三蛋白質(zhì)代謝

1、(一一)蛋白質(zhì)的概念和生物學(xué)意義蛋白質(zhì)的概念和生物學(xué)意義1、概念：、概念： 是由許多不同的是由許多不同的-氨基酸氨基酸按一定的序列按一定的序列通過通過酰胺鍵（肽鍵）酰胺鍵（肽鍵）縮合而成的，具有較穩(wěn)定的縮合而成的，具有較穩(wěn)定的構(gòu)象構(gòu)象并具有一定生物功能的大分子。并具有一定生物功能的大分子。酶（生物催化劑）酶（生物催化劑）運(yùn)輸（血紅蛋白）運(yùn)輸（血紅蛋白） 運(yùn)動(dòng)（肌蛋白）運(yùn)動(dòng)（肌蛋白）抗體（球蛋白）抗體（球蛋白）細(xì)胞膜的通透性（載體蛋白）細(xì)胞膜的通透性（載體蛋白）生物體的組成成分生物體的組成成分（二）蛋白質(zhì)的元素組成（二）蛋白質(zhì)的元素組成C C（505055%55%）H H（6 68%8%）O O

2、（202023%23%）N N（151518%18%） S S（0 04%4%）（三）蛋白質(zhì)的氨基酸組成（三）蛋白質(zhì)的氨基酸組成氨基酸氨基酸(AA)(AA) :蛋白質(zhì)的基本組成單位。所有蛋蛋白質(zhì)的基本組成單位。所有蛋白質(zhì)都由白質(zhì)都由20種種標(biāo)準(zhǔn)氨基酸組成。標(biāo)準(zhǔn)氨基酸組成。1 1、氨基酸的結(jié)構(gòu)通式：、氨基酸的結(jié)構(gòu)通式： H2NCRCOOHH2020種種側(cè)鏈側(cè)鏈R基種類基種類 脂肪脂肪族族化學(xué)組成化學(xué)組成 芳香族芳香族 雜環(huán)族雜環(huán)族 非極性側(cè)鏈非極性側(cè)鏈R基極性基極性 不帶電荷極性側(cè)鏈不帶電荷極性側(cè)鏈 帶正電荷的極性側(cè)鏈帶正電荷的極性側(cè)鏈 帶負(fù)電荷的極性側(cè)鏈帶負(fù)電荷的極性側(cè)鏈2 2、氨基酸的分類：

3、、氨基酸的分類： 不帶電形式不帶電形式 H2NCHCOOHR +H3NCHCOO-R兩性離子形式兩性離子形式3、氨基酸的酸堿性質(zhì)、氨基酸的酸堿性質(zhì)酸堿基團(tuán)酸堿基團(tuán) +H3NCHCOO-R兩性離子形式兩性離子形式（兼性離子）（兼性離子）溶液環(huán)境對(duì)氨基酸解離的影響溶液環(huán)境對(duì)氨基酸解離的影響酸性環(huán)境酸性環(huán)境堿性環(huán)境堿性環(huán)境氨基酸的等電點(diǎn)氨基酸的等電點(diǎn) H3NCHCOOHR+在酸性溶液中在酸性溶液中的氨基酸的氨基酸（pHpI）H3NCHCOO-R+在晶體狀態(tài)在晶體狀態(tài)或水溶液中或水溶液中的氨基酸的氨基酸（pH=pI）H2NCHCOO-R在堿性溶液在堿性溶液中的氨基酸中的氨基酸（pHpI） 當(dāng)氨基酸分子

4、的正負(fù)電荷數(shù)相等即凈電荷為零時(shí)，當(dāng)氨基酸分子的正負(fù)電荷數(shù)相等即凈電荷為零時(shí)，溶液的溶液的pHpH值稱為該氨基酸的等電點(diǎn)值稱為該氨基酸的等電點(diǎn)(pI)(pI) 氨基酸等電點(diǎn)的確定氨基酸等電點(diǎn)的確定1）酸堿滴定（滴定曲線）酸堿滴定（滴定曲線）2）根據(jù)）根據(jù)pK值（該基團(tuán)在此值（該基團(tuán)在此pH一半解離）計(jì)算：一半解離）計(jì)算：等電點(diǎn)等于兩性離子兩側(cè)等電點(diǎn)等于兩性離子兩側(cè)pK值的算術(shù)平均數(shù)。值的算術(shù)平均數(shù)。pI = pK1+pK22or（ pI = ）pK2+pK32蛋白質(zhì)合成結(jié)構(gòu)圖蛋白質(zhì)合成結(jié)構(gòu)圖（1 1）rRNArRNA 與蛋白質(zhì)構(gòu)成核糖體與蛋白質(zhì)構(gòu)成核糖體蛋白質(zhì)合成蛋白質(zhì)合成“工廠工廠” 核糖體的

