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1、蛋白质代谢 第1页，此课件共98页哦第一节第一节 蛋白质的营养作用蛋白质的营养作用第2页，此课件共98页哦总氮平衡：摄入氮总氮平衡：摄入氮=排出氮，即蛋白质分解与合排出氮，即蛋白质分解与合成处于平衡，如成人；成处于平衡，如成人；正氮平衡：摄入氮正氮平衡：摄入氮 排出氮，即蛋白质合成量多排出氮，即蛋白质合成量多于分解量，如儿童、孕妇；于分解量，如儿童、孕妇；u氮平衡食物摄入氮食物摄入氮-(-(尿氮尿氮+粪氮粪氮)，可反映体内蛋白质可反映体内蛋白质合成与分解的动态关系合成与分解的动态关系负氮平衡：摄入氮负氮平衡：摄入氮 排出氮，即蛋白质分解量排出氮，即蛋白质分解量多于合成量，如饥饿、消耗性疾病多于
2、合成量，如饥饿、消耗性疾病 第3页，此课件共98页哦u蛋白质的每日需要量成人每日最低需要量成人每日最低需要量:30:3050g/d50g/d我国营养学会推荐的成人每日需要量我国营养学会推荐的成人每日需要量:80g/d 80g/d 第4页，此课件共98页哦 蛋白质的营养价值取决于其含必需氨基酸种类及蛋白质的营养价值取决于其含必需氨基酸种类及含量的多少含量的多少必需氨基酸：机体不能合成的氨基酸，必需从食物必需氨基酸：机体不能合成的氨基酸，必需从食物中摄取。中摄取。非必需氨基酸：体内可合成的氨基酸非必需氨基酸：体内可合成的氨基酸半必需氨基酸：婴幼儿时期合成量不能满足需半必需氨基酸：婴幼儿时期合成量不
3、能满足需要，有两种：组氨酸和精氨酸。要，有两种：组氨酸和精氨酸。u蛋白质的营养价值第5页，此课件共98页哦u脱氨基作用u脱羧基作用u多胺的生成第二节第二节 氨基酸的分解代谢氨基酸的分解代谢第6页，此课件共98页哦食物蛋白食物蛋白消化吸收消化吸收体内合成体内合成（非必需（非必需氨基酸氨基酸 ）蛋白质（蛋白质（主主）合成合成酮体酮体氧化供能氧化供能糖糖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)1g/d)氨氨基基酸酸代代谢谢库库分解分解脱氨脱氨-酮酸酮酸（生成尿素）（生成尿素）组织蛋白质组织蛋白质分解分解氨基酸代谢概况第7页，此课件共98页哦u脱氨基作用氨基酸
4、失去氨基的作用叫脱氨基作用。脱氨基酸失去氨基的作用叫脱氨基作用。脱氨基作用包括：氨基作用包括：氧化脱氨基作用氧化脱氨基作用转氨基作用转氨基作用联合脱氨基作用联合脱氨基作用脱酰胺作用脱酰胺作用第8页，此课件共98页哦氧化脱氨基作用氧化脱氨基作用定义：定义：-AA-AA在酶的作用下，氧化生成在酶的作用下，氧化生成-酮酮 酸，同时消耗氧并产生氨的过程。酸，同时消耗氧并产生氨的过程。反应通式：反应通式：HNH2R-C-COOH-+O2+H2OR-C-COOH+H2O2+NH3AAAA氧化酶氧化酶OHNH2R-C-COOH-AAAA氧化酶氧化酶R-C-COO-NH2H2OR-C-COOHO+NH3FP
5、FPH2FPH2+O2FP+H2O2第9页，此课件共98页哦亚氨基酸亚氨基酸氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶 2H-酮酸酮酸+H2O+NH3氨基酸氨基酸特点：有氨生成特点：有氨生成氧化脱氨基作用氧化脱氨基作用第10页，此课件共98页哦L-L-氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶（活性低，分布于肝及肾脏，（活性低，分布于肝及肾脏，辅基为辅基为FMNFMN）D-D-氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶（活性强，但体内（活性强，但体内D-D-氨基酸少，氨基酸少，辅基辅基为为FADFAD）L-L-谷谷氨酸脱氢酶氨酸脱氢酶1 1）活性强，分布于肝、肾及脑组织）活性强，分布于肝、肾及脑组织2 2）为变构酶，受）为变构酶，受ATPATP、
