的個別氨基酸，不普遍(1)、脫水脫氨基：Ser-------Ala+NH3(2)、脫硫化氫脫氨基：Cys-------Ala+NH3(3)、直接脫氨基：Asp------延胡索酸+NH3第十一頁，共五十三頁，2022年，8月28日3、轉(zhuǎn)氨基作用α-氨基酸和酮酸之間氨基的轉(zhuǎn)移作用，α-氨基酸的α-氨基借助轉(zhuǎn)氨酶的催化作用轉(zhuǎn)移到酮酸的酮基上，結(jié)果原來的氨基酸生成相應(yīng)的酮酸，而原來的酮酸則形成相應(yīng)的氨基酸。輔酶:磷酸吡哆醛磷酸吡哆胺在動植物中，轉(zhuǎn)氨酶種類很多，分布很廣，但大多數(shù)要以-酮戊二酸作為氨的受體，因此與-酮戊二酸、谷氨酸有關(guān)。第十二頁，共五十三頁，2022年，8月28日轉(zhuǎn)氨酶：谷丙轉(zhuǎn)氨酶（GPT）

谷草轉(zhuǎn)氨酶（GOT）第十三頁，共五十三頁，2022年，8月28日在整個轉(zhuǎn)氨過程中，只有氨的轉(zhuǎn)移，沒有游離氨基脫落大多數(shù)轉(zhuǎn)氨酶要以-酮戊二酸或谷氨酸為底物，因此轉(zhuǎn)氨作用也不是脫氨的主要方式。L-Glu脫氫酶活力很高，導(dǎo)出聯(lián)合脫氨基作用第十四頁，共五十三頁，2022年，8月28日4、聯(lián)合脫氨基作用氨基酸-酮戊二酸NADH+H++NH3-酮酸GluNAD+

轉(zhuǎn)氨酶L-Glu脫氫酶上述反應(yīng)可逆，生物體可以借此途徑合成一些氨基酸（非必需氨基酸）第十五頁，共五十三頁，2022年，8月28日5、嘌呤核苷酸循環(huán)70年代有人提出嘌呤核苷酸循環(huán)是脫氨的主要途徑1）L-Glu脫氫酶在肝、腎中含量豐富，活力強，但它主要催化谷氨酸的合成反應(yīng)2）但在心肌、骨骼肌中，含量很低，而參與嘌呤核苷酸循環(huán)的一些酶含量豐富第十六頁，共五十三頁，2022年，8月28日氨基酸首先通過連續(xù)的轉(zhuǎn)氨基作用將氨基轉(zhuǎn)移給草酰乙酸，生成天冬氨酸。天冬氨酸與次黃嘌呤核苷酸生成腺苷酸代琥珀酸，經(jīng)裂解生成AMP，AMP在腺苷酸脫氨酶催化下脫去氨基。嘌呤核苷酸循環(huán)實際上也可以看成是另一種形式的聯(lián)合脫氨基作用。第十七頁，共五十三頁，2022年，8月28日二、氨基酸的脫羧作用微生物中十分普遍動植物中也有，但不是氨基酸代謝的主要方式氨基酸伯胺+CO2氨基酸脫羧酶催化，此酶專一性十分高（一種氨基酸脫羧酶只對一種氨基酸作用，除組氨酸脫羧酶外，其余均需磷酸吡哆醛作為輔助因子.第十八頁，共五十三頁，2022年，8月28日脫羧后形成伯胺天冬氨酸-丙氨酸組氨酸組胺：血管舒張，降血壓酪氨酸酪胺：升血壓胺醛酸CO2+H2ONH3

第十九頁，共五十三頁，2022年，8月28日三、氨的去路氨的來路：主要來自氨基酸代謝，少量來自腸道細(xì)菌及核酸代謝產(chǎn)生氨對人體是有毒的。氨對大腦功能影響最明顯，當(dāng)血氨濃度增高時即可引起大腦功能障礙，甚至昏迷或死亡，所以氨不能在體內(nèi)積累。氨基酸脫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體外。第二十頁，共五十三頁，2022年，8月28日生物體內(nèi)氨的去路：與動物進化程度、生長方式、生活環(huán)境有關(guān)

①以氨形式排出：（原生動物、線蟲和魚類）NH3轉(zhuǎn)變成酰胺（Gln），運到排泄部位后再分解。

②以尿酸形式排出：（陸生爬蟲及鳥類）將NH3轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙舛容^小的尿酸排出。

