第十一章蛋白质代谢ppt课件

1、w蛋白质的水解和吸收降解蛋白质的水解和吸收降解w氨基酸的代谢分解氨基酸的代谢分解w氨基酸的代谢合成氨基酸的代谢合成w蛋白质的合成合成蛋白质的合成合成内容简介第一节第一节 蛋白质的水解和吸收蛋白质的水解和吸收w食物中蛋白的消化和降解w组织中蛋白的消化和降解一 食物中蛋白的消化和降解相关的酶动物体相关的酶动物体胃：胃： 胃蛋白酶胃粘膜细胞分泌作用于酸性及芳胃蛋白酶胃粘膜细胞分泌作用于酸性及芳香性氨基酸的羧基侧肽链香性氨基酸的羧基侧肽链小肠：小肠： 胰蛋白酶胰腺分泌作用于碱性氨基酸的羧胰蛋白酶胰腺分泌作用于碱性氨基酸的羧基侧肽链。基侧肽链。 胰凝乳蛋白酶胰腺分泌作用于芳香性氨基胰凝乳蛋白酶胰腺分泌作

2、用于芳香性氨基酸的羧基侧肽链酸的羧基侧肽链 弹性蛋白酶胰腺分泌弹性蛋白酶胰腺分泌 作用于脂肪族氨基酸作用于脂肪族氨基酸的羧基侧肽链的羧基侧肽链 小肠粘膜细胞：小肠粘膜细胞： 羧肽酶胰脏分泌从羧肽酶胰脏分泌从C-端水解，产物为氨基端水解，产物为氨基酸。酸。 氨肽酶十二指肠分泌从氨肽酶十二指肠分泌从N-端水解，产物为端水解，产物为氨基酸。氨基酸。 二肽酶肠粘膜分泌二肽酶肠粘膜分泌 使二肽水解为氨基酸。使二肽水解为氨基酸。 胃蛋白酶原胃蛋白酶原H+H+ 蛋白质 多肽酶原的激活酶原的激活水解水解消化过程消化过程1 1胃中消化胃中消化胃蛋白酶胃蛋白酶胃蛋白酶胃蛋白酶 蛋白质蛋白质 肽肽 氨基酸氨基酸内肽

3、酶内肽酶外肽酶外肽酶 酶原的激活 胰蛋白酶原 肠激酶肠激酶 糜蛋白酶 弹性蛋白酶 羧基肽酶+ 胰蛋白酶水解水解2小肠内消化主要部位小肠内消化主要部位消化过程消化过程肠粘膜细胞肠粘膜细胞胆汁酸胆汁酸肠激酶肠激酶自我催化自我催化胰蛋白酶原胰蛋白酶原胰蛋白酶胰蛋白酶糜蛋白酶原糜蛋白酶原蛋白酶原蛋白酶原弹性蛋白酶原弹性蛋白酶原弹性蛋白酶弹性蛋白酶羧肽酶原羧肽酶原羧肽酶羧肽酶几种酶原的活化几种酶原的活化主要部位：小肠粘膜细胞主要部位：小肠粘膜细胞氨基酸载体运载蛋白氨基酸载体运载蛋白氨基酸的吸收氨基酸的吸收碱性氨基酸载体碱性氨基酸载体酸性氨基酸载体酸性氨基酸载体亚氨基酸载体亚氨基酸载体中性氨基酸载体：主要

4、载体中性氨基酸载体：主要载体w耗能的自动运输过程，不同的氨基酸的吸收还耗能的自动运输过程，不同的氨基酸的吸收还需不同的载体来协助完成。需不同的载体来协助完成。 氨基酸的转运氨基酸的转运w在人和动物体内在人和动物体内w氨基酸氨基酸小肠粘膜细胞小肠粘膜细胞微血管微血管血血门静脉门静脉肝肝组织组织氨基酸代谢库。氨基酸代谢库。w 细胞内能有选择的降解细胞内能有选择的降解“过期蛋白，而过期蛋白，而不影响细胞的正常功能？不影响细胞的正常功能？水解氨基酸氨基酸二 组织中蛋白的消化和降解泛肽泛肽溶酶体溶酶体氨基酸氨基酸泛肽泛肽第二节第二节 氨基酸的代谢氨基酸的代谢 分解分解食物蛋白食物蛋白消化吸收消化吸收体内