6、ADPADP等调节，辅酶为等调节，辅酶为NADNAD+或或NADPNADP+3 3）专一性强，只作用于谷氨酸，催）专一性强，只作用于谷氨酸，催化的反应可逆化的反应可逆氨基酸氧化脱氨的主要酶：氨基酸氧化脱氨的主要酶：氧化脱氨基作用氧化脱氨基作用第11页，此课件共98页哦+H2O_H2O+NH3 -酮戊二酸酮戊二酸L-L-谷氨酸谷氨酸L-L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶 NAD+NADH+H+L-谷氨酸脱氢酶：第12页，此课件共98页哦指指-AA-AA和酮酸之间氨基的转移作用，和酮酸之间氨基的转移作用，-AA-AA的的-氨基借助转氨酶的催化作用转移到酮酸氨基借助转氨酶的催化作用转移到酮酸的酮基上，结果
7、原来的的酮基上，结果原来的AAAA生成相应的酮酸，生成相应的酮酸，而原来的酮酸则形成相应的氨基酸。而原来的酮酸则形成相应的氨基酸。转氨基作用转氨基作用第13页，此课件共98页哦+转氨酶转氨酶磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛+（辅基）（辅基）第14页，此课件共98页哦AAR1-酮酸酮酸R2P-吡哆醛吡哆醛醛亚胺醛亚胺酮亚胺酮亚胺AAR2-酮酸酮酸R1 草酰乙酸草酰乙酸 +谷氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸+丙酮酸丙酮酸-酮戊二酸酮戊二酸 +丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸+-酮戊二酸酮戊二酸 第15页，此课件共98页哦（除（除Lys、Thr）Glu-KetPyrAlaGPTGlu-KetOAAAspGOT第16页，此课件
8、共98页哦特点特点生理意义生理意义只有氨基的转移，没有氨的生成只有氨基的转移，没有氨的生成催化的反应可逆催化的反应可逆其辅酶都是磷酸吡哆醛其辅酶都是磷酸吡哆醛是体内合成非必氨基酸的重要途径，也是联系糖代谢是体内合成非必氨基酸的重要途径，也是联系糖代谢与氨基酸代谢的桥梁。与氨基酸代谢的桥梁。接受氨基的主要酮酸有：丙酮酸接受氨基的主要酮酸有：丙酮酸 -酮戊二酸酮戊二酸 草酰草酰乙酸乙酸第17页，此课件共98页哦 丙氨酸氨基转移酶丙氨酸氨基转移酶(ALT)，又称谷丙转氨酶，又称谷丙转氨酶(GPT)临床意义：急性肝炎患者血清临床意义：急性肝炎患者血清ALTALT升高升高 天冬氨酸氨基转移酶天冬氨酸氨基
9、转移酶(AST)又称谷草转氨酶又称谷草转氨酶(GOT)临床意义：心肌梗患者血清临床意义：心肌梗患者血清ASTAST升高升高ALT谷氨酸谷氨酸 +丙酮酸丙酮酸 -酮戊二酸酮戊二酸 +丙氨酸丙氨酸AST谷氨酸谷氨酸 +草酰乙酸草酰乙酸 -酮戊二酸酮戊二酸 +天冬氨酸天冬氨酸重要的转氨酶重要的转氨酶第18页，此课件共98页哦联合脱氨基（动物组织主要采取的方式）联合脱氨基（动物组织主要采取的方式）AAAA的的-NH3-NH3借助转氨转移到借助转氨转移到-酮戊二酸上，生成酮戊二酸上，生成相应的相应的-酮酸和谷酮酸和谷AAAA。谷谷AAAA在谷在谷AAAA脱氢酶下脱脱氢酶下脱NH3 NH3，生成，生成-酮
10、戊二酸酮戊二酸和和NH3NH3-AA-酮酸酮酸转氨酶转氨酶-酮戊二酸酮戊二酸谷谷AANAD(P)+NAD(P)H+H+谷谷AA脱氢酶脱氢酶第19页，此课件共98页哦转氨酶转氨酶-酮酸酮酸-酮戊二酮戊二酸酸氨基酸氨基酸谷氨酸谷氨酸+NAD+谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶+NADH+H+第20页，此课件共98页哦氨基酸的脱酰胺作用氨基酸的脱酰胺作用 CH2-CONH2CH2-CHNH3+COO-+H2OCH2-COO-CH2-CHNH3+COO-+NH3谷氨酰胺酶谷氨酰胺酶CH2-CONH2CHNH3+COO-+H2O天冬酰胺酶天冬酰胺酶CH2-COO-CHNH3+COO-+NH3上述两种酶广泛存在于微