③以尿素形式排出：（哺乳動物）經(jīng)尿素循環(huán)（肝臟內(nèi)）將NH3轉(zhuǎn)變?yōu)槟蛩囟懦觥?/p>

④將NH3重新合成氨基酸等合成酰胺（高等植物中）

嘧啶環(huán)的合成（核酸代謝）第二十一頁，共五十三頁，2022年，8月28日尿素的合成----鳥氨酸循環(huán)(尿素循環(huán))鳥氨酸與NH3和CO2合成瓜氨酸；瓜氨酸與NH3合成精氨酸精氨酸水解產(chǎn)生尿素從鳥氨酸開始，結(jié)果又重新生成鳥氨酸，形成一個循環(huán)第二十二頁，共五十三頁，2022年，8月28日氨是合成尿素的前體

含同位素標(biāo)記的銨鹽（15N）喂排尿素動物，發(fā)現(xiàn)在精氨酸的胍基上有15N，隨尿排出的尿素上有15N，進一步說明氨是合成尿素的前體。第二十三頁，共五十三頁，2022年，8月28日TCA循環(huán)第二十四頁，共五十三頁，2022年，8月28日鳥氨酸，瓜氨酸，精氨酸的量保持不變2分子NH3和1分子CO2合成尿素，經(jīng)過血液循環(huán)，經(jīng)腎臟排出體外能量消耗？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：肝臟，肝對氨有解毒作用尿素循環(huán)中形成的延胡索酸使尿素循環(huán)和三羧酸循環(huán)密切聯(lián)系在一起。所以人們稱尿素循環(huán)為：“Krebsbicycle”，又稱尿素—檸檬酸雙循環(huán)。第二十五頁，共五十三頁，2022年，8月28日四、氨基酸碳骨架的氧化途徑

（-酮酸的去路）各種氨基酸脫氨后生成的α—

酮酸1、再合成氨基酸2、氧化生成CO2和H2O3、轉(zhuǎn)化為糖和脂第二十六頁，共五十三頁，2022年，8月28日第二十七頁，共五十三頁，2022年，8月28日第二十八頁，共五十三頁，2022年，8月28日生酮氨基酸：凡能在分解過程中轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴oA和乙酰乙酰CoA的氨基酸稱為生酮氨基酸。生糖氨基酸：凡能在分解過程中轉(zhuǎn)變?yōu)楸?、α—酮戊二酸、琥珀酰CoA、延胡索酸和草酰乙酸的氨基酸稱為生糖氨基酸。（因為這些TCA中間物和丙酮酸都可轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟牵┥前被幔河幸恍┌被?，如苯丙氨酸、色氨酸和酪氨酸等，既可轉(zhuǎn)變?yōu)橥w，也可轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟?，稱為生酮生糖氨基酸。實際上生酮氨基酸和生糖氨基酸的界限并不是非常嚴(yán)格的。第二十九頁，共五十三頁，2022年，8月28日第三節(jié)蛋白質(zhì)的生物合成

----翻譯第三十頁，共五十三頁，2022年，8月28日一、三種RNA在蛋白質(zhì)

生物合成中的作用mRNA:合成模板tRNA：運輸工具rRNA：合成場所第三十一頁，共五十三頁，2022年，8月28日1、mRNA與遺傳密碼

DNA轉(zhuǎn)錄而來的單鏈mRNA上的堿基順序，是為氨基酸編碼的第三十二頁，共五十三頁，2022年，8月28日mRNA分子中的4種堿基（A、G、C和U）以特定順序排列成3個一組的三聯(lián)體，即每三個堿基代表一個氨基酸信息。這種代表遺傳信息的三聯(lián)體稱為密碼子，或三聯(lián)體密碼子。遺傳密碼第三十三頁，共五十三頁，2022年，8月28日因此mRNA分子的堿基順序即表示了所合成蛋白質(zhì)的氨基酸順序。

