1、第十二章第十二章 蛋白质代谢蛋白质代谢预备知识预备知识第一节第一节 蛋白质的降解和氨基酸的分解代谢蛋白质的降解和氨基酸的分解代谢第二节第二节 氨基酸及其重要衍生物的生物合成氨基酸及其重要衍生物的生物合成第三节第三节 蛋白质的生物合成及转运蛋白质的生物合成及转运本章小结本章小结蛋白质的生理功能蛋白质的生理功能机体的结构成分，是信息接收、免疫应答以及基因表机体的结构成分，是信息接收、免疫应答以及基因表达调节的主要元件。达调节的主要元件。氧化供能或转化为其它蓄能氧化供能或转化为其它蓄能物质物质蛋白质的需要量蛋白质的需要量氮平衡氮平衡(nitrogen balance)日摄入氮日摄入氮-排出氮：排出氮
2、：用氮平衡来反映体内蛋白用氮平衡来反映体内蛋白质代谢的概况。（正平衡和负平衡）质代谢的概况。（正平衡和负平衡）生理需要量：生理需要量：80g/日（成人）日（成人）蛋白质的营养价值蛋白质的营养价值v取决于必需氨基酸的种类、数量以及必需氨基酸的比例。取决于必需氨基酸的种类、数量以及必需氨基酸的比例。必需氨基酸必需氨基酸(essential amino acid)体内需要但自身又不能合成或自身合成的数量远远不体内需要但自身又不能合成或自身合成的数量远远不足足,必须由食物供应的氨基酸必须由食物供应的氨基酸(8+2)。苏异苯甲色缬苏异苯甲色缬（组精）（组精）赖亮赖亮非必需氨基酸非必需氨基酸(non-es
3、sential amino acid)食物蛋白质的互补作用食物蛋白质的互补作用蛋白质不能储备蛋白质不能储备：作为氮源和能源进行代谢作为氮源和能源进行代谢第一节第一节 蛋白质的降解和氨基酸的分解代谢蛋白质的降解和氨基酸的分解代谢一、一、蛋白质的降解蛋白质的降解二、二、氨基酸分解代谢氨基酸分解代谢三、三、氨基酸分解产物的代谢氨基酸分解产物的代谢四、四、氨基酸碳骨架的氧化途径氨基酸碳骨架的氧化途径五、生糖氨基酸和生酮氨基酸五、生糖氨基酸和生酮氨基酸六、六、氨基酸衍生的其他重要物质氨基酸衍生的其他重要物质一、蛋白质的降解一、蛋白质的降解2.内源性氨基酸内源性氨基酸 机体各组织的蛋白质机体各组织的蛋白质
4、 氨基酸氨基酸 机体合成的非必需氨基酸机体合成的非必需氨基酸组织蛋白酶组织蛋白酶（一）外源性氨基酸和内源性氨基酸（一）外源性氨基酸和内源性氨基酸消化管中各消化管中各种蛋白酶种蛋白酶1.外源性氨基酸外源性氨基酸 食物蛋白食物蛋白 氨基酸氨基酸 血液血液 全身各组织全身各组织（二）蛋白降解的反应机制（二）蛋白降解的反应机制1.溶酶体无选择的降解内源性蛋白质（组织蛋白酶）溶酶体无选择的降解内源性蛋白质（组织蛋白酶）水解氨基酸氨基酸2.泛肽给选择降解的蛋白质加以标记泛肽给选择降解的蛋白质加以标记泛肽泛肽 Ubiquitin 泛肽是一种泛肽是一种8.5KD的小分子蛋白质，的小分子蛋白质，因普遍存在于真核
5、细胞而得名。因普遍存在于真核细胞而得名。细胞内能有选择的降解细胞内能有选择的降解“过期蛋白过期蛋白”，而不影响细胞的正常功，而不影响细胞的正常功能？能？在蛋白质降解过程中，泛肽通过三步反应与被降解的蛋白质在蛋白质降解过程中，泛肽通过三步反应与被降解的蛋白质形成共价连接，从而使其激活。形成共价连接，从而使其激活。作用作用:降低异常蛋白和短寿命的蛋白质。降低异常蛋白和短寿命的蛋白质。溶酶体溶酶体氨基酸氨基酸3.机体对外源蛋白质的需要及消化作用机体对外源蛋白质的需要及消化作用消化管中各种蛋白酶：胰液中的蛋白酶和肠液中的肠激酶消化管中各种蛋白酶：胰液中的蛋白酶和肠液中的肠激酶 肽链内切酶、二肽酶、肽链
6、外切酶（氨肽酶和羧肽酶）肽链内切酶、二肽酶、肽链外切酶（氨肽酶和羧肽酶）胰蛋白酶原胰蛋白酶原肠激酶肠激酶胰蛋白酶胰蛋白酶糜蛋白酶原糜蛋白酶原糜蛋白酶糜蛋白酶弹性蛋白酶原弹性蛋白酶原弹性蛋白酶弹性蛋白酶羧基肽酶原羧基肽酶原A及及B羧基肽酶羧基肽酶A及及BH2NCHR1CONHCHR2NHCHR3CONHCHR4CONHCHR5CONHCHR6COOH氨氨基基肽肽酶酶内内肽肽酶酶羧羧基基肽肽酶酶小肠中的消化小肠中的消化不同蛋白酶之间功能上区别可能有什么不同蛋白酶之间功能上区别可能有什么？最终产物最终产物氨基酸氨基酸外切外切酶酶氨肽酶氨肽酶随机内切内切酶酶特定氨基酸间限制性内切限制性内切酶酶外切外切