11、生物、动物、植物中，有相当高的上述两种酶广泛存在于微生物、动物、植物中，有相当高的专一性专一性。第21页，此课件共98页哦来源：来源：氨基酸脱氨、肾脏产生的氨、胺的氧氨基酸脱氨、肾脏产生的氨、胺的氧化化氨的代谢氨的代谢第22页，此课件共98页哦排氨生物：排氨生物：NH3NH3转变成酰胺（转变成酰胺（GlnGln），运到），运到排泄部位后再分解。（原生动物、线虫和排泄部位后再分解。（原生动物、线虫和鱼类）鱼类）以尿酸排出：以尿酸排出：将将NH3NH3转变为溶解度较小转变为溶解度较小的尿酸排出。通过消耗大量能量而保存的尿酸排出。通过消耗大量能量而保存体内水分。（陆生爬虫及鸟类）体内水分。（陆生爬虫
12、及鸟类）以尿素排出：以尿素排出：经尿素循环（肝脏）将经尿素循环（肝脏）将NH3NH3转变为尿素而排出。（哺乳动物）转变为尿素而排出。（哺乳动物）重新利用合成重新利用合成AAAA：合成酰胺合成酰胺（高等植物中）（高等植物中）嘧啶环的合成嘧啶环的合成（核酸代谢）（核酸代谢）去路去路第23页，此课件共98页哦尿素生成的主要器官：肝脏尿素生成的主要器官：肝脏瓜氨酸瓜氨酸精氨酸酶精氨酸酶尿素尿素鸟氨酸鸟氨酸NH3+CO2精氨酸精氨酸NH3 2 2分子氨与分子氨与1 1分子分子COCO2 2结结合生成合生成1 1分分子尿素及子尿素及1 1分子水分子水尿素的生成尿素的生成尿素生成的鸟氨酸循环尿素生成的鸟氨酸
13、循环第24页，此课件共98页哦尿素的合成第25页，此课件共98页哦NH3+CO2+H2O氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸2ATP2ADP+PiN-N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸鸟鸟氨酸氨酸Pi瓜氨酸瓜氨酸瓜氨酸瓜氨酸尿素尿素鸟鸟氨酸氨酸H2OATPAMP+PPi天冬氨酸天冬氨酸精氨酸精氨酸延胡索酸延胡索酸苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸谷氨酸谷氨酸-酮戊二酸酮戊二酸Aa-酮酸酮酸线粒体线粒体胞液胞液第26页，此课件共98页哦1)1)主要器官：主要器官：肝脏肝脏 COCO2 2 2NH2NH3 3（其中（其中1 1分子来自于天冬氨酸）分子来自于天冬氨酸）3 3个个ATPATP的的4 4
14、个高能磷酸键个高能磷酸键2)2)原料：合成原料：合成1 1分子尿素需：分子尿素需：尿素合成小结尿素合成小结:第27页，此课件共98页哦血氨正常参考值：血氨正常参考值：5.545.546565 mol/Lmol/L引起高血氨症主要原因：肝功能严重损伤，尿素引起高血氨症主要原因：肝功能严重损伤，尿素合成障碍合成障碍机制：脑中氨升高，消耗机制：脑中氨升高，消耗-酮戊二酸（转变为谷酮戊二酸（转变为谷氨酸），使三羧酸循环减弱，氨酸），使三羧酸循环减弱，ATPATP合成减少，引合成减少，引起大脑功能障碍，严重时昏迷。起大脑功能障碍，严重时昏迷。降低血氨的措施降低血氨的措施:限制蛋白进食量给于肠道抑菌限制蛋
15、白进食量给于肠道抑菌药物药物 给予谷氨酸使其与氨结合为谷氨酰胺给予谷氨酸使其与氨结合为谷氨酰胺高血氨症与肝昏迷高血氨症与肝昏迷第28页，此课件共98页哦各种动物氨基氮的排泄方式动物动物氨基氮排泄方式氨基氮排泄方式人、哺乳动物、两栖动物人、哺乳动物、两栖动物尿素尿素鸟类鸟类尿酸尿酸大多数鱼类大多数鱼类氨氨少数鱼类少数鱼类三甲氨三甲氨第29页，此课件共98页哦生理意义：是体内氨的主要去路，解氨毒的重生理意义：是体内氨的主要去路，解氨毒的重要途径。要途径。总反应方程式：总反应方程式：2NH2NH3 3+CO+CO2 2+3ATP+H3ATP+H2 2O O尿素尿素 +2ADP+AMP+2Pi+PPi