mRNA的每一個密碼子代表一個氨基酸。20種基本氨基酸的三聯(lián)體密碼子都已經(jīng)確定。此外，還有一個密碼子是肽鏈合成的起始密碼子,三個是終止密碼子，以保證蛋白質(zhì)合成能夠有序地進行。第三十四頁，共五十三頁，2022年，8月28日mRNA:遺傳密碼表第三十五頁，共五十三頁，2022年，8月28日遺傳密碼特點1）64組------61組分別編碼各種氨基酸，每一個氨基酸可以有1-6個對應(yīng)的密碼子其中AUG：編碼蛋氨酸，同時作為肽鏈合成的起始信號另外三組：UAA，UAG，UGA-----終止密碼子2）閱讀方向：5’3’，無標(biāo)點，不重疊3）密碼子的簡并性一種氨基酸可以有多種密碼子（除色氨酸、蛋氨酸外）4）密碼子的專一性：主要取決于前2個堿基5）密碼子的通用性-----各種生物近于完全通用第三十六頁，共五十三頁，2022年，8月28日密碼子的簡并性除色氨酸、甲硫氨酸外，其余氨基酸有2-6個密碼子；書本241頁表12-1減少有害突變，使DNA上堿基組成有較大的變化余地---------保持物種遺傳穩(wěn)定性。第三十七頁，共五十三頁，2022年，8月28日密碼子的專一性主要取決于前2個堿基，即密碼子的簡并性往往只涉及第3個堿基---------“擺動性”，當(dāng)?shù)谌粔A基突變時，仍能翻譯出正確的氨基酸來。tRNA的反密碼子（一般閱讀方向為5’3’）中，常常出現(xiàn)I（次黃嘌呤核苷），I能與U、A、C配對，說明帶I的反密碼子能最大限度地閱讀密碼子---------降低由于遺傳密碼突變而引起的誤差。第三十八頁，共五十三頁，2022年，8月28日2、tRNA的二級結(jié)構(gòu)第三十九頁，共五十三頁，2022年，8月28日tRNA的三級結(jié)構(gòu)第四十頁，共五十三頁，2022年，8月28日3、rRNA:核糖體第四十一頁，共五十三頁，2022年，8月28日二、多肽的合成過程氨基酸的活化起始階段延伸階段終止階段后處理階段第四十二頁，共五十三頁，2022年，8月28日1、氨基酸的活化（細(xì)胞質(zhì)內(nèi)完成）

在蛋白質(zhì)生物合成中，各種氨基酸在參入肽鏈之前必須先經(jīng)活化，然后再由其特異的tRNA攜帶至核糖體上，才能以mRNA為模板縮合成肽鏈。氨基酸活化后與相應(yīng)的tRNA結(jié)合的反應(yīng)，均是由特異的氨基酰-tRNA合成酶催化完成的。第四十三頁，共五十三頁，2022年，8月28日氨基酰-tRNA合成酶識別特異的氨基酸及特異的tRNA兩個位點:

結(jié)合位點:與正確的氨基酸及tRNA結(jié)合

水解位點:在正確的tRNA參與下,水解錯誤的氨基酸識別mRNA上的密碼子:與反密碼子有關(guān),而與攜帶的氨基酸無關(guān).第四十四頁，共五十三頁，2022年，8月28日tRNA在氨基酰-tRNA合成酶的幫助下，能夠識別相應(yīng)的氨基酸，并通過tRNA氨基酸臂的3‘-OH

與氨基酸的羧基形成活化酯：氨基酰-tRNA。是tRNA還是氨基酸識別mRNA上的密碼子？實驗說明只認(rèn)tRNA,是tRNA識別mRNA上的密碼子第四十五頁，共五十三頁，2022年，8月28日2、起始階段—

形成70S起始復(fù)合物（1）三元復(fù)合物的形成:

IF3–

30S亞基-mRNA（1：1：1）

SD順序:mRNA上起始密碼子的上游8-13個核苷酸處(富含嘌呤）;

30S亞基中的16SrRNA3‘端富含嘧啶的尾部互補;第四十六頁，共五十三頁，2022年，8月28日（2）30s起始復(fù)合物的形成

在IF1、IF2因子參與下，IF3–

30S亞基-mRNA進一步與甲酰甲硫氨酰-tRNAf結(jié)合，并釋放出IF3因子，形成30s起始復(fù)合物------30S亞基-mRNA-fMet-tRNAf第四十七頁，共五十三頁，2022年，8月28日（3）70s起始復(fù)合物

P位:fMet-tRNAMet占據(jù)A位:暫為空位。第四十八頁，共五十三頁，2022年，8月28日幾點說明（1）起始因子

IF1,IF2,IF3