第8章蛋白质代谢-32hr.ppt

《第8章蛋白质代谢-32hr.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第8章蛋白质代谢-32hr.ppt（57页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、第八章 蛋白质代谢,第一节 蛋白质消化吸收及营养作用 一、消化 蛋白酶作用下水解 消化过程：唾液不含蛋白酶； 蛋白消化从胃开始； 蛋白消化主要在小肠。,胃酸（pH1.5-2.5）作用： 防腐剂，可杀死微生物、外来细胞。 促进蛋白质变性、松散，多肽链易被蛋白酶水解。 激活胃蛋白酶原。 凝乳作用：胃蛋白酶对乳中的酪蛋白有凝乳作用。 凝乳作用对婴幼儿很重要，乳汁凝块，在胃中停 留较长时间，以利消化。,1外源性蛋白在消化道中的水解： 外源性蛋白进入消化道，经消化道酶水解成AA、少 量二肽、三肽而被吸收，消化主要在小肠中。 常见的蛋白水解酶： 内肽酶：水解肽链内部的肽键，产物：小肽。 胃蛋白酶 胰蛋白酶

2、 糜蛋白酶 弹性蛋白酶, 外肽酶（产物：自由AA） 羧肽酶：从羧基末端水解肽键。 氨肽酶：从氨基末端水解肽键。 二肽酶：二肽AA 2内源性蛋白质：由细胞内溶酶体分泌的各种蛋白酶 水解。 微生物（植物）：细胞内可产生各种蛋白水解酶： 胞内酶 胞外酶。,二、营养作用 （一）N平衡 1总N平衡：摄入量 = 排出量 蛋白质合成、分解处于动态平衡。正常成年人。 2正N平衡：摄入量排出量 部分摄入的N用于体内蛋白质合成。 如：正在生长的儿童，孕妇、恢复期的病人。 3负N平衡：摄入量排出量 体内蛋白质消耗增加，合成减慢。 如：饥饿、消耗性疾病患者。,（二）蛋白质生理需要量 实验证明：70Kg成年人有400g

3、/day蛋白质在体内 变化。 其中：1/4降解，需外源蛋白质补充。 3/4在体内循环。 不进食时，最低分解量：20g/day。 成人最低需要量：30-50g/day 我国营养学会推荐蛋白质需要量：80g/day（成人）,（三）必需氨基酸和非必需氨基酸 必需氨基酸（essential amino acid）： 人和动物需要但不能自行合成，必须从食物获得。 包括：苯(Phe)，色(Try)，赖(Lys)，蛋(Met)， 亮(Leu)，异亮(Ile)，苏(Thr)，纈(Val), 半必需AA： 合成速度较慢，常常可满足自身机体、组织需要。 如：组（His），精（Arg） 非必需AA：可由人和动物自身

4、合成。 植物和微生物可从糖为原料合成全部所需氨基酸。,（四）蛋白质营养价值评价： 结论：食物蛋白质的营养价值的高低，取决于其所含必 需氨基酸的种类、含量及比例是否与人体所需的 相近似，越近似，营养价值越高。 一般：动物蛋白质营养价值 植物蛋白， 酵母营养高。,（五）蛋白质营养的搭配 各种动植物蛋白，不一定具备或充分具备所有的氨 基酸，吃单一食物蛋白难免引起营养不良，食物来 源要多样化，注意营养平衡。 蛋白质的互补作用： 营养价值较低的蛋白质混合食用，如果必需氨基酸 能互相补充，可以提高营养价值。 如：谷类：Lys少，Try多 豆类：Lys多，Try少 二者混合食用可互补。,第二节 氨基酸代谢