5、合成体内合成非必需非必需氨基酸氨基酸 脱羧脱羧胺类胺类转变转变其它含氮化合物其它含氮化合物经肾排出经肾排出 (1g/d)氨氨基基酸酸代代谢谢库库分解分解脱氨脱氨组织蛋白质组织蛋白质分解分解蛋白质主蛋白质主合成合成氨氨酮酸酮酸氨基酸分子的降解脱氨脱氨鸟氨酸鸟氨酸循环循环合合成成脂脂肪肪糖糖代代谢谢产产物物-酮酸酮酸氨基酸 CO2胺胺氨氨嘌嘌呤呤脂脂代代谢谢产产物物合合成成糖糖GlnAsn分解分解三羧酸循环三羧酸循环体内胺氧化酶可将多余的胺氧化成醛，进一步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。氧化成脂肪酸。RCH2NH2+O2+H2O RCHO+H2O2+NH3RCHO+1/2O2

6、 RCOOH CO2+H2OAA尿素尿素胺的去路胺的去路一 脱氨基作用1氧化脱氨2转氨3结合脱氨特点：有氨生成特点：有氨生成氨基酸氨基酸CHCOOHRNH2亚氨基酸亚氨基酸氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶 2HCHCOOHRNH - -酮酸酮酸+ H2O+ NH3CCOOHR2O1氧化脱氨基作用氧化脱氨基作用L-氨基酸氧化酶活性低，分布于肝及肾脏氨基酸氧化酶活性低，分布于肝及肾脏 D-氨基酸氧化酶活性强，但体内氨基酸氧化酶活性强，但体内D-氨基酸少氨基酸少 L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶 活性强，分布于肝、肾及脑组织活性强，分布于肝、肾及脑组织 辅酶为辅酶为NAD+或或NADP+ 专注性强，只作用于谷氨

7、酸，催化的反响专注性强，只作用于谷氨酸，催化的反响 可逆可逆氨基酸氧化脱氨主要酶氨基酸氧化脱氨主要酶氨基酸氧化酶与L-谷氨酸脱氢酶 -氨基酸 氨基酸氧化酶FAD、FMN-酮酸酮酸 R-CH-COO- NH+3 | R-C-COO-+NH3 O|H2O+O2H2O22转氨方式转氨方式大多数氨基酸可参与转氨基作用，但赖氨酸、大多数氨基酸可参与转氨基作用，但赖氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸除外。脯氨酸、羟脯氨酸除外。转氨酶转氨酶迄今发现的转氨酶都以磷酸吡哆醛PLP为辅基转氨酶中尤以谷丙转氨酶(GPT)和谷草转氨酶(GOT)最为重要GOT以心脏中活力最大GPT以肝脏中活力最大,当肝细胞受损伤时,那么该酶释放到

8、血液中,所以肝炎患者血液中该酶的活力远高于正常值谷丙转氨酶和谷草转氨酶谷丙转氨酶谷丙转氨酶GPT谷草转氨酶谷草转氨酶(GOT)转氨基作用的机制转氨基作用的机制转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛氨基酸氨基酸 磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛 -酮酸酮酸 磷酸吡哆胺磷酸吡哆胺 谷氨酸谷氨酸 -酮戊二酸酮戊二酸 转氨酶转氨酶转氨基作用不仅是体内多数氨基酸脱氨转氨基作用不仅是体内多数氨基酸脱氨基的重要方式基的重要方式( (和氧化脱氨结合，也是机和氧化脱氨结合，也是机体合成非必需氨基酸的重要途径。体合成非必需氨基酸的重要途径。经过此种方式并未产生游离的氨。经过此种方式并未产生游离的氨。转氨基作用的生理

