第1页：第十二章蛋白质代谢
第十二章蛋白质代谢
第2页：本章主要内容与知识框架
- 主要内容
- 氨基酸的生物合成—还原性氨基化作用,氨基转移作用,氨基酸的相互转化作用
- 蛋白质的生物合成—蛋白质合成体系的组成,蛋白质的合成过程,蛋白质合成后的定向输送与修饰
- 蛋白质的生物降解—蛋白酶类,蛋白质的消化吸收,食品蛋白质的营养价值
- 氨基酸的分解—氨基酸的脱氨基作用,氨基酸的转氨基作用,联合脱氨基作用,氨基酸的脱羧基作用,氨基酸碳骨架的氧化途径,含氮排泄物的形成
- 蛋白质代谢的调节—遗传的控制,酶的控制,激素的调节
第3页：第一节氨基酸的生物合成
- 第一节氨基酸的生物合成
- 还原性氨基化作用
- 氨基转移作用
- 氨基酸的相互转化作用
第4页：(一)还原性氨基化作用
- (一)还原性氨基化作用
- 在多数机体中，NH3同化主要是经谷氨酸和谷氨酰胺合成途径完成的。1、谷氨酸合成的主要途径是由L-谷氨酸脱氢酶催化的α-酮戊二酸氨基化途径2、谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合成酶联合作用，将游离氨转变为谷氨酸的α-氨基。
第5页：(二)氨基转移作用
- (二)氨基转移作用
- 氨基转移作用是由一种氨基酸把它的分子上的氨基转移至其它α-酮酸上。以形成另一种氨基酸。这个反应的通式是：
第6页：(三)氨基酸的相互转化作用
- (三)氨基酸的相互转化作用
- 在有些情况下，氨基酸间也可以相互转化。如由苏氨酸或丝氨酸可生成甘氨酸，由色氨酸或胱氨酸可生成丙氨酸。
- 必需氨基酸：人体及动物生长发育必需，而在机体中又不能合成，必须从食物中摄取的氨基酸，称必需氨基酸。动物不能合成的氨基酸有赖氨酸、色氨酸、组氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苏氨酸、蛋氨酸、缬氨酸和精氨酸(人体能合成部分组氨酸和精氨酸)。
第7页：第二节蛋白质的生物合成
- 第二节蛋白质的生物合成
- 蛋白质合成体系的组成
- 蛋白质的合成过程
- 蛋白质合成后的定向输送与修饰
第8页：一、蛋白质合成体系的组成
一、蛋白质合成体系的组成1、mRNA蛋白质合成体系中一个重要组分是信使RNA（mRNA），它携带着DNA的遗传信息。
正值信息保存于相邻三个碱基构成的密码子中。
2、tRNA在蛋白质合成中，tRNA起着运输氨基酸的作用，称转运RNA，即将氨基酸按mRNA链上的密码所决定的氨基酸顺序转移入蛋白质合成的场所——核糖体。
第9页：3、rRNA及核糖体：核糖体
3、rRNA及核糖体：核糖体是合成蛋白质的场所,含有核糖体RNA(简称rRNA)。
它由大小两个亚基组成。
4、辅助因子：在蛋白质合成体系中，除了上述的蛋白质因子外，蛋白质的生物合成还需要ATP、GTP、Mg2+等参与。
第10页：二、蛋白质的合成过程
- 二、蛋白质的合成过程
- 蛋白质的合成过程可以分为四个步骤：1、氨基酸的活化：氨基酸必须先行活化才能形成肽链，即将氨基酸的羧基以酯键连接于tRNA的3´端羟基上，形成氨酰-tRNA。
第11页：氨基酸活化及结合rRNA
氨基酸活化及结合rRNA
第12页：2、起始：蛋白质合成首先必须辩
2、起始：蛋白质合成首先必须辩认出mRNA上的起始点。
mRNA链上的起始密码子是AUG。
由起始氨酰-tRNAf、mRNA、核糖体及起始因子等经多个步骤组装成一个“起始复合物”，然后即可进行蛋白质的合成。
原核细胞中蛋白质合成起始
第13页：3、肽链延长
3、肽链延长
第14页：4、终止：当核糖体移动至终止密码子
- 4、终止：当核糖体移动至终止密码子UAA、UGA时，肽链延长便终止。
- 肽链合成的终止包括下列步骤：(1)终止因子进入A位，识别终止密码子。(2)终止因子使肽基转移酶的催化作用转变为水解作用，使肽链从tRNA上分离出来，生成一条新合成的蛋白质分子。
第15页：多核糖体
多核糖体：在一条mRNA链上，可以有多个核糖体同时进行翻译。
第16页：三、蛋白质合成后的定向输送与修饰
- 三、蛋白质合成后的定向输送与修饰1、信号肽及其识别体