7、酶酶羧肽酶羧肽酶二、氨基酸分解代谢二、氨基酸分解代谢AA的一般代谢途径的一般代谢途径：脱氨基产生：氨和脱氨基产生：氨和-酮酸；酮酸；脱羧基作用生成胺类物质；脱羧基作用生成胺类物质；转变为含氮化合物（嘌呤、嘧啶、血红素等）转变为含氮化合物（嘌呤、嘧啶、血红素等）RCOCOOHNH3胺胺RCH2NH2CO2酮酸酮酸氨氨脱氨基作用脱氨基作用脱羧基作用脱羧基作用2（一）脱氨基作用（一）脱氨基作用1.氧化脱氨基作用氧化脱氨基作用酶酶L-氨基酸氧化酶、氨基酸氧化酶、D-氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶L-L-谷氨酸脱氢酶的特点谷氨酸脱氢酶的特点 催化催化L-谷氨酸氧化脱氨生成谷氨酸氧化脱氨生成-酮戊二酸、酮戊二酸
8、、NH3和和NADH+H+以以NAD+或或NADP+为辅酶为辅酶 分布广泛，在肝、肾、脑等组织中酶活性强。分布广泛，在肝、肾、脑等组织中酶活性强。该酶是能使氨基酸直接脱去氨基的活力最强的酶，该酶是能使氨基酸直接脱去氨基的活力最强的酶，其与转氨酶协同作用是体内脱氨基的主要方式。其与转氨酶协同作用是体内脱氨基的主要方式。为变构酶：为变构酶：GTP和和ATP为变构抑制剂为变构抑制剂 GDP和和ADP为变构激活剂为变构激活剂非氧化脱氨基作用非氧化脱氨基作用(大多数在微生物体内进行大多数在微生物体内进行)还原脱氨基作用还原脱氨基作用(氢化酶氢化酶)水解脱氨基作用水解脱氨基作用(水解酶水解酶)脱水脱氨基作
9、用脱水脱氨基作用脱硫氢基脱氨基作用脱硫氢基脱氨基作用(脱硫氢基酶脱硫氢基酶)氧化氧化-还原脱氨基作用还原脱氨基作用氨基酸氨基酸+2H +2H 脂肪酸脂肪酸+氨氨氨基酸氨基酸+H+H2 2O O 羟酸羟酸+氨氨丝丝(苏苏)氨基酸氨基酸-H-H2 2O O 丙酮酸丙酮酸+氨氨L-L-半胱氨基酸半胱氨基酸-H-H2 2S S 丙酮酸丙酮酸+氨氨2 2氨基酸氨基酸+H+H2 2O O 酮酸酮酸+有机酸有机酸+氨氨氨基酸的脱酰胺基作用氨基酸的脱酰胺基作用谷氨酰胺酶谷氨酰胺酶谷氨酰胺谷氨酰胺 H H2 2O O 谷氨酸谷氨酸 NH NH3 3天冬酰胺天冬酰胺 H H2 2O O 天冬氨酸天冬氨酸 NH N
10、H3 3天冬酰胺酶天冬酰胺酶2.2.转氨基作用转氨基作用(氨基移换反应）氨基移换反应）v 分两步进行：分两步进行：1.L-氨基酸磷酸吡哆醛氨基酸磷酸吡哆醛-酮酸磷酸吡哆胺。酮酸磷酸吡哆胺。2.磷酸吡哆胺磷酸吡哆胺-酮戊二酸酮戊二酸 磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛 谷氨酸谷氨酸L-L-氨基酸氨基酸21酮酸酮酸酮酸酮酸氨基酸氨基酸21222转氨酶转氨酶辅基为磷酸吡哆醛辅基为磷酸吡哆醛CHO NH2OHCH3CHOCH2OPNCHO NH2 转氨酶的转氨酶的辅基辅基为为磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛，功，功用是携带氨基。用是携带氨基。转氨酶的辅基及作用机制转氨酶的辅基及作用机制赖赖氨氨酸酸转氨酶蛋白转氨酶蛋白磷酸吡哆醛
11、磷酸吡哆醛PLPPLP转氨酶的特点转氨酶的特点 催化催化氨基酸氨基酸和和-酮酸酮酸间进行间进行氨基和酮基的互换氨基和酮基的互换 体内存在着多种转氨酶，催化不同体内存在着多种转氨酶，催化不同AA与与 -酮酸的转氨基酮酸的转氨基作用，其中以催化作用，其中以催化L-谷氨酸与谷氨酸与-酮酸转氨基反应的转氨酶酮酸转氨基反应的转氨酶(谷丙转氨酶谷丙转氨酶GPT和谷草转氨酶和谷草转氨酶GOT)最为重要。最为重要。辅酶辅酶:VB6的磷酸酯的磷酸酯-磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛(Pyridoxal phosphate,PLP),作用是传递氨基作用是传递氨基 所催化的反应完全可逆，平衡常数近于所催化的反应完全可逆，平衡常
12、数近于1转氨作用的生理意义转氨作用的生理意义反应的实质是氨基在反应的实质是氨基在-氨基酸和酮酸的转移。氨基酸和酮酸的转移。生理意义：生理意义：既是氨基酸的分解代谢过程，也是体内某些非既是氨基酸的分解代谢过程，也是体内某些非必需必需AA合成的重要途径。合成的重要途径。只有只有Pro Thr Lys不能进行转氨基反应。不能进行转氨基反应。转氨酶转氨酶GPT：谷丙转氨酶（肝）：谷丙转氨酶（肝）+GPTCH3C=OCOO-COO-CH2CH2CHN+H3COO-COO-CH2CH2C=OCOO-CH3CHN+H3COO-丙氨酸丙氨酸+-酮戊二酸酮戊二酸 丙酮酸丙酮酸 谷氨酸谷氨酸 GOT：谷草转氨酶（