5、高等动物体内氨基酸的代谢概况：,体内各种AA都有NH2和 COOH，所以 有共同代谢途径 共性。 一、氨基酸的脱氨基作用 类型：氧化脱氨 非氧化脱氨 氨基移换（转氨）作用* 联合脱氨*,1氧化脱氨 在酶催化下经氧化脱去氨基的过程。 主要的酶：LAA氧化酶 DAA脱H酶 氨基酸脱H酶 如：L谷氨酸脱H酶：不需氧脱H酶，NAD(P)为辅 酶，存在比较广泛。 该酶反应是联系糖代谢的重要反应。,2转氨作用： 定义：转氨酶催化下，AA与酮酸之间发生 氨基转移，一个AA分子中的NH2转移到一 个酮酸的酮基上。使酮酸变成相应的 AA，原AA失去氨基成相应的酮酸。 反应：,参加转氨的酮酸主要有：酮戊二酸 Gl

6、u 体内大多数AA能与酮戊二酸转氨生成相应的 酮酸和谷AA。 已发现50多种转氨酶，除Gly、Lys、Pro、Thr外， 其余AA均可转氨。 其中最重要的转氨酶是： 谷丙转氨酶谷AA与与-酮戊二酸体系 谷草转氨酶谷AA与草酰乙酸,3联合脱氨作用 过程：转氨氧化脱氨（转氨酶L谷AA脱H酶） 某一AA的NH2借转氨作用转到-酮戊二酸分子上，生成 相应的酮酸和谷AA； 然后谷AA在L谷AA脱H酶催化下脱去氨基，又生成 -酮戊二酸。,结果： -AA脱去NH2转变成酮酸和NH3； -酮戊二酸是氨基传递体，在联合脱氨中未消耗。 骨骼肌、心肌中，L谷AA脱H酶活性不高， 以其他方式脱氨。,4嘌呤核甘酸循环（

7、Purine Nueleatides CyclPNC） 七十年代提出，主要方式脱氨。 需要转氨酶，谷草转氨酶，延胡索酸酶，苹果酸酶 等协调作用完成转氨过程。,二、氨基酸脱羧作用 氨基酸脱羧作用是机体组织中一种常见的变化，脱羧形成一 级胺和CO2。脱羧在量上不占重要位置，但其产物都有重要生理作用，有些胺对动物有毒。 反应通式： 脱羧酶专一性很高，一般一种AA有一种脱羧酶。 辅酶：除组AA脱羧不需辅酶外，其它均以磷酸吡哆 醛为辅酶。,组AA 组胺： 一种强烈的血管舒张剂，有降血压用，浓度过低可 引起虚脱。 组胺可刺激胃酸和胃蛋白酶的分泌。 谷AA 氨基丁酸： 脑中含量高，对中枢神经系统有抑止作用。

8、 VB6为谷AA脱羧酶辅酶。 故B6可增加该酶的活性，生成大量的氨基酸， 抑抑制中枢神经的兴奋作用。,三、氨基酸脱氨脱羧产物的去路 脱氨：NH3 酮酸（AA骨架的代谢） 脱羧：CO2，胺 1NH3的代谢 NH3去向：废物排泄 N源转化，储存（尤其植物） 体内NH3来源：外源从消化道吸收 （肠道细菌的腐败作用） 内源AA脱氨及其它含N物产生。, NH3的毒性 在人及动物体内氨是一种有毒物质，特别对神经系统 有害， 动物实验证明：血氨浓度 5mg，动物立即死亡。 正常情况下，不会发生NH3在体内堆积。 正常人血氨浓度0.1mg。 NH3在体内转化为：尿素（动物排泄） 尿酸（动物排泄） NH3 （动

9、物排泄） 含N物 AA，含N碱，NH4+等。,2-酮酸的代谢AA的C骨架的代谢 -酮酸： R-CO-COOH 合成非必需AA 通过氨基化作用 氧化供能产生CO2, H2O 转变成糖或脂类, 合成非必需AA 通过氨基化作用 方式：氧化脱氨、转氨、联合脱氨的逆反应。 氧化供能 产生CO2, H2O 途径：各种氨基酸分别形成五种中间产物TCA 乙酰CoA -酮戊二酸 AA 草酰乙酸 TCA CO2, H2O 延胡索酸 琥珀酰CoA, 转变成糖或脂类 1AA在体内转变成糖 糖原 生糖AA （多数） 。 生糖AA：在体内可转变成糖的AA。 C骨架按糖代谢途径进行代谢 糖异生 2AA参与脂代谢生成酮体 生