16、+2ADP+AMP+2Pi+PPi第30页，此课件共98页哦u脱 羧 基 作 用 R1 COOH H-C-NH2-H R2O=C-+AA胺类化合物胺类化合物脱羧酶脱羧酶（辅酶为磷酸吡哆醛）（辅酶为磷酸吡哆醛）磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛 R1 COOH H-C-N=C-H-R2醛亚胺醛亚胺+H2O R1 H H-C-N=C-H-R2CO2H2O H R2O=C-+R1 H H-C-NH2-专一性强专一性强第31页，此课件共98页哦L-L-谷氨酸脱羧酶谷氨酸脱羧酶 CO2功能：功能：为一种抑制性神经递质，对中枢神经为一种抑制性神经递质，对中枢神经 系统有抑制作用。系统有抑制作用。GABAGABAL-谷氨
17、酸谷氨酸脱羧生成谷氨酸脱羧生成-氨基丁酸（氨基丁酸（GABAGABA）第32页，此课件共98页哦 CO2组氨酸脱羧酶组氨酸脱羧酶组胺L-组氨酸组氨酸的脱羧基生成组胺组氨酸的脱羧基生成组胺功能：功能：扩张血管、降低血压扩张血管、降低血压 刺激胃酸分泌、刺激胃酸分泌、感觉神经递质，与外周神经感觉神经递质，与外周神经的感觉与传递有关的感觉与传递有关第33页，此课件共98页哦功能：功能：脑中的脑中的5-HT5-HT是一种抑制性神经递质是一种抑制性神经递质 外周组织的外周组织的5-HT5-HT有收缩血管的作用有收缩血管的作用 CO25-HT5-HT羟化、羟化、脱羧酶脱羧酶5-HT色氨酸色氨酸脱羧基生成色
18、氨酸脱羧基生成3,5-3,5-羟色胺（羟色胺（5-HT5-HT）HO-第34页，此课件共98页哦 CO2功能：功能：结合胆汁酸的重要组成成分结合胆汁酸的重要组成成分L-半胱氨酸牛磺酸磺酸丙氨酸3（O）半胱氨酸脱羧并氧化生成牛磺酸半胱氨酸脱羧并氧化生成牛磺酸磺酸丙氨磺酸丙氨酸脱羧酶酸脱羧酶第35页，此课件共98页哦腐胺：鸟氨酸脱氨产物腐胺：鸟氨酸脱氨产物精胺精胺:精氨酸脱氨产物精氨酸脱氨产物定义：分子中含有定义：分子中含有2 2个以上氨基的胺类物质个以上氨基的胺类物质功能：功能：调节细胞增长，促进细胞增殖。调节细胞增长，促进细胞增殖。血尿中多胺的水平可作为肿瘤的辅助诊断及观察血尿中多胺的水平可作
19、为肿瘤的辅助诊断及观察病情变化的指标。病情变化的指标。u多胺的生成第36页，此课件共98页哦胺类有一定作用，但有些胺类化合物有害（尤其对胺类有一定作用，但有些胺类化合物有害（尤其对人），应维持在一定水平，体内胺氧化酶可将多余人），应维持在一定水平，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。的胺氧化成醛，进一步氧化成脂肪酸。RCH2NH2+O2+H2O RCHO+H2O2+NH3RCHO+1/2O2 RCOOH CO2+H2OAA尿素尿素作用作用第37页，此课件共98页哦谷谷AAAA-氨基丁酸氨基丁酸+CO2+CO2天冬天冬AAAA-丙丙AA+CO2AA+CO2赖赖AAAA尸胺尸胺+
20、CO2+CO2鸟鸟AAAA腐胺腐胺+CO2+CO2第38页，此课件共98页哦第三节第三节 氨基酸的合成代谢氨基酸的合成代谢酮戊二酸衍生类型酮戊二酸衍生类型草酰乙酸衍生类型草酰乙酸衍生类型丙酮酸衍生类型丙酮酸衍生类型甘油酸甘油酸-3-3-磷酸衍生类型磷酸衍生类型赤藓糖赤藓糖-4-4-磷酸和烯醇丙酮酸磷酸衍生类型磷酸和烯醇丙酮酸磷酸衍生类型组氨酸生物合成组氨酸生物合成氨基酸合成途径的类型第39页，此课件共98页哦u 主要通过转氨基作用AA-R1-酮酸酮酸R1转氨酶转氨酶AA-R2-酮酸酮酸R2 许多氨基酸可以作为氨基的供体，其中最主要的许多氨基酸可以作为氨基的供体，其中最主要的是谷氨酸，其被称为氨