5、基本功能核糖體的基本功能結(jié)合結(jié)合mRNAmRNA，在，在mRNAmRNA上選擇適當(dāng)?shù)膮^(qū)域開始翻譯上選擇適當(dāng)?shù)膮^(qū)域開始翻譯密碼子（密碼子（mRNAmRNA）和反密碼子（）和反密碼子（tRNAtRNA）的正確配對(duì)）的正確配對(duì)肽鍵的形成肽鍵的形成l（2） tRNA及反密碼子及反密碼子 結(jié)合氨基酸：結(jié)合氨基酸：一種氨基酸一種氨基酸有幾種有幾種tRNAtRNA攜帶，結(jié)合攜帶，結(jié)合需要需要ATPATP供能供能, ,氨基酸結(jié)氨基酸結(jié)合在合在tRNA3-CCAtRNA3-CCA的位置。的位置。 反密碼子：反密碼子：每種每種tRNAtRNA的反的反密碼子，決定了所帶氨密碼子，決定了所帶氨基酸能準(zhǔn)確的在基酸能準(zhǔn)確

6、的在mRNAmRNA上上對(duì)號(hào)入座對(duì)號(hào)入座 。擺動(dòng)配對(duì)擺動(dòng)配對(duì):反密碼子與反密碼子與mRNAmRNA的第三個(gè)核苷酸配對(duì)時(shí)，的第三個(gè)核苷酸配對(duì)時(shí)，不嚴(yán)格遵從堿基配對(duì)原不嚴(yán)格遵從堿基配對(duì)原則則 U A UmRNA35擺動(dòng)配對(duì)擺動(dòng)配對(duì)ACU天冬天冬氨酸氨酸AUG 異亮異亮氨酸氨酸 反密碼子反密碼子特點(diǎn)：一種特點(diǎn)：一種tRNA只能攜帶一種氨基酸只能攜帶一種氨基酸 一種氨基酸有多種一種氨基酸有多種tRNAtRNA攜帶攜帶轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)AUC 甲硫甲硫氨酸氨酸C AG 半胱半胱氨酸氨酸（3）mRNA與遺傳密碼與遺傳密碼(密碼子密碼子): mRNA上決定一個(gè)氨基酸的上決定一個(gè)氨基酸的3個(gè)相鄰的堿基組成。個(gè)相鄰的堿基

7、組成。mRNA:U A U C G U C A C G C C G G A G A A A G C酪氨酸酪氨酸精氨酸精氨酸 組氨酸組氨酸 丙氨酸丙氨酸絲氨酸絲氨酸甘氨酸甘氨酸 谷氨酸谷氨酸蛋白質(zhì)蛋白質(zhì):密碼子種類密碼子種類: 43=64種種特點(diǎn)特點(diǎn):一種密碼子只能決定一種氨基酸一種密碼子只能決定一種氨基酸一種氨基酸可以由多種密碼子決定一種氨基酸可以由多種密碼子決定決定氨基酸的密碼子種類決定氨基酸的密碼子種類: 43=64-3=61種種 蛋白質(zhì)合成時(shí)，蛋白質(zhì)合成時(shí)，mRNAmRNA結(jié)合于核糖體小亞基上，大結(jié)合于核糖體小亞基上，大亞基結(jié)合帶氨基酸的亞基結(jié)合帶氨基酸的tRNAtRNA，tRNAtRN

8、A的反密碼子與的反密碼子與mRNAmRNA密密碼子配對(duì)，碼子配對(duì)，ATPATP供能，合成蛋白質(zhì)。供能，合成蛋白質(zhì)。l 以以mRNAmRNA為模板，氨基酸經(jīng)活化獲得的氨酰為模板，氨基酸經(jīng)活化獲得的氨酰tRNAtRNA為原料，為原料，GTPGTP、ATPATP供能，在核糖體中完成供能，在核糖體中完成。DNA （基因）（基因）mRNA （信使（信使RNA）轉(zhuǎn)錄（細(xì)胞核內(nèi)）轉(zhuǎn)錄（細(xì)胞核內(nèi)）蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) （表現(xiàn)生物性狀）（表現(xiàn)生物性狀）翻譯（核糖體上）翻譯（核糖體上）傳遞傳遞遺傳信息遺傳信息攜帶攜帶遺傳信息遺傳信息表達(dá)表達(dá)遺傳信息遺傳信息（1）轉(zhuǎn)錄）轉(zhuǎn)錄:GAGAACTCTCTAGT轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄GUAGAA

9、C模板鏈模板鏈AGACTTAACCGTTCTGAATTGGCA轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄UCUGAAUUGGCA DNA(基因）基因） mRNA(信使信使RNA) 在細(xì)胞核內(nèi)，以在細(xì)胞核內(nèi)，以DNA的一條鏈為模板，按照堿基互的一條鏈為模板，按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，合成一條信使補(bǔ)配對(duì)原則，合成一條信使RNA的過程叫轉(zhuǎn)錄。的過程叫轉(zhuǎn)錄。 場(chǎng)所：細(xì)胞核內(nèi)場(chǎng)所：細(xì)胞核內(nèi) 原料：核內(nèi)游離的核糖核苷酸原料：核內(nèi)游離的核糖核苷酸 模板：模板：DNA的一條鏈的一條鏈 原則：堿基互補(bǔ)配對(duì)原則：堿基互補(bǔ)配對(duì)模板鏈模板鏈 酶：解旋酶、酶：解旋酶、RNA聚合酶聚合酶 能量：能量：ATP 結(jié)果：形成一條結(jié)果：形成一條mRNA （含有遺傳信

10、息）（含有遺傳信息）（2）翻譯）翻譯: mRNA與蛋白質(zhì)的共性與蛋白質(zhì)的共性:蛋白質(zhì)蛋白質(zhì):mRNA:共性共性: 都是由基本單位組成都是由基本單位組成,呈呈 “線性排列線性排列” 概念概念:在細(xì)胞質(zhì)中的核糖體上在細(xì)胞質(zhì)中的核糖體上,以以mRNA為模板為模板,合成具合成具 有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過程。有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過程。氨基酸的活化氨基酸的活化第一步反應(yīng)第一步反應(yīng)氨基酸氨基酸 ATPE 氨基酰氨基酰-AMP-E PPi第二步反應(yīng)第二步反應(yīng)氨基酰氨基酰-AMP-E tRNA 氨基酰氨基酰-tRNA AMP E 氨基酸氨基酸 + ATP + tRNA + H+ ATP + tRNA

11、+ H2 2O O 氨基酰氨基酰-tRNA -tRNA 合成酶（合成酶（2020多種）多種） 氨基酰氨基酰-tRNA + AMP + PPi-tRNA + AMP + PPil每一種氨基酸至少有一種對(duì)應(yīng)的氨基酰每一種氨基酸至少有一種對(duì)應(yīng)的氨基酰-tRNA -tRNA 合成合成酶。它既催化氨基酸與酶。它既催化氨基酸與 ATP ATP 的作用的作用, , 也催化氨基酰也催化氨基?；D(zhuǎn)移到基轉(zhuǎn)移到 tRNAtRNA。l氨基酰氨基酰-tRNA -tRNA 合成酶具有高度的專一性。合成酶具有高度的專一性。 每一種氨每一種氨基?；?tRNA -tRNA 合成酶只能識(shí)別一種相應(yīng)的合成酶只能識(shí)別一種相應(yīng)的

12、tRNAtRNA。 ltRNA tRNA 分子能接受相應(yīng)的氨基酸分子能接受相應(yīng)的氨基酸, , 決定于它特有的堿決定于它特有的堿基順序基順序, , 而這種堿基順序能夠被氨基酰而這種堿基順序能夠被氨基酰-tRNA -tRNA 合成合成酶所識(shí)別。酶所識(shí)別。l氨基酰氨基酰-tRNA-tRNA通過反密碼臂上的三聯(lián)體反密碼通過反密碼臂上的三聯(lián)體反密碼子識(shí)別子識(shí)別mRNAmRNA上相應(yīng)的遺傳密碼，并將所攜帶的上相應(yīng)的遺傳密碼，并將所攜帶的氨基酸按氨基酸按mRNAmRNA遺傳密碼的順序安置在特定的位遺傳密碼的順序安置在特定的位置，最后在核糖體中合成肽鏈。置，最后在核糖體中合成肽鏈。l肽鏈合成方向肽鏈合成方向N

13、 CN Cl以以mRNAmRNA的的5-35-3方向閱讀遺傳密碼方向閱讀遺傳密碼l該合成過程是一個(gè)耗能過程該合成過程是一個(gè)耗能過程1 1、氮平衡、氮平衡 (1) (1) 氮的總平衡：攝入氮氮的總平衡：攝入氮 = = 排出氮（成年人）排出氮（成年人） (2) (2) 氮的正平衡：攝入氮排出氮（兒童）氮的正平衡：攝入氮排出氮（兒童） (3) (3) 氮的負(fù)平衡：攝入氮排出氮氮的負(fù)平衡：攝入氮排出氮 2、蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價(jià)值蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價(jià)值必需氨基酸：必需氨基酸：不能合成，必須由食物供給。（纈氨酸、不能合成，必須由食物供給。（纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、蘇氨酸、賴氨酸、色氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、蘇氨酸、賴氨酸、色氨酸、苯丙氨酸和甲硫氨酸）苯丙氨酸和甲硫氨酸） 非必需氨基酸：非必需氨基酸：人體內(nèi)能合成。人體內(nèi)能合成。 l胃中的消化胃中的消化 胃蛋白酶（胃蛋白酶（pH=1.5pH=1.52.52.5）l小腸中的消化小腸中的消化 胰蛋白酶、腸肽酶胰蛋白酶、腸肽酶a. a. 再合成再合成AAAAb. b. 成酰