13、心）：谷草转氨酶（心）谷氨酸谷氨酸 草酰乙酸草酰乙酸-酮戊二酸酮戊二酸 天门冬氨酸天门冬氨酸+GOTCOO-CH2CHN+H3COO-COO-CH2C=OCOO-COO-CH2CH2CHN+H3COO-COO-CH2CH2C=OCOO-GPT和和GOT分布于各组织细胞内含量不同分布于各组织细胞内含量不同3.联合脱氨基作用联合脱氨基作用NAD(P)H+H+NH3L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶NAD(P)+H2O -氨基酸氨基酸 -酮酸酮酸-酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸转氨酶转氨酶体系体系1实验：实验：组织中的其它组织中的其它 L-L-氨基酸的脱氨作用缓慢。当氨基酸的脱氨作用缓慢。当加入少量的加入少
14、量的-酮戊二酸，则脱氨作用显著增加。酮戊二酸，则脱氨作用显著增加。v L-谷氨酸脱氢酶及谷谷氨酸脱氢酶及谷-某转氨酶的某转氨酶的活性强、分布广，是动物体活性强、分布广，是动物体内大部分氨基酸内大部分氨基酸脱氨脱氨的方式的方式v意义：体内氨基酸意义：体内氨基酸脱氨基的最重要脱氨基的最重要方式方式 体内合成体内合成非必需非必需氨基酸的主要途径氨基酸的主要途径腺嘌呤核苷酸循环腺嘌呤核苷酸循环v 在肌肉、脑等组织中，在肌肉、脑等组织中，L-L-谷氨酸脱氢酶的活力低，而腺苷酸谷氨酸脱氢酶的活力低，而腺苷酸脱氨酶的活力高。脱氨酶的活力高。v 实验证明脑组织细胞中的氨有实验证明脑组织细胞中的氨有 50%50
15、%是由该循环产生的是由该循环产生的。体系体系2腺苷酸代琥珀酸腺苷酸代琥珀酸延胡索酸延胡索酸AMP腺苷酸脱氨酶腺苷酸脱氨酶N裂合酶裂合酶（二）脱羧基作用（二）脱羧基作用 脱羧酶：脱羧酶：专一性高，只对专一性高，只对 L-L-氨基酸作用。氨基酸作用。辅酶是磷酸吡哆醛，辅酶是磷酸吡哆醛，组氨酸脱羧酶不需要辅酶。组氨酸脱羧酶不需要辅酶。CO2一级胺一级胺 -氨基酸氨基酸一些胺，具有重要的生理作用一些胺，具有重要的生理作用磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛一级胺一级胺三、氨基酸分解产物的代谢三、氨基酸分解产物的代谢（氨、胺、氨、胺、-酮酸）酮酸）（一）氨的代谢（一）氨的代谢氨中毒：氨中毒：若外环境
16、若外环境NHNH3 3大量进入细胞，或细胞内大量进入细胞，或细胞内NHNH3 3大量积累。大量积累。某些敏感器官（如神经、大脑）功能障碍。某些敏感器官（如神经、大脑）功能障碍。表现：语言障碍、视力模糊、昏迷、死亡。表现：语言障碍、视力模糊、昏迷、死亡。.1.氨基氮转运的一般途径氨基氮转运的一般途径(主要是肌肉)各组织各组织细胞细胞脱氨脱氨谷氨酸谷氨酸-酮戊二酸酮戊二酸谷谷氨氨酸酸肝脏肝脏(1)丙氨酸丙氨酸-葡萄糖循环葡萄糖循环(alanine-glucose cycle)概念：概念：丙氨酸和葡萄糖反复地在肌肉和肝之间进行氨的转运，丙氨酸和葡萄糖反复地在肌肉和肝之间进行氨的转运，这一途这一途径称
17、为径称为.生成生成Ala是是肌肉解氨毒和运输氨的方式肌肉解氨毒和运输氨的方式意义：意义：使肌肉中的氨以无毒的丙氨酸形式运输至肝，同时肝又为肌肉提使肌肉中的氨以无毒的丙氨酸形式运输至肝，同时肝又为肌肉提供了生成丙酮供了生成丙酮 酸的葡萄糖酸的葡萄糖.经济性高效（一举两得）经济性高效（一举两得）若血氨升高进入脑组织，可导致肝昏迷若血氨升高进入脑组织，可导致肝昏迷丙氨酸丙氨酸-葡萄糖循环葡萄糖循环AlaPyruvatePyruvate肝肌肉蛋白质氨基酸NH3Glu-KGGPAAla血液GAlaAla-KGPAGGluNH3尿素(2)谷氨酰胺谷氨酰胺Gln的运氨作用的运氨作用 它主要从脑、肌肉等组织向
18、肝或肾运氨它主要从脑、肌肉等组织向肝或肾运氨.Gln是是大脑等组织大脑等组织解氨毒和运氨的重要形式解氨毒和运氨的重要形式 通过通过Gln的合成与分解的合成与分解,在肝中释放在肝中释放NH3 中和固定酸：肾小管中和固定酸：肾小管Gln分解产生的分解产生的NH3 与与H+结合成结合成NH4+G Gl ln nG Gl lu u谷谷氨氨酰酰胺胺酶酶谷谷氨氨酰酰胺胺合合成成酶酶H H2 2O ON NH H3 3+P Pi iA AD DP PA AT TP PN N H H3 3C CO ON NH H2 2C CH H2 2C CH H2 2C CH HN NH H2 2C CO OO OH HC
19、 CO OO OH HC CH H2 2C CH H2 2C CH HN NH H2 2C CO OO OH HH2OCOO(CH2)2CHNH3COO+(CH2)2CHNH3COOCONH2+谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酸谷氨酸水解酶水解酶？脱氨脱氨植物体内贮存氨的重要形式植物体内贮存氨的重要形式谷氨酰胺和天冬酰胺不仅在解除氨毒和贮存氨方面起谷氨酰胺和天冬酰胺不仅在解除氨毒和贮存氨方面起重要作用，而且都是合成蛋白质的原料。重要作用，而且都是合成蛋白质的原料。天冬酰胺酶天冬酰胺酶H2O水生生物直接扩散脱氨水生生物直接扩散脱氨（NH3）哺乳、两栖动物排尿素哺乳、两栖动物排尿素直接排氨，毒性大，不消耗能量