21、基的是谷氨酸，其被称为氨基的“转换站转换站”。第40页，此课件共98页哦u几种氨基酸的关系草酰乙酸草酰乙酸赖氨酸赖氨酸苏氨酸苏氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸异亮氨酸异亮氨酸天冬酰胺天冬酰胺天冬氨酸天冬氨酸-天冬氨酸半醛天冬氨酸半醛第41页，此课件共98页哦-酮戊二酸酮戊二酸谷AA谷氨酰胺谷氨酰胺脯AA羟脯羟脯AA鸟AA瓜AA精精AAu几种氨基酸的关系第42页，此课件共98页哦u芳香族氨基酸的关系色氨酸色氨酸 PEP4-磷酸赤藓糖磷酸赤藓糖莽草酸莽草酸分支酸分支酸预苯酸预苯酸酪氨酸酪氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸若将若将莽草酸莽草酸看作看作芳香族芳香族氨基酸合成的前体氨基酸合成的前体，因此芳香族氨基酸合，因此芳香族
22、氨基酸合成时相同的一段成时相同的一段过程叫过程叫莽草酸途径莽草酸途径第43页，此课件共98页哦乙酰乙酰CoA酮体草酰乙酸三羧酸循环琥珀酰CoA-酮戊二酸延胡索酸苯丙、酪蛋、缬、异亮天冬亮、色异亮丙、甘、丝、半胱苏脂肪酸脂肪甘油亮、赖、苯丙、酪、色谷精、组、脯氨基酸、糖及脂肪代谢的联系：氨基酸、糖及脂肪代谢的联系：糖丙酮酸乙酰CoA磷酸丙糖第44页，此课件共98页哦uAA碳骨架的去路AAAA分解产生分解产生5 5种产物进入种产物进入TCATCA循环，进行彻底循环，进行彻底的氧化分解。五种产物为：乙酰的氧化分解。五种产物为：乙酰CoACoA、-酮戊酮戊二酸、琥珀酰二酸、琥珀酰CoACoA、延胡索酸
23、、草酰乙酸、延胡索酸、草酰乙酸再合成再合成AAAA第45页，此课件共98页哦转变成糖和脂肪，即转变成糖和脂肪，即生糖生糖AAAA：凡能生成丙酮酸、：凡能生成丙酮酸、琥珀酸、草酰乙酸和琥珀酸、草酰乙酸和-酮戊二酸的酮戊二酸的AAAA。（。（Ala Thr Ala Thr Gly Ser Cys Asp Asn Arg His Gln Pro Ile Met Gly Ser Cys Asp Asn Arg His Gln Pro Ile Met ValVal）转变成酮体，即转变成酮体，即生酮生酮AAAA：凡能生成乙酰乙酸、：凡能生成乙酰乙酸、-丁酸的丁酸的AAAA。（。（Phe Tyr Leu L
24、ys Trp,Phe Tyr Leu Lys Trp,在动物肝脏中）在动物肝脏中）uAA碳骨架的去路第46页，此课件共98页哦缬氨酸缬氨酸 亮氨酸亮氨酸 异亮氨酸异亮氨酸转氨基作用转氨基作用相应的相应的-酮酸酮酸氧化脱羧基作用氧化脱羧基作用相应的脂肪酰相应的脂肪酰CoACoA缬氨酸缬氨酸琥珀酸单琥珀酸单酰酰CoACoA亮氨酸亮氨酸乙酰辅酶乙酰辅酶A A及乙及乙酰乙酰辅酶酰乙酰辅酶A A异亮氨酸异亮氨酸乙酰辅酶乙酰辅酶A A及琥及琥珀酸单酰辅酶珀酸单酰辅酶A Au支链氨基酸的代谢第47页，此课件共98页哦返回返回氨基酸合成简介氨基酸合成简介一、氨基酸合成的碳骨架来源一、氨基酸合成的碳骨架来源于糖
25、分解于糖分解返回第48页，此课件共98页哦二、氮气是有机氮的二、氮气是有机氮的最基本的来源最基本的来源氨基酸合成简介氨基酸合成简介第49页，此课件共98页哦中心法则合成体系合成过程第四节第四节 蛋白质的合成代谢蛋白质的合成代谢第50页，此课件共98页哦真核细胞中，蛋白质的合成需要：真核细胞中，蛋白质的合成需要：7070种以上的种以上的核糖体蛋白参与；多于核糖体蛋白参与；多于2020种的酶来激活氨基酸；种的酶来激活氨基酸；1212种或更多的辅酶和其它专一性的蛋白因子来进种或更多的辅酶和其它专一性的蛋白因子来进行肽链合成的起始、延伸、和终止；行肽链合成的起始、延伸、和终止；100100多种酶参多种