10、酮AA。 （少数） 生酮AA：在体内可转变成酮体的AA。 AA即可生成糖，又可生成酮体 生糖兼生酮AA,第三节 蛋白质的生物合成 一、遗传密码 遗传密码：编码氨基酸的核苷酸序列。 密码子：核酸分子上三个连续的核苷酸形成的三联体称 为密码子，每个密码子代表一种氨基酸。,A U G,1961-1965年，确定了20种AA的密码子。 遗传密码表,二、遗传密码的重要性质（基本特点） 1不重叠 每个三联体密码独立的代表一种AA，沿5 3方 向逐个阅读核苷酸。,2密码子通用性和变异性 各种生物共用同一套遗传密码，从细菌到人都适用。 不同生物中不同密码的使用频率不同。 通用性不是绝对的。 如：人线粒体的密码

11、与通用的遗传密码不完全相同。 UGA不再是终止密码 色AA的密码,结论： 遗传密码并非完全通用，而是近于完全通用。,3简并性和摆动性 一种AA可由几种密码子编码叫简并性，编码相同 AA密码子称为同义密码子。 Trp（色）、et（蛋）只有一个密码子。 简并性主要发生在密码子的第三位核苷酸的变化。 mRNA密码子与tRNA 反密码子配对时，密码子第 1、2位碱基配对严格，第3个碱基可有一定变动。,4无间隔性连续性 密码子之间是连续的，无其它核苷酸隔开。 密码子被识别阅读时，从起始密码子开始，直到终止 密码子 为止。 密码中插入或减去一个碱基使后面的密码发生错位 遗码突变。,5方向性 翻译时，密码子

12、阅读方向从mRNA的5 3 。 6起始密码子AUG（Met、fMet）GUG（Val） 终止密码子UAG，UAA，UGA，不编码任何 氨基酸。,三、mRNA，rRNA，tRNA在蛋白质合成中的作用 1tRNA 搬运氨基酸工具，特定氨基酸需专门的tRNA搬运。 在酶作用下，tRNA与特定的氨基酸结合成为氨基酰 tRNA AA-tRNA； tRNA反密码子按照碱基互补配对原则与mRNA的密 码子配合，使氨基酸对号入座，排成一定顺序。,2rRNA的作用 rRNA与蛋白质结合成核糖体，作为蛋白质合成的 场所，将tRNA搬运来的氨基酸缩合成肽。 核糖体的结构：由2个亚基组成。, 核糖体的功能部位： 30

13、S和50S亚基的接触面 上有mRNA结合位点。 50S亚基上有2个结合位点： 氨基酰位点（A位点）：与新进入AA-tRNA结合。 肽酰位点（P位点）：与延伸中肽酰-tRNA结合。 核糖体的功能： 识别mRNA上的起始位点，并开始翻译。 密码子与反密码子的正确配对。 合成肽键。,（三）mRNA的功能 蛋白质合成的模板，指导肽链的合成。 mRNA的核苷酸顺序决定蛋白质分子中氨基酸顺序。,原核生物mRNA,四、密码子的识别: 反密码子 密码子 tRNA的反密码子通过碱基配对识别mRNA密码子。 tRNA的上的AA对识别密码子没有影响，tRNA分子 本身起着决定作用。,五、蛋白质合成的过程（原核生物）

14、 氨基酸的活化：形成氨基酰tRNA（AA-tRNA）。 肽链合成的起始：形成 70S起始复合物。 肽链延伸：结合（进位）新AA-tRNA进入核糖体A位。 转肽形成肽键。 脱落转肽后，P位上的tRNA脱落。 移位核糖体沿mRNA 5 3方向移动一 个密码的距离； 肽酰-tRNA从核糖体的A位移到P位。 肽链合成的终止 肽链的折叠和加工处理,1AA的活化 形成蛋白质时，氨基酸之间以肽键相连。 一个AA的-COOH与另一个AA的-NH2反应，从热力学观点上看是困难的，只有-COOH活化才能反应。 活化方式：氨基酰tRNA合成酶（E）催化、ATP供能, AA的-COOH与tRNA 的3-OH成酯键，形