9、意义转氨基作用的生理意义3结合脱氨基作用结合脱氨基作用 两种脱氨基方式的结协作用，使氨基酸两种脱氨基方式的结协作用，使氨基酸脱下脱下-氨基生成氨基生成-酮酸的过程。酮酸的过程。类型类型: : 转氨基偶联氧化脱氨基作用转氨基偶联氧化脱氨基作用定义定义: : 转氨基偶联嘌呤核苷酸循环转氨基偶联嘌呤核苷酸循环 转氨基偶联氧化脱氨基作用转氨基偶联氧化脱氨基作用氨基酸氨基酸 谷氨酸谷氨酸 -酮酸酮酸 -酮戊二酸酮戊二酸 H2O+NAD+转氨酶转氨酶 NH3+NADH+H+L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶 此种方式既是氨基酸脱氨基的主要方式，也此种方式既是氨基酸脱氨基的主要方式，也是体内合成非必需氨基酸的主要

10、方式。是体内合成非必需氨基酸的主要方式。主要在肝、肾组织进展。主要在肝、肾组织进展。提问：为什么都转给提问：为什么都转给-酮戊二酸？酮戊二酸？答案：来源有保证，谷氨酸可由氧化脱氨迅速降解产生答案：来源有保证，谷氨酸可由氧化脱氨迅速降解产生-酮戊二酮戊二酸酸,TCA,TCA途径也可产生。产生谷氨酸也容易脱氨途径也可产生。产生谷氨酸也容易脱氨(L-(L-谷氨甲酸脱氨酶谷氨甲酸脱氨酶活力较高活力较高 转氨基偶联嘌呤核苷酸循环转氨基偶联嘌呤核苷酸循环苹果酸苹果酸次黄嘌呤次黄嘌呤 核苷酸核苷酸 (IMP)(IMP) 腺苷酸腺苷酸代琥珀酸代琥珀酸腺苷酸代琥腺苷酸代琥珀酸合成酶珀酸合成酶-酮戊酮戊 二酸二酸

11、氨氨基基酸酸 谷氨酸谷氨酸-酮酸酮酸 转转氨氨酶酶 1 1草酰乙酸草酰乙酸天冬氨酸天冬氨酸转转氨氨酶酶 2 2此种方式主要在肌肉组织进展。此种方式主要在肌肉组织进展。腺苷酸腺苷酸脱氢酶脱氢酶H2OH2ONH3NH3延胡索酸延胡索酸腺嘌呤腺嘌呤核苷酸核苷酸(AMP)(AMP)腺苷酸代琥腺苷酸代琥珀酸裂解酶珀酸裂解酶二 氨基的去路w 血液中1%的氨就可引起中枢神经系统中毒。其机理是：w 高浓度的氨使TCA中间产物-酮戊二酸转变成L-Glu，使大脑内-酮戊二酸大量减少，甚至缺乏，而导致TCA无法运转，ATP生成遭到严重的妨碍，引起脑功能受损。w 以上反响还使NADPH大量耗费，严重地影响需求复原力(

12、NADPH+H+)反响的正常进展。w 因此动物体内游离氨构成后需立刻进展代谢血氨的去路血氨的去路 在肝内合成尿素，这是最主要的去路在肝内合成尿素，这是最主要的去路 合成非必需氨基酸及其它含氮化合物合成非必需氨基酸及其它含氮化合物(嘌呤嘌呤) 合成谷氨酰胺合成谷氨酰胺 谷氨酸谷氨酸 + NH3谷氨酰胺谷氨酰胺 谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi 肾小管泌氨肾小管泌氨分泌的分泌的NH3在酸性条件下生成在酸性条件下生成NH4+，随尿排出。，随尿排出。合成尿素氨的运输合成尿素氨的运输丙氨酸丙氨酸 葡萄糖循环葡萄糖循环1 1、实现了氨的、实现了氨的无毒转运无毒转运2 2、肝组织为、肝组织为肌