20、；转化后排氨直接排氨，毒性大，不消耗能量；转化后排氨形式越复杂，越安全，但越耗能。形式越复杂，越安全，但越耗能。？体内水循环迅速，体内水循环迅速，NHNH3 3浓度低，扩散流失快，浓度低，扩散流失快，毒性小。毒性小。CONH2NH2？体内水循环较慢，体内水循环较慢，NHNH3 3浓度较高，需要消耗浓度较高，需要消耗能量使其转化为较简能量使其转化为较简单，低毒的尿素形式。单，低毒的尿素形式。2、氨基氮的排泄、氨基氮的排泄 各种生物根据安全、价廉的原则排氨各种生物根据安全、价廉的原则排氨NNNNOOO-鸟类、爬虫排尿酸鸟类、爬虫排尿酸均来自转均来自转氨氨不溶于水，不溶于水，毒性很小，毒性很小，合成
21、需要合成需要更多的能更多的能量。量。提问提问：为什么这类生物如此排氨？：为什么这类生物如此排氨？水循环太慢，水循环太慢，保留水分同时不中毒保留水分同时不中毒得付出高能量代价得付出高能量代价。(1)尿素尿素(urea)的生成的生成 Urea Biosynthesis实验：实验：n动物切除肝脏，输入氨基酸后，血氨浓度升高；动物切除肝脏，输入氨基酸后，血氨浓度升高；n动物保留肝脏、切除肾脏，输入氨基酸后，血中尿动物保留肝脏、切除肾脏，输入氨基酸后，血中尿素浓度升高；素浓度升高；n动物肝脏、肾脏同时切除，输入氨基酸后，血中尿动物肝脏、肾脏同时切除，输入氨基酸后，血中尿素含量较低，但血氨浓度升高；素含量
22、较低，但血氨浓度升高；结论：结论：肝脏肝脏是合成尿素的主要器官是合成尿素的主要器官1932,德国学者德国学者Hans Krebs提出尿素循环提出尿素循环(urea cycle)或鸟氨酸循环或鸟氨酸循环(ornithine cycle)最早被简明最早被简明NH2(CH2)3HCCOOHNH2NH(CH2)3HCCOOHNH2CONH2NH(CH2)3HCCOOHNH2CNHNH2鸟氨酸瓜氨酸精氨酸NH2CONH2尿素鸟氨酸瓜氨酸 精氨酸NH3CO2NH3+尿素H2OH2OH2O血液进入肾，由尿排出血液进入肾，由尿排出延胡索酸延胡索酸TCA草酰乙酸草酰乙酸氨甲酰磷酸合成酶氨甲酰磷酸合成酶鸟氨酸转氨
23、甲酰酶鸟氨酸转氨甲酰酶精氨酸琥珀酸合成酶精氨酸琥珀酸合成酶精氨琥珀酸酶精氨琥珀酸酶精氨酸酶精氨酸酶12345尿素循环尿素循环部位肝脏细胞谷氨酸谷氨酸酮戊二酸酮戊二酸NH4+CO22ADP+Pi+H+2ATPPi氨氨甲甲酰酰磷磷酸酸Pi鸟氨酸鸟氨酸延延胡胡索索酸酸精氨酸精氨酸鸟氨酸鸟氨酸瓜瓜氨氨酸酸瓜氨酸瓜氨酸转氨基转氨基氨氨精氨琥珀酸精氨琥珀酸ATPAMP+PPiH2OCONH2NH2氨基酸氨基酸（外来的或自身的）（外来的或自身的）-酮戊二酸酮戊二酸（转氨作用）（转氨作用）谷氨酸谷氨酸天冬氨酸天冬氨酸+CO2NH3H2O2ATP+H2NCOOP+2ADPPi氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸(Carba
24、mol phosphate)CPS-AGA 氨基甲酰磷酸的合成：氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸的合成：氨基甲酰磷酸合成酶 (carbamoyl phophate synthetase,CPS-)AGA）AGA）（N-乙酰谷氨酸N-乙酰谷氨酸CH3CONHCHCOOHCH2CH2COOH(N-acetyl glutamatic acid,AGA)Urea Biosynthesis-1氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶I的特点的特点n细胞定位：肝细胞线粒体细胞定位：肝细胞线粒体n催化底物：催化底物：NH3+CO2+2ATP+H2On产物：氨基甲酰磷酸产物：氨基甲酰磷酸n作用作用：先合成氨基甲酰磷
25、酸，再进一步合成：先合成氨基甲酰磷酸，再进一步合成 尿素尿素 而解氨毒而解氨毒n调节调节：N-乙酰谷氨酸（乙酰谷氨酸（AGA）为变构激活剂）为变构激活剂n意义意义：其活性可作为肝细胞分化程度的指标：其活性可作为肝细胞分化程度的指标NH2COOPNH2(CH2)3HCCOOHNH2鸟氨酸氨基甲酰磷酸+NH(CH2)3HCCOOHNH2CONH2瓜氨酸+H3PO4鸟氨酸氨基甲酰转移酶(Carbamol phosphate)(Ornithine)(Citrulline)瓜氨酸的合成瓜氨酸的合成Urea Biosynthesis-2Urea Biosynthesis-3精氨酸的合成精氨酸的合成NH(C