26、酶参与各类蛋白的最后修饰；还需要多于与各类蛋白的最后修饰；还需要多于4040种的种的tRNAtRNA和和核糖体核糖体RNARNA。共有。共有300300多种不同的生物大分子参与且多种不同的生物大分子参与且协同地工作来合成多肽。协同地工作来合成多肽。第51页，此课件共98页哦Reverse transcription中心法则第52页，此课件共98页哦A G C C T GA G C C T GU C G G A CU C G G A CSer Asp SerSer Asp Ser第53页，此课件共98页哦原料：是原料：是2020种种L-L-氨基酸，反应所需能量氨基酸，反应所需能量由由ATPATP
27、、GTPGTP提供，此外还有提供，此外还有Mg2+Mg2+、K+K+等等金属离子参与。金属离子参与。合成体系第54页，此课件共98页哦19611961年，年，M.NirenbergM.Nirenberg等人提出。等人提出。43=6443=64大肠杆菌中，以多聚大肠杆菌中，以多聚U U做为做为mRNAmRNA，即，即polyU+20polyU+20种放射性同种放射性同位素标记的氨基酸，大肠杆菌合成体系，在外界环境合适位素标记的氨基酸，大肠杆菌合成体系，在外界环境合适下，合成了一条多聚苯丙氨酸（下，合成了一条多聚苯丙氨酸（phephe）肽链。）肽链。UUUUUU为为phephe的三联体密码。的三联
28、体密码。发现具有密码子功能的最短链为三个核苷酸，并且含发现具有密码子功能的最短链为三个核苷酸，并且含3 3 -OH-OH和和5 5 -磷酸基的三核苷酸最有效。磷酸基的三核苷酸最有效。阅读方向为阅读方向为5 5-3-3 。至。至19661966年，年，2020中氨基酸对应的中氨基酸对应的6161个密个密码子和三个终止密码子全部被查清。码子和三个终止密码子全部被查清。mRNAmRNA和遗传密码和遗传密码第55页，此课件共98页哦 遗遗 传传 密密 码码阅读方向为阅读方向为5 5-3-3第56页，此课件共98页哦密码子的方向性：密码子的方向性：密码子的阅读方向及它们在密码子的阅读方向及它们在mRNA
29、mRNA由起由起始信号到终止信号的排列方向均为始信号到终止信号的排列方向均为5 5-3-3，与，与mRNAmRNA链合成时延链合成时延伸方向相同。伸方向相同。密码子的简并性：密码子的简并性：64-3=6164-3=61个代表个代表2020种氨基酸，仅甲硫氨酸、种氨基酸，仅甲硫氨酸、色氨酸只有一个密码子。一个氨基酸可以有几个不同的密码色氨酸只有一个密码子。一个氨基酸可以有几个不同的密码子，编码同一个氨基酸的一组密码子称为同义密码子。这种子，编码同一个氨基酸的一组密码子称为同义密码子。这种现象称为密码子的简并性。现象称为密码子的简并性。遗传密码的特点遗传密码的特点第57页，此课件共98页哦密码子的
30、连续性（读码）（无标点、无重叠）密码子的连续性（读码）（无标点、无重叠）：从正确起点：从正确起点开始至终止信号，密码子的排列是连续的。既不存在间隔开始至终止信号，密码子的排列是连续的。既不存在间隔（无标点），也无重叠。在（无标点），也无重叠。在mRNAmRNA分子上插入或删去一个碱分子上插入或删去一个碱基，会使该点以后的读码发生错误，称为移码，由这种情况基，会使该点以后的读码发生错误，称为移码，由这种情况引起的突变称为移码突变。引起的突变称为移码突变。3 3起始密起始密码子码子5 5遗传密码的特点遗传密码的特点第58页，此课件共98页哦密码子的基本通用性（近于完全通用）密码子的基本通用性（近于
31、完全通用）：对于高等、低等：对于高等、低等生物都适用，只有一个例外：真核生物线粒体生物都适用，只有一个例外：真核生物线粒体DNADNA。一些。一些原核生物中利用终止密码翻译原核生物中利用终止密码翻译AAAA（UGA-TrpUGA-Trp硒代半胱氨硒代半胱氨酸）酸）起始密码子和终止密码子起始密码子和终止密码子：6464种密码子中，种密码子中，AUGAUG为甲硫氨为甲硫氨酸的密码子，又是肽链合成的起始密码子，酸的密码子，又是肽链合成的起始密码子，UAAUAA，UAGUAG，UGAUGA为终止密码子，不编码任何氨基酸，而成为肽为终止密码子，不编码任何氨基酸，而成为肽链合成的终止部位（无义密码子）。链