13、肉活动提供肌肉活动提供能量能量丙丙氨氨酸酸葡葡萄萄糖糖 肌肉肌肉蛋白质蛋白质氨基酸氨基酸NH3谷氨酸谷氨酸-酮戊酮戊 二酸二酸丙酮酸丙酮酸糖酵解途径糖酵解途径肌肉肌肉丙丙氨氨酸酸血液血液丙氨酸丙氨酸葡萄糖葡萄糖-酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸丙酮酸丙酮酸NH3尿素尿素尿素循环尿素循环糖糖异异生生肝肝丙氨酸丙氨酸-葡萄糖循环葡萄糖循环葡葡萄萄糖糖反响过程反响过程 谷氨酰胺的运氨作用谷氨酰胺的运氨作用 谷氨酰胺是中性无毒物质，容易透过细谷氨酰胺是中性无毒物质，容易透过细胞膜，是氨的主要运输方式，也是体内氨的胞膜，是氨的主要运输方式，也是体内氨的储存方式储存方式尿素、铵盐等尿素、铵盐等(脑、肌肉脑、肌

14、肉)(肝、肾肝、肾)临床上用谷氨酸盐临床上用谷氨酸盐降低血氨降低血氨合成尿素氨的运输合成尿素氨的运输尿素的构成w 在排尿动物体内由在排尿动物体内由NH3NH3合成尿素是在肝脏合成尿素是在肝脏中经过一个循环机制完成的，这一个循环中经过一个循环机制完成的，这一个循环称为尿素循环，又称称为尿素循环，又称KrebsKrebs循环或鸟氨酸循环或鸟氨酸循环循环尿素循环表示图+NH3 氨甲酰磷酸合成酶I鸟氨酸氨甲酰转移酶精氨酸酶精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸裂解酶1)1)主要器官：肝脏肝细胞线粒体和胞浆主要器官：肝脏肝细胞线粒体和胞浆 CO2 CO2 2NH3 2NH3其中其中1 1分子来自于天冬氨酸分

15、子来自于天冬氨酸 3 3个个ATPATP的的4 4个高能磷酸键个高能磷酸键4)4)生理意义：是体内氨的主要去路，解氨毒的生理意义：是体内氨的主要去路，解氨毒的 重要途径。重要途径。3)3)总反响方程式：总反响方程式：尿素尿素 + 2ADP + AMP + 2Pi +PPi + 2ADP + AMP + 2Pi +PPi2)2)原料：合成原料：合成1 1分子尿素需：分子尿素需：2NH3 + CO2 + 3ATP + H2O2NH3 + CO2 + 3ATP + H2O尿素合成小结三三 -酮酸的转化酮酸的转化w (1)(1)合成氨基酸合成代谢占优势时合成氨基酸合成代谢占优势时w (2)(2)进入三

16、羧酸循环彻底氧化分解进入三羧酸循环彻底氧化分解! !w (3)转化为糖及脂肪转化为糖及脂肪生糖 生糖生酮 生酮 丙 羟脯 异亮 亮 精 蛋 苯丙 天冬 脯 酪 天冬酰胺 丝 色 胱 半胱 苏 赖 谷 缬 谷氨酰胺 甘 组 琥珀酰琥珀酰CoA 延胡索酸延胡索酸草酰乙酸草酰乙酸-酮戊二酸酮戊二酸柠檬酸柠檬酸乙酰乙酰CoA丙酮酸丙酮酸PEP磷酸丙糖磷酸丙糖葡萄糖或糖原葡萄糖或糖原糖糖-磷酸甘油磷酸甘油脂肪酸脂肪酸脂肪脂肪甘油三酯甘油三酯乙酰乙酰乙酰乙酰CoA丙氨酸丙氨酸半胱氨酸半胱氨酸丝氨酸丝氨酸苏氨酸苏氨酸色氨酸色氨酸异亮氨酸异亮氨酸亮氨酸亮氨酸色氨酸色氨酸天冬氨酸天冬氨酸天冬酰胺天冬酰胺苯丙氨酸