26、H2)3HCCOOHNH2CONH2瓜氨酸+COOHC HH2NCH2COOHNH(CH2)3HCCOOHNH2CNNH2精氨酸代琥珀酸CHCOOHCH2COOH精氨酸代琥珀酸合成酶ATPAMPPPiH2O天冬氨酸精氨酸代琥珀酸裂解酶NH(CH2)3HCCOOHNH2CNHNH2精氨酸+HCCHCOOHHOOC延胡索酸精氨酸水解生成尿素精氨酸水解生成尿素精氨酸酶NH(CH2)3HCCOOHNH2CNHNH2精氨酸+NH2CONH2尿素NH2(CH2)3HCCOOHNH2鸟氨酸+H2O(Arginine)(Urea)(Ornithine)Urea Biosynthesis-4鸟氨酸循环的小结鸟氨
27、酸循环的小结 合成尿素是体内氨的主要去路合成尿素是体内氨的主要去路（尿素是（尿素是AA代谢代谢 的主要终产物）的主要终产物）尿素分子中的尿素分子中的2个氮原子个氮原子，1个来自氨，另一个则来自个来自氨，另一个则来自天冬氨酸；天冬氨酸；C来自来自CO2 反应部位：反应部位：肝细胞的线粒体和胞液肝细胞的线粒体和胞液 合成合成1分子尿素需要分子尿素需要消耗消耗4个高能磷酸键个高能磷酸键 意义意义：解氨毒一：解氨毒一把有毒的把有毒的NH3转变成无毒的尿素转变成无毒的尿素 重要的酶重要的酶：精氨酸代琥珀酸合成酶（限速酶）氨基甲：精氨酸代琥珀酸合成酶（限速酶）氨基甲酰磷酸合成酶酰磷酸合成酶I（限速酶限速酶
28、 CPS-I）此循环与此循环与TCA的联系？的联系？NHNH4 4+CO+CO2 2+3ATP+3ATP+天冬氨酸天冬氨酸+2H+2H2 2O O 尿素尿素+2ADP+2Pi+AMP+PPi+2ADP+2Pi+AMP+PPi+延胡索酸延胡索酸（2）尿素合成的调节）尿素合成的调节食物食物Pr的影响：高的影响：高Pr膳食膳食尿素合成尿素合成CPS-I的调节：的调节：AGA为变构激活剂为变构激活剂 精氨酸为精氨酸为AGA 合成酶的激活剂合成酶的激活剂尿素合成酶系的调节：主要对精氨酸代尿素合成酶系的调节：主要对精氨酸代 琥珀酸合琥珀酸合成酶进行调节成酶进行调节植物体内也存在鸟氨酸循环的酶，但很少运转。
29、形成的尿植物体内也存在鸟氨酸循环的酶，但很少运转。形成的尿素并不排出体外，可在脲酶的作用下分解成素并不排出体外，可在脲酶的作用下分解成CO2和和NH3，再被重新利用。再被重新利用。高血氨症与氨中毒高血氨症与氨中毒血血 氨氨氨基酸氨基酸脱氨脱氨肠道肠道吸收吸收肾小管肾小管分泌分泌合成合成尿素尿素合成合成合成氨基酸等合成氨基酸等 含氮化合物含氮化合物铵盐铵盐生成生成排出排出合成合成谷氨酰胺谷氨酰胺高血氨症：高血氨症：肝功能严重损伤时，尿素合成发生障碍，肝功能严重损伤时，尿素合成发生障碍，血氨浓度升高，称为一血氨浓度升高，称为一高血氨症引起肝性脑病的生化机理高血氨症引起肝性脑病的生化机理：肝功能严重
30、受损肝功能严重受损尿素合成障碍尿素合成障碍高血氨症高血氨症 氨进入脑组织氨进入脑组织 合成合成Glu、Gln酸性酸性(直接伤脑直接伤脑)-酮戊二酸酮戊二酸T.A.C循环循环 脑组织脑组织ATP生成生成大脑功能紊乱大脑功能紊乱肝性脑病肝性脑病高血氨症与肝昏迷氨中毒高血氨症与肝昏迷氨中毒（二）胺的代谢（二）胺的代谢（三）（三）-酮酸的代谢酮酸的代谢(碳骨架的氧化碳骨架的氧化)v生成非必需氨基酸生成非必需氨基酸v转变成糖（生糖氨基酸）和酮（生成脂肪，生酮氨基酸）转变成糖（生糖氨基酸）和酮（生成脂肪，生酮氨基酸）v彻底氧化供能：进入彻底氧化供能：进入TCATCA(四四)CO)CO2 2的去路的去路 脱
31、羧形成的脱羧形成的COCO2 2直接排除直接排除，小部分走，小部分走TCATCA回补回补途径。途径。四、氨基酸碳骨架的氧化途径四、氨基酸碳骨架的氧化途径精氨酸精氨酸组氨酸组氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺脯氨酸脯氨酸丙氨酸丙氨酸苏氨酸苏氨酸甘氨酸甘氨酸半胱氨酸半胱氨酸丝氨酸丝氨酸丙酮酸丙酮酸1.乙酰乙酰CoA乙酰乙酰乙酰乙酰CoA苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸亮氨酸亮氨酸色氨酸色氨酸赖氨酸赖氨酸天冬氨酸天冬氨酸天冬酰胺天冬酰胺5.草酰乙酸草酰乙酸柠檬酸柠檬酸异柠檬酸异柠檬酸2.-酮戊二酸酮戊二酸3.琥珀酰琥珀酰CoA4.延胡索酸延胡索酸苹果酸苹果酸谷氨酸谷氨酸异亮氨酸异亮氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸缬氨酸缬氨酸苯丙