15、 成氨基酰tRNA（AA-tRNA） AA + ATP + E AA-AMP-E + PPi （复合物）, 复合物AA-AMP-E上活化的AA转到tRNA3- OH， 形成氨基酰tRNA（AA-tRNA）： AA-AMP-E + tRNA AA-tRNA + E + AMP,2肽链合成的起始 起始密码子（Initiation codon） 合成多肽并非从mRNA 5末端第一个核苷酸开始， 被翻译的第一个密码子多位于5端第25个核苷酸后。 起始密码子为AUG，少数为GUG。 起始AA为Met Met + tRNAf Met-tRNAf fMet-tRNAf,甲酰-FH4（甲酰化）, 30S起始复

16、合物的形成 30S-IF3 + mRNA + fMet-tRNAf 30S起始复合物,30S起始复合物, 70S起始复合物的形成 30S起始复合物 + 50S 70S起始复合物 tRNA-fMet进入核糖体P位点，A位点空着，准备接受 另一个AA-tRNA。 fMet-tRNAf进入核糖体P位点。 需起始因子IF1，IF2，IF3，需GTP供能。,70S起始复合物,50S,3肽链的延伸 （1）进位（结合） 按碱基互补规则，一个 新的AA-tRNA进入70S复 合物A位点。 需两种延伸因子EF-Tu, 和EF-Ts的作用； 需GTP供能。,（2）转肽 肽酰转移酶催化，P位上tRNA携带的fMet

17、转移给A位点上新进入的氨酰-tRNA的氨基，形成1个肽键； P位上的tRNA成为空负载； A位上的tRNA负载一个二肽； 转肽反应需GTP，ATP参与。,（3）脱落 转肽后，P位上空载的tRNA脱落。 （4）移位 移位酶作用，核糖体沿mRNA 5 3方向相对位 移1个密码子距离，使肽酰基-tRNA（P-tRNA） 从核糖体A位P位移动。 A位空出，以使第三个AA-tRNA进入。 此过程需GTP供能。,以上过程：进位转肽脱落移位重复进行，核糖体沿mRNA每移动一个密码单位，肽链加长一个AA单位，直到mRNA终止密码子出现在核糖体A位点为止。 肽链延伸的方向由N C端。,4肽链合成的终止 肽链合成

18、进行到mRNA的终止密码子UAA,UAG, UGA出现在核糖体 A位时。 1终止因子RF识别mRNA的终止密码子，并结合到A 位点。 2RF使肽酰转移酶活性改变，促使肽酰tRNA间的酯 键水解，新合成的多肽从核糖体上释放出来。 3RF促使tRNA (无负载)从核糖体释放。 tRNA从70S核糖体脱落，核糖体离开mRNA，同时 IF3与30S结合，开始新一轮合成。,5肽链的折叠和加工处理 肽链合成后需加工（修饰）才成为有活性的蛋白。 （1）肽链末端的修饰 N端切去fMet； 切去甲酰基； 从N端切去几个AA。,（2）AA共价修饰 磷酸化（糖原磷酸化酶） 乙酰化（组蛋白） 甲基化（Cytc，肌肉蛋白） 糖基化（糖蛋白） 羟基化 （3）肽链水解修饰 切去一段肽链 （4）S-S形成 在链内或链间形成S-S，有助于蛋白质空间结构 形成。,六、蛋白质合成总结： 条件：模板： DNA mRNA（直接） 能量：GTP，ATP。 每合成一个肽键至少需4个高能键。 原料：20种AA。 载体：tRNA 场所：核糖体，需多种蛋白因子IF，EF，RF 密码阅读方向：沿mRNA 5 3 。 肽链延伸方向：NC,