17、苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸异亮氨酸异亮氨酸 缬氨酸缬氨酸蛋氨酸蛋氨酸 丝氨酸丝氨酸 苏氨酸苏氨酸酮体酮体亮氨酸亮氨酸 赖氨酸赖氨酸酪氨酸酪氨酸 色氨酸色氨酸 苯丙氨酸苯丙氨酸 谷氨酸谷氨酸精氨酸精氨酸 谷氨酰胺谷氨酰胺组氨酸组氨酸 缬氨酸缬氨酸CO2CO2氨基酸、糖及脂肪代谢的联络氨基酸、糖及脂肪代谢的联络T C A第三节 氨基酸合成合成氨基酸的碳源氨基酸生物合成普通途径CO2+H2OCO2+H2O葡萄糖葡萄糖葡糖葡糖-6-6-磷酸磷酸3 3磷酸磷酸- -甘油酸甘油酸丙酮酸丙酮酸核糖核糖-5-5-磷酸磷酸组氨酸组氨酸丝氨酸丝氨酸 半胱氨酸半胱氨酸甘氨酸甘氨酸亮氨酸亮氨酸 异亮氨酸异亮氨酸缬氨酸缬氨酸

18、 丙氨酸丙氨酸草酰乙酸草酰乙酸 - -酮戊二酸酮戊二酸天冬氨酸天冬氨酸天冬酰胺天冬酰胺甲硫氨酸甲硫氨酸苏氨酸苏氨酸微生物和植物可以微生物和植物可以合成一切类型氨基合成一切类型氨基酸。酸。谷氨酸谷氨酸 谷氨酰胺谷氨酰胺赖氨酸赖氨酸 精氨酸精氨酸 脯氨酸脯氨酸色氨酸色氨酸 苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸只酵母中有途径在细菌植物中可合成赖氨酸在细菌植物中可合成必需必需分解不可逆，缺乏碳骨架供应。分解不可逆，缺乏碳骨架供应。故此类氨基酸需从食物中获取。故此类氨基酸需从食物中获取。 动物动物w 必需氨基酸一共有八种：赖氨酸必需氨基酸一共有八种：赖氨酸Lys、色、色氨酸氨酸Trp、苯丙氨酸、苯丙氨酸Phe、

19、蛋氨酸、蛋氨酸Met、苏氨酸、苏氨酸Thr、亮氨酸、亮氨酸Leu、异亮氨酸异亮氨酸Ile、缬氨酸、缬氨酸Val。 w Met Trp Lys Val Ile Leu Phe Thr “假假 设设 来来 借借 一一 两两 本本 书书w 由于酪氨酸在体内需由苯丙氨酸为原料来合成，由于酪氨酸在体内需由苯丙氨酸为原料来合成，半胱氨酸必需以蛋氨酸为原料来合成，故这两半胱氨酸必需以蛋氨酸为原料来合成，故这两种氨基酸被称为半必需氨基酸。种氨基酸被称为半必需氨基酸。 必需氨基酸的分类第四节 蛋白质合成w 蛋白质合的模板mRNAw 氨基酸运载工具tRNAw 蛋白质合成场所核糖体一 遗传密码作为指点蛋白质生物合成

20、的模板。mRNA中每三个相邻的核苷酸组成三联体，代表一个氨基酸的信息，此三联体就称为密码(coden)。共有64种不同的密码。起始密码：AUG；终止密码：UAA、UAG、UGA。 1遗传密码的简并性2遗传密码的方向性3变偶性摆动性遗传密码的摆动配对4不重叠性5通用性w 高等生物低等生物普通共用一样的密码。w 也有少数例外，如人线粒体中UGA本来编码终止子的，如今编码色氨酸。一 合成所需因子tRNA)在氨基酸tRNA合成酶催化下，特定的tRNA可与相应的 氨基酸结合，生成氨基酸tRNA，从而携带氨基酸参与蛋白质的生物合成。 tRNAtRNA反密码环中部的三个反密码环中部的三个 核苷酸构成三联体，