32、氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸乙酰乙酰CoA琥珀酸琥珀酸315页页五、生酮氨基酸和生糖氨基酸五、生酮氨基酸和生糖氨基酸来源来源 去路去路乙酰辅酶乙酰辅酶A葡萄糖经糖酵解葡萄糖经糖酵解 经三羧酸循环和呼吸链经三羧酸循环和呼吸链：CO2，H20，ATP经脂肪酸合成途径：经脂肪酸合成途径：变成脂肪酸变成脂肪酸转化并接受氨基：转化并接受氨基：变成氨基酸变成氨基酸可合成胆固醇、酮体可合成胆固醇、酮体氨基酸经氧化分解脱氨作用氨基酸经氧化分解脱氨作用脂肪酸经脂肪酸经降解循环降解循环乙酰辅酶乙酰辅酶A在代谢中的地位在代谢中的地位六、氨基酸衍生的其他重要物质六、氨基酸衍生的其他重要物质 v一碳单位的来源：甘、苏、丝、
33、组、甲硫氨酸等。一碳单位的来源：甘、苏、丝、组、甲硫氨酸等。v参与嘌呤和嘧啶的生物合成及参与嘌呤和嘧啶的生物合成及S-腺苷甲硫氨酸腺苷甲硫氨酸的生物合成，的生物合成，S-腺苷甲硫氨酸它是生物体各种化合物甲基化的甲基来源。腺苷甲硫氨酸它是生物体各种化合物甲基化的甲基来源。v一碳单位的转移靠一碳单位的转移靠四氢叶酸四氢叶酸(和和THF)，携带甲基的部位是在，携带甲基的部位是在N5，N10位上位上。THF 前体物为叶酸前体物为叶酸。(一一)氨基酸与一碳单位氨基酸与一碳单位-CH=NH H-C0-CH2OH-CH2-CH=-CH3 叶酸叶酸 四氢叶酸四氢叶酸二氢叶酸还原酶二氢叶酸还原酶？药物与对氨基苯
34、甲酸竟争，抑制？药物与对氨基苯甲酸竟争，抑制？合成？合成S-S-腺苷甲硫氨酸：腺苷甲硫氨酸：是大约是大约5050种不同甲基受体的供给者种不同甲基受体的供给者二氢叶酸二氢叶酸还原酶还原酶甲氧甲氧苄氨苄氨嘧啶嘧啶“增效剂增效剂”58710叶酸叶酸 谷氨酸谷氨酸 对氨基苯甲酸对氨基苯甲酸 四氢叶酸四氢叶酸(THFA或或FH4)人体所需叶酸来源人体所需叶酸来源于食物，细菌所需于食物，细菌所需叶酸靠自身合成。叶酸靠自身合成。N磺胺类药物与磺胺类药物与对氨基苯甲酸对氨基苯甲酸竟争抑制竟争抑制S-S-腺苷甲硫氨酸：腺苷甲硫氨酸：是大约是大约5050种不同甲基受体的供给者种不同甲基受体的供给者2H甲硫氨酸甲硫
35、氨酸高半胱氨酸高半胱氨酸(二二)氨基酸与生物活性物质氨基酸与生物活性物质 酪氨酸酪氨酸酪氨酸酶酪氨酸酶酪氨酸酶酪氨酸酶生物学作用：使皮、发形成黑色生物学作用：使皮、发形成黑色黑色素黑色素儿茶酚胺儿茶酚胺神经递质神经递质心脏、血管心脏、血管色氨酸色氨酸5-5-羟色氨羟色氨5-5-羟色氨酸羟色氨酸吲哚丙酮酸吲哚丙酮酸吲哚乙酸吲哚乙酸(神经递质神经递质)(植物生长激素植物生长激素)抑制作用神经递质抑制作用神经递质组氨酸组氨酸组胺组胺组氨酸脱羧酶组氨酸脱羧酶使血管舒张，使血管舒张，感觉神经递质感觉神经递质谷氨酸谷氨酸-氨基丁酸氨基丁酸 (GABA)氨基酸代谢概况（动物）氨基酸代谢概况（动物）组织蛋白质
36、组织蛋白质食物蛋白质食物蛋白质氨基酸库氨基酸库消化吸收消化吸收嘌呤，嘧啶、胺嘌呤，嘧啶、胺 卟啉，某些激素。卟啉，某些激素。酮酸酮酸酮体酮体 糖糖 脂类脂类 二氧化碳二氧化碳氨氨尿素尿素 其它其它含氮物含氮物 胺胺醛醛酸酸二氧化碳二氧化碳第二节第二节 氨基酸及其重要衍生物的生物合成氨基酸及其重要衍生物的生物合成一、各种氨基酸的合成一、各种氨基酸的合成 343360页页二、氨基酸重要衍生物的生物合成二、氨基酸重要衍生物的生物合成 363373页页三、氨基酸生物合成的调节三、氨基酸生物合成的调节(一一)通过终端产物对氨基酸生物合成的抑制通过终端产物对氨基酸生物合成的抑制 361362页页(二二)通
37、过酶生成量的改变调节氨基酸的生物合成通过酶生成量的改变调节氨基酸的生物合成 酶生成量的控制：酶生成量的控制：主要是通过有关酶编码基因的活性的改变主要是通过有关酶编码基因的活性的改变。阻遏酶：阻遏酶：能够受到细胞合成量的控制。它们的调控靠细胞对能够受到细胞合成量的控制。它们的调控靠细胞对 其合成速度的改变。其合成速度的改变。比变构调控缓慢比变构调控缓慢第三节第三节 蛋白质的生物合成及转运蛋白质的生物合成及转运一、蛋白质合成的分子基础一、蛋白质合成的分子基础二、翻译的步骤二、翻译的步骤三、翻译过程中三、翻译过程中GTP的作用的作用四、翻译过程中能跳跃式读码四、翻译过程中能跳跃式读码五、多核糖体五、