32、合成的终止部位（无义密码子）。遗传密码的特点遗传密码的特点第59页，此课件共98页哦遗传密码的特点遗传密码的特点密码子的摆动性（变偶性）密码子的摆动性（变偶性）：如丙氨酸：如丙氨酸：GCUGCU，GCCGCC，GCAGCA，GCGGCG，只第三位不同，只第三位不同 ，显然密码子的专一性基，显然密码子的专一性基本取决于前两位碱基，第三位碱基有较大灵活性。发现本取决于前两位碱基，第三位碱基有较大灵活性。发现tRNAtRNA上的反密码子与上的反密码子与mRNAmRNA上的密码子配对时，密码子上的密码子配对时，密码子的第一位、第二位碱基配对是严格的，第三位碱基可以有的第一位、第二位碱基配对是严格的，第
33、三位碱基可以有一定变动，这种现象称为密码的摆动性或变偶性（一定变动，这种现象称为密码的摆动性或变偶性（wobblewobble）。）。I IA A、U U、C C配对。配对。第60页，此课件共98页哦同功受体同功受体tRNAtRNA:一种氨基酸可以有一种以上一种氨基酸可以有一种以上tRNAtRNA作为运作为运载工具。把携带相同氨基酸而反密码子不同的一组载工具。把携带相同氨基酸而反密码子不同的一组tRNAtRNA称为同功受体称为同功受体tRNAtRNA反密码子反密码子：tRNAtRNA分子上三个特定的碱基组成一个反密分子上三个特定的碱基组成一个反密码子，位于反密码子环上。码子，位于反密码子环上。
34、tRNAtRNA在蛋白质合成中，起着运载氨基酸的作用，按照在蛋白质合成中，起着运载氨基酸的作用，按照mRNAmRNA链上的密码子所决定的氨基酸顺序将氨基酸链上的密码子所决定的氨基酸顺序将氨基酸转运到核糖体的特定部位。转运到核糖体的特定部位。第61页，此课件共98页哦tRNAtRNA有两个关键部位：有两个关键部位：33端端CCACCA：接受氨基酸，：接受氨基酸，形成氨酰形成氨酰-tRNA-tRNA。需。需ATPATP提供活化氨基酸所需的能量。提供活化氨基酸所需的能量。与与mRNAmRNA结合部位结合部位反密码子部位（反密码子部位（tRNAtRNA的接头作用）的接头作用）tRNAtRNA凭借自身的
35、反密码子与凭借自身的反密码子与mRNAmRNA链上的密码子相识链上的密码子相识别，把所带氨基酸放到肽链的一定位置。别，把所带氨基酸放到肽链的一定位置。tRNAtRNA第62页，此课件共98页哦35ICCA-OH53CCA-OHG G CC C G密码子与反密码子的密码子与反密码子的阅读方向均为阅读方向均为55 3 3两者反向平行配对。两者反向平行配对。第63页，此课件共98页哦核糖体是由几十种蛋白质和几种核糖体是由几十种蛋白质和几种rRNArRNA组成的亚细胞组成的亚细胞颗粒颗粒,其中蛋白质与其中蛋白质与rRNArRNA的重量比约为的重量比约为1:21:2。核糖体是蛋。核糖体是蛋白质合成的场所
36、。白质合成的场所。核糖体的存在形态有三种：单核糖体、核糖体亚基和多核糖体的存在形态有三种：单核糖体、核糖体亚基和多核糖体。核糖体。真核生物：游离核糖体或与内质网结合真核生物：游离核糖体或与内质网结合原核生物：游离核糖体或与原核生物：游离核糖体或与mRNAmRNA结合成串状的核糖体结合成串状的核糖体(提高翻译效率提高翻译效率)。rRNArRNA及核糖体及核糖体第64页，此课件共98页哦不同来源核糖体的大小和不同来源核糖体的大小和RNA组成组成原核生物原核生物核糖体（核糖体（S)S)亚基（亚基（S)S)rRNA(S)rRNA(S)真核生物真核生物806040285.851850703023516第