21、可以核苷酸构成三联体，可以 识别识别mRNAmRNA上相应的密码，上相应的密码， 此三联体就称为反密码此三联体就称为反密码 (anticoden)(anticoden)。w 起动密码起动密码AUG的的tRNA是一种特殊的是一种特殊的tRNA，称，称为起动为起动tRNA。在原核生物中，起动。在原核生物中，起动tRNA是一是一种携带甲酰蛋氨酸的种携带甲酰蛋氨酸的tRNA，即，即tRNAifmet；而；而在真核生物中，起动在真核生物中，起动tRNA是一种携带蛋氨酸是一种携带蛋氨酸的的tRNA，即，即tRNAimet。tRNA一 合成所需因子(rRNA和核蛋白体)原核生物中的核蛋白体大小为70S，可分

22、为30S小亚基和50S大亚基。小亚基由16SrRNA和21种蛋白质构成，大亚基由5SrRNA，23SRNA和35种蛋白质构成。真核生物中的核蛋白体大小为80S，也分为40S小亚基和60S大亚基。小亚基由18SrRNA和30多种蛋白质构成，大亚基那么由5S rRNA，28S rRNA和50多种蛋白质构成，在哺乳动物中还含有5.8 S rRNA。 一合成所需因子 mRNA识别核糖体小亚基真核生物的基由于单顺反子真核生物的基由于单顺反子原核生物的基由于多顺反子原核生物的基由于多顺反子二 合成过程w 氨基酸活化w 起始w 延伸w 终止1氨基酸的活化氨酰tRNA的合成w AAAA的活化：的活化：w AA

23、+ATP+tRNAAA-AA+ATP+tRNAAA-tRNA + AMP + PitRNA + AMP + Piw 活化过程分两步：活化过程分两步：w 1 1氨基酸与氨基酸与ATPATP生成氨酰生成氨酰AMPAMPw 2 2氨酰氨酰AMPAMP转化转化为氨酰为氨酰tRNAtRNA专注性专注性很强的氨酰很强的氨酰tRNAtRNA合成合成酶酶2起始fMet-tRNAfMet-30S复合物的构成2)起始70S起始复合物的构成3延伸氨酰tRNA的进入3延伸肽键的构成转肽酶转肽酶3延伸 mRNA移位移位酶移位酶EF-Tu CycleEF-TsEF-TuEF-TsEF-TuGTPEF-TuGDPGDPEF

24、-TuGTPaaaa-tRNAGTPEF-Ts4终止w RF的结合可使转肽酶的构象发生改动，从而发扬水解酶的活性，使P位上的新生多肽被水解下来；然后由GTP提供能量，使tRNA及RF释出，核糖体与mRNA分别。多核糖体蛋白质生物合成的特点蛋白质生物合成的特点(1)肽链的合成是在A位进行的(2)肽链的合成方向是N-端C-端(3)mRNA的阅读方向是5 3(4)每延长一个AA残基需要消耗4个高能磷酸蛋白质合成所需的能量4 总计：1GTP GDP+Pi核糖体的移位1GTP GDP+Pi肽键的构成1GTP GDP+Pi肽链的起始2ATPAMP+PiAA活化肽链合成后的加工肽链合成后的加工 1N端甲酰基或端甲酰基或N端端aa的除去：的除去： 原核生物原核生物 fMet - (aa) n Met(aa)n aan or (aa)n-m 去甲酰基酶去甲酰基酶氨肽酶氨肽酶 多数情况下，在肽链合成中，即当肽链的多数情况下，在肽链合成中，即当肽链的N端游离出核端游离出核糖体后，立刻进展去甲酰化。糖体后，立刻进展去甲酰化。 真核生物真核生物N端端Met经常在肽链的其他部分还未完全合成时经常在肽链的其他部分还未完全合成时, 就曾经水解下来。就曾经水解下来。2信号肽信号肽(signal peptide)