38、多核糖体六、蛋白质合成的抑制剂六、蛋白质合成的抑制剂七、蛋白质的运输及翻译后修饰七、蛋白质的运输及翻译后修饰 以以mRNA为直接模板，为直接模板，tRNA为氨基酸运为氨基酸运载体载体,，核蛋白体为装配场所，共同协调，核蛋白体为装配场所，共同协调完成蛋白质生物合成的过程。也就是把完成蛋白质生物合成的过程。也就是把mRNA的碱基排列顺序转译成多肽链中的碱基排列顺序转译成多肽链中氨基酸的排列顺序。氨基酸的排列顺序。遗传信息的传递遗传信息的传递A U G遗传密码遗传密码翻译过程通过密码来沟通翻译过程通过密码来沟通 密码子：密码子：mRNA从从5 3，每三个相邻的碱基形成，每三个相邻的碱基形成三联体，即
39、组成一个密码子。三联体，即组成一个密码子。(1961年年)遗传密码字典遗传密码字典 511页页DNA mRNA 蛋白质蛋白质转录转录翻译翻译读码框架：读码框架：每一个氨基酸可通过每一个氨基酸可通过mRNA上上3个核苷酸序列组成的个核苷酸序列组成的遗传密码来决定，这些密码以连续的方式连接，组成读码框架遗传密码来决定，这些密码以连续的方式连接，组成读码框架v终止密码子：终止密码子：UAGUAG、UGAUGA、UAAUAA为，只被肽链释放因子阅读；为，只被肽链释放因子阅读；起始密码子：起始密码子：AUG AUG，也是甲硫氨酸的密码子。，也是甲硫氨酸的密码子。v多数生物的密码是不重叠的。多数生物的密码
40、是不重叠的。v密码的简并性与同义密码：密码的简并性与同义密码：v密码子通用性和变异性：密码子通用性和变异性：v密码的防错系统：可使基因突变造成的危害降至最低程度。密码的防错系统：可使基因突变造成的危害降至最低程度。v密码的变偶性：密码的变偶性：mRNAmRNA上密码子专一性取决于前两位碱基，上密码子专一性取决于前两位碱基，且与且与tRNAtRNA上反密码子配对是严格的，第三位碱基上反密码子配对是严格的，第三位碱基“摆动碱摆动碱基基”可有一定的变动，此现象称。可有一定的变动，此现象称。513513页页遗传密码的基本特性遗传密码的基本特性密码子的摆动性密码子的摆动性一、蛋白质合成的分子基础一、蛋白
41、质合成的分子基础 mRNA、tRNA、核糖体、氨基酸、核糖体、氨基酸、GTP、ATP、非核糖体蛋白质非核糖体蛋白质(起始因子、延伸因子、释放因子等起始因子、延伸因子、释放因子等)、Mg2+、K+等。等。(一一)mRNA)mRNA是蛋白质合成的模板是蛋白质合成的模板 传递传递DNADNA上的信息、是一种不稳定的物质、分子大小不等。上的信息、是一种不稳定的物质、分子大小不等。真核生物真核生物mRNA5 5帽子帽子3AUGUAA读码框架读码框架核糖体识别部位核糖体识别部位原核生物原核生物mRNA53AUGAUGUAAUAA读码框架读码框架读码框架读码框架核糖体识别部位核糖体识别部位核糖体识别部位核糖
42、体识别部位SDSD序列：序列：在起始在起始AUGAUG序列上游序列上游1010个碱基左右的位置，含有一段富个碱基左右的位置，含有一段富含嘌呤碱基的序列，被称为含嘌呤碱基的序列，被称为。它能与细菌它能与细菌16S16S核糖体核糖体RNA3RNA3端的端的7 7个嘧啶碱基互补性的个嘧啶碱基互补性的 识别，以帮助从起始识别，以帮助从起始AUGAUG处开始翻译。处开始翻译。(二二)tRNA)tRNA转运活化的氨基酸至转运活化的氨基酸至mRNAmRNA模板上模板上3553Phe112312 3与多肽合成有关的位点：与多肽合成有关的位点：v3端端-CCA氨基酸接受位点氨基酸接受位点v识别氨酰识别氨酰-tR
43、NA合成酶位点合成酶位点v识别核糖体的位点识别核糖体的位点v反密码子反密码子(与密码子碱基互补与密码子碱基互补)书写：书写：tRNA Phe(三三)核糖体是蛋白质合成的工厂核糖体是蛋白质合成的工厂核糖体：大、小亚基组成核糖体：大、小亚基组成(蛋白质和蛋白质和rRNA)rRNA)DNA rRNA转录转录核糖体核糖体(ribosome)：蛋白质合成场所：蛋白质合成场所 有容纳有容纳mRNA的通道的通道 能结合起始、延长及终止因子等。能结合起始、延长及终止因子等。有有A位（位（acceptor site)和和P位位(donor site).有转肽酶活性，催化肽键形成有转肽酶活性，催化肽键形成 大亚基