- 信号肽：在新生肽的N-端(有时位于肽链中部，如卵清蛋白)，常有一小段与蛋白质定向输送有关并在输送途中被切除的肽段，称为信号肽。在C-端有一个可被信号肽酶识别的位点。
- 信号肽识别体：识别信号肽的是一种核蛋白质体，称为信号识别体(signal recognition particle, SRP)。SRP有两个功能域(domain)，一个识别信号肽，一个干扰进入的氨酰-tRNA和肽酰移位酶的反应，以终止多肽链的延伸作用。
第17页：新生肽在信号肽的导引下定向送往细胞
新生肽在信号肽的导引下定向送往细胞的各个部分，以行使各自的生物功能，在这种定向输送过程中，信号肽被信号肽酶水解。
第18页：2、蛋白质合成后的修饰
2、蛋白质合成后的修饰
第19页：蛋白质糖基化
蛋白质糖基化
第20页：第三节蛋白质的生物降解
- 第三节蛋白质的生物降解
- 蛋白酶
- 蛋白质的消化吸收
- 食品蛋白质的营养价值
第21页：一、蛋白酶类
一、蛋白酶类1、肽酶：又称肽链端解酶，它们只作用于多肽链的末端。
反应作用特征名称编号氨酰肽＋H2O→氨基酸＋肽作用于多肽链的氨基末端(N-末端)，生成氨基酸α-氨酰肽水解酶类3.4.11二肽＋H2O→2氨基酸水解二肽二肽水解酶类3.4.13二肽基多肽＋H2O→二肽+多肽作用于多肽链的氨基端，生成二肽二肽基肽水解酶类3.4.14多肽基二肽＋H2O→多肽＋二肽作用于多肽链的羧基末端(C-末端)，生成二肽肽基二肽水解酶类3.4.15肽基-L-氨基酸＋H2O→肽＋L-氨基酸作用于多肽链的羧基末端生成氨基酸，在催化部位含有对有机氟、有机磷敏感的丝氨酸残基丝氨酸羧肽酶类3.4.16肽基-L-氨基酸＋H2O→肽＋L-氨基酸作用于多肽链的羧基末端生成氨基酸，其活性要求二价阳离子金属羧肽酶类3.4.17
第22页：2、蛋白酶：又称肽链内切酶，作用
2、蛋白酶：又称肽链内切酶，作用于肽链内部。
例子作用特征名称编号胰凝乳蛋白酶、胰蛋白酶、凝血酶在活性中心含丝氨酸丝氨酸蛋白酶类3.4.21木瓜蛋白酶、无花果蛋白酶、菠萝蛋白酶在活性中心含半胱氨酸硫醇蛋白酶类3.4.22胃蛋白酶、凝乳酶最适pH值在5以下羧基(酸性)蛋白酶类3.4.23枯草杆菌中性蛋白酶、动物胶原酶含有催化活性所必需的金属金属蛋白酶类3.4.24
第23页：二、蛋白质的消化吸收
- 二、蛋白质的消化吸收(一)消化
- 蛋白质的消化开始于胃(胃蛋白酶)，主要在小肠中进行消化(糜蛋白酶原和胰蛋白酶原，羧肽酶原A和B等，由胰腺分泌)。
- 酶作用具有专一性，消化道蛋白酶作用同样具有专一性，特定的蛋白酶分解特定的肽键。
第24页：(二)吸收
- (二)吸收
- 消化道内的物质透过粘膜进入血液或淋巴的过程称为吸收。食物蛋白质消化后形成的游离氨基酸和小肽通过肠粘膜的刷状缘细胞吸收后，其小肽多在肠细胞中被水解，氨基酸则通过门静脉被输送到肝。肝脏是氨基酸进行各种代谢变化的重要器官。
第25页：三、食品蛋白质的营养价值
- 三、食品蛋白质的营养价值
- 食品蛋白质的营养价值是指摄取的蛋白质维持人体氮素代谢平衡和满足氨基酸需求以及保证良好地生长和生活的能力。
第26页：(一)影响
(一)影响蛋白质营养价值的因素1、蛋白质含量2、蛋白质的质量3、氨基酸的有效性
第27页：影响膳食蛋白质中氨基酸的有效性的因素有
- 影响膳食蛋白质中氨基酸的有效性的因素有：
- (1)蛋白质构象蛋白酶较难作用于不溶性的纤维状蛋白，因而其有效性低于可溶性球蛋白。
- (2)结合蛋白质含量结合蛋白的消化吸收率低于简单蛋白。
- (3)蛋白酶抑制剂膳食中存在蛋白酶抑制剂时，降低蛋白消化吸收率。
- (4)蛋白颗粒大小与表面积体积大、表面积小的蛋白质消化吸收率低。
- (5)加工条件在高温、碱性或存在还原糖类的条件下加工常降低膳食蛋白的有效性。
- (6)人体生理差别膳食蛋白的消化吸收率与人体生理状况关系密切。
第28页：(二)蛋白质的营养价值的测定
(二)蛋白质的营养价值的测定1、蛋白质效率比值(PER)2、生理价值(BV)
第29页：3、蛋白质净效系数(NPU)
3、蛋白质净效系数(NPU)4、氨基酸分数(AAS)