44、上有延长因子依赖的大亚基上有延长因子依赖的GTP酶活性，酶活性，可为转肽提供能量。可为转肽提供能量。(四四)氨基酸、氨基酰氨基酸、氨基酰tRNA合成酶、多种蛋白因子合成酶、多种蛋白因子等等核糖体的功能核糖体的功能是合成蛋白质的机器是合成蛋白质的机器有两个有两个 tRNA的的 结合位点结合位点:肽酰结合位点（肽酰结合位点（P位）位）氨酰接受位（氨酰接受位（A位）位）二、翻译的步骤二、翻译的步骤(在细胞溶胶中进行在细胞溶胶中进行)(一一)氨基酸的激活氨基酸的激活(氨酰氨酰-tRNA-tRNA的形成的形成(准备准备)氨基酸氨基酸+ATP+tRNA +ATP+tRNA 氨酰氨酰-tRNA+tRNA+A
45、MP+PPiAMP+PPi氨基酰氨基酰tRNAtRNA合成酶合成酶氨基酰氨基酰tRNAtRNA合成酶：合成酶：v可识别一个特定的氨基酸和与此对应的可识别一个特定的氨基酸和与此对应的tRNAtRNA的特定部位。的特定部位。v能够纠正酰化的错误。能够纠正酰化的错误。(二二)在核糖体上合成蛋白质在核糖体上合成蛋白质(起始、延长及终止起始、延长及终止)原核生物原核生物甲硫氨酰甲硫氨酰tRNAtRNA合成酶：合成酶：v识别两种识别两种tRNA:tRNAtRNA:tRNAMetMet(肽链内部肽链内部Met)Met)、tRNAtRNAi ifMet fMet(起始起始Met)Met)1.起始起始(起始复合
46、物的形成起始复合物的形成)v 起始因子：起始因子：IF-3、IF-1、IF-2、v 核糖体小亚基核糖体小亚基v mRNA(原核生物原核生物SD序列序列)v fMet-tRNAifMet (甲酰甲硫氨酰甲酰甲硫氨酰-tRNA)v GTPv 核糖体大亚基核糖体大亚基fMetfMetfMetmRNAmRNA上的阅读方上的阅读方向向：是从是从mRNAmRNA的的55端向端向33端进行的端进行的。2.延长延长(三个步骤三个步骤)（1）进位）进位 三种延长因子三种延长因子(EF-Tu,、EF-Ts)GTP 氨基酸氨基酸tRNA-A位位(2)转肽转肽-肽键的形成肽键的形成在在核糖体转肽酶核糖体转肽酶作用下，
47、作用下，A位上形成了一个二肽酰位上形成了一个二肽酰tRNAThrfMetfMetfMet延伸的方向延伸的方向：从从N N端到端到C C端端（3）移位）移位移位因子移位因子EF-2、GTP和和Mg2+的参加的参加ThrfMetThrfMetCGCGAAv三种终止密码子：三种终止密码子：UAAUAA、UAGUAG、UGAUGAv释放因子：释放因子：RF1 RF1、RF2RF2、RF3(RF3(还不明确还不明确)(真核生物中只有一种释放因子真核生物中只有一种释放因子eRF)eRF)v释放因子都作用于释放因子都作用于A A位点：使位点：使转肽酶转肽酶活性变为水解酶活性活性变为水解酶活性。v核糖体在核糖
48、体在IF-3IF-3作用下，解离出大、作用下，解离出大、小亚基。小亚基。v核糖体循环：核糖体循环：多肽链在核糖体上的多肽链在核糖体上的合成过程又称。合成过程又称。3.终止终止三、翻译过程中三、翻译过程中GTP的作用的作用v每一分子氨酰每一分子氨酰-tRNA的形成需要两个高能磷酸基团的形成需要两个高能磷酸基团v 在延长在延长 过程中有一分子过程中有一分子GTP水解成水解成GDPv 在易位过程中又有一分子在易位过程中又有一分子GTP水解水解v翻译因子：属于翻译因子：属于G蛋白家族，都能结合并水解蛋白家族，都能结合并水解GTP，当与，当与GTP 结合后，这些蛋白被激活，当结合上水结合后，这些蛋白被激
49、活，当结合上水解来的解来的GDP后，就变成无活性的构象。后，就变成无活性的构象。四、翻译过程中能跳跃式读码四、翻译过程中能跳跃式读码(翻译跳跃翻译跳跃)五、多核糖体五、多核糖体 在一条在一条mRNA链上常结合有多个核糖体，呈串珠状链上常结合有多个核糖体，呈串珠状排列，同时进行多肽链的合成。排列，同时进行多肽链的合成。每个独立的核糖体都能合成一条完整的多肽链，因每个独立的核糖体都能合成一条完整的多肽链，因此从同一模板上同时能合成多条多肽链。可提高此从同一模板上同时能合成多条多肽链。可提高mRNA的利用率和蛋白质生物合成的速度。的利用率和蛋白质生物合成的速度。六、蛋白质合成的抑制剂六、蛋白质合成的
50、抑制剂嘌呤霉素对蛋白质合成的抑制作用机制：嘌呤霉素对蛋白质合成的抑制作用机制：ThrfMetThrfMet七、蛋白质的运输及翻译后修饰七、蛋白质的运输及翻译后修饰 信号肽：由起始编码信号肽：由起始编码AUG翻译出的甲硫氨酸逐个往羧基末翻译出的甲硫氨酸逐个往羧基末端延伸至端延伸至20肽左右的片断。肽左右的片断。(多位于多位于N端，也有的位于肽链端，也有的位于肽链中部中部)信号识别体信号识别体(SRP)：与信号肽结合。负责将新生肽、移至内：与信号肽结合。负责将新生肽、移至内质网质网(SRP受体停泊蛋白受体停泊蛋白)，进行加工。，进行加工。一些激素原前体转移到高尔集体中进行选择性酶促加工。一些激素原