第30页：第四节氨基酸的分解
- 第四节氨基酸的分解
- 氨基酸的脱氨基作用
- 氨基酸的转氨基作用
- 联合脱氨基作用
- 氨基酸的脱羧基作用
- 氨基酸碳骨架的氧化途径
- 含氮排泄物的形成
第31页：一、氨基酸的脱氨基作用
- 一、氨基酸的脱氨基作用
- 氨基酸失去氨基的作用称为脱氨基作用，脱氨基作用有氧化脱氨基和非氧化脱氨基作用两类。
第32页：(一)氧化脱氨基作用
(一)氧化脱氨基作用1、氧化脱氨基作用
第33页：2、氧化脱氨酶类
- 2、氧化脱氨酶类
- (1) L-氨基酸氧化酶：L-氨基酸氧化酶有两种类型，一类以黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)为辅基；另一类以黄素单核苷酸(FMN)为辅基。
- (2) D-氨基酸氧化酶：D-氨基酸氧化酶是以FAD为辅基的黄素蛋白酶。
- (3)氧化专一氨基酸的酶：专一的氨基酸氧化酶是专一性能强的只催化一种氨基酸氧化的酶。已发现的有甘氨酸氧化酶、D-天冬氨酸氧化酶及L-谷氨酸脱氢酶等。
第34页：(二)氨基酸的非氧化脱氨基作用
(二)氨基酸的非氧化脱氨基作用1、还原脱氨基作用2、水解脱氨基作用
第35页：3、脱水脱氨基作用
3、脱水脱氨基作用4、脱硫氢基脱氨基作用5、氧化-还原脱氨基作用
第36页：(三)氨基酸的脱酰胺基作用
- (三)氨基酸的脱酰胺基作用
- 谷氨酰胺和天冬酰胺可在谷氨酰胺酶和天冬酰胺酶的作用下分别发生脱酰胺基作用而形成相应的氨基酸。
第37页：二、氨基酸的转氨基作用
- 二、氨基酸的转氨基作用1、一般反应
- 转氨基作用是α-氨基酸的氨基通过酶促反应，转移到α-酮酸的酮基位置上，生成与原来的α-酮酸相应的α-氨基酸，原来的α-氨基酸转变成相应的α-酮酸。例如L-谷氨酸的氨基转移给丙酮酸：
第38页：2、转氨酶
- 2、转氨酶
- 催化转氨基反应的酶称为转氨酶，种类很多，在动物、植物组织及微生物中分布很广。
- 动物和高等植物的转氨酶一般都只催化L-氨基酸和α-酮酸的转氨作用。而某些细菌，例如枯草杆菌的转氨酶，能催化D-和L-两种氨基酸的转氨基作用。
第39页：三、联合脱氨基作用
- 三、联合脱氨基作用
- 机体借助联合脱氨基作用可迅速地使各种不同的氨基作用转移到α-酮戊二酸的分子上，生成相应的α-酮酸和谷氨酸，然后谷氨酸在L-谷氨酸脱氢酶的作用下，脱去氨基又生成α-酮戊二酸。
第40页：嘌呤核苷酸循环
- 嘌呤核苷酸循环为联合脱氨基的另一种形式。
- 骨骼肌、心肌、肝脏中氨基酸的脱氨基作用主要是由嘌呤核苷酸循环来实现的。
第41页：四、氨基酸的脱羧基作用
- 四、氨基酸的脱羧基作用
- 氨基酸可脱羧形成一级胺类，此反应可表示如下：
- 氨基酸脱羧后生成的胺类，有许多具有药物作用，如组胺又称组织胺，可以降低血压。
第42页：五、氨基酸碳骨架的氧化途径
- 五、氨基酸碳骨架的氧化途径
- 氨基酸碳骨架的去路：一是形成乙酰辅酶A或经丙酮酸形成乙酰辅酶A，二是形成三羧酸循环内的中间产物。
第43页：六、含氮排泄物的形成
- 六、含氮排泄物的形成
- 高等动植物都有保留并再利用体内氨的能力，催化重新利用氨的酶是谷氨酸脱氢酶。反应如下：
- 动植物体内产生的氨不可能都重新利用，有一部分氨不能被利用而以尿素或尿酸的形式排出体外。
第44页：1、尿素的形成——尿素循环
1、尿素的形成——尿素循环
第45页：2、氨的排泄
- 2、氨的排泄
- 在排氨动物中，机体内氨基酸代谢最终形成的氨是以谷氨酰胺的酰胺基形式转运的。大多数脊椎动物在肾小管中形成尿素，所需游离氨即来源于谷氨酰胺。
第46页：第五节蛋白质代谢的调节
- 第五节蛋白质代谢的调节
- 遗传的控制
- 酶的控制
- 激素的调节
第47页：一、遗传的控制
第48页：二、酶的控制
- 二、酶的控制
- 酶是一切代谢反应的关键物质，酶的特异性、抑制、激活、诱导变构作用等，以及一切影响酶的生物合成及酶活力的因素都可影响代谢。三、激素的调节
- 生长素、性激素、胰岛素都有促进蛋白质合成的作用，而肾上腺皮质激素则有促进蛋白质分解的作用。