37、65页，此课件共98页哦 核糖体核糖体第66页，此课件共98页哦P P位和位和A A位，二者紧密连接，各占一个密码子的距离。位，二者紧密连接，各占一个密码子的距离。P P：结合起始的氨酰：结合起始的氨酰-tRNA-tRNA和肽基和肽基-tRNA-tRNA，A A：结合新掺入的氨酰：结合新掺入的氨酰-tRNA-tRNA。PA53核糖体存在两个重要的核糖体存在两个重要的tRNAtRNA的结合部位（大肠杆菌）的结合部位（大肠杆菌）第67页，此课件共98页哦第68页，此课件共98页哦多核糖体：大肠杆菌由一定数目的单个核糖体多核糖体：大肠杆菌由一定数目的单个核糖体与一个与一个mRNA mRNA 分子结合
38、而成的念珠状结构。每分子结合而成的念珠状结构。每个核糖体可独立完成一条肽链的合成，所以在多个核糖体可独立完成一条肽链的合成，所以在多核糖体上可以同时进行多条肽链的合成，提高了核糖体上可以同时进行多条肽链的合成，提高了翻译的效率。翻译的效率。第69页，此课件共98页哦需需GTPGTP、ATPATP、Mg2+Mg2+等参与等参与起始因子（起始因子协助起始复合物的形成）起始因子（起始因子协助起始复合物的形成）参与蛋白质合成的辅助因子（大肠杆菌）参与蛋白质合成的辅助因子（大肠杆菌）IF1:IF1:协助协助IF2IF2、IF3IF3起作用起作用IF2:IF2:促进氨酰促进氨酰-tRNA-tRNA结合在起
39、始密码子上结合在起始密码子上IF3:IF3:促进小亚基与促进小亚基与mRNAmRNA结合结合第70页，此课件共98页哦EF-Ts:EF-Ts:热稳定，重新生成热稳定，重新生成EF-Tu-GTPEF-Tu-GTP（促进肽链延长）（促进肽链延长）EF-G:EF-G:依赖于依赖于GTPGTP，又称移位因子，又称移位因子参与蛋白质合成的辅助因子（大肠杆菌）参与蛋白质合成的辅助因子（大肠杆菌）延长因子延长因子终止释放因子终止释放因子RF1RF1：识别终止密码子：识别终止密码子UAAUAA和和UAGUAGRF2RF2：识别终止密码子：识别终止密码子UAAUAA和和UGAUGA RF3 RF3：刺激：刺激R
40、F1RF1和和RF2RF2活性，协助肽链的释放活性，协助肽链的释放第71页，此课件共98页哦a.a.氨基酸的活化氨基酸的活化b.b.肽链合成的起始肽链合成的起始c.c.肽链的延伸肽链的延伸d.d.肽链合成的终止与释放肽链合成的终止与释放合成过程（大肠杆菌）第72页，此课件共98页哦氨基酸的活化氨基酸的活化氨基酸在掺入肽链前必须活化，在胞液中进行。氨基酸在掺入肽链前必须活化，在胞液中进行。氨基酸的活化是指各种参加蛋白质合成的氨基酸的活化是指各种参加蛋白质合成的AAAA与携带与携带它的相应的它的相应的tRNAtRNA结合成氨酰结合成氨酰-tRNA-tRNA的过程。活化反应在的过程。活化反应在氨酰氨
41、酰-tRNA-tRNA 合成酶的催化下进行。合成酶的催化下进行。活化反应分两步进行：活化反应分两步进行：第73页，此课件共98页哦（1 1）活化）活化 ：AA-AMP-EAA-AMP-E复合物的形成复合物的形成E-CR1-C-O P-O-CH2=O OH-O腺嘌呤 OH OH ONH2高能酸苷键AA+ATP+EAA-AMP-E+PPiMg 2+Mn 2+第74页，此课件共98页哦（2 2）转移）转移PPPCCAO C-C-RO C-C-RO HO HNH3NH3+OHOH2 2-OH-OH连接连接AAAA，影响下一步肽键形成，影响下一步肽键形成AA-AMP-E+tRNA氨酰氨酰-tRNA+AM
42、P+E第75页，此课件共98页哦氨基酸活化的总反应式：氨基酸活化的总反应式：氨酰氨酰-tRNA-tRNA 合成酶合成酶氨基酸氨基酸+ATP+tRNA+H2O氨酰氨酰-tRNA+AMP+PPi第76页，此课件共98页哦高度的专一性保证了氨基酸与其特定的高度的专一性保证了氨基酸与其特定的tRNAtRNA准确匹准确匹配，从而使蛋白质的合成具有一定的保真性。配，从而使蛋白质的合成具有一定的保真性。氨酰氨酰-tRNA-tRNA合成酶和之相对应的合成酶和之相对应的tRNAtRNA分子被称为遗传密分子被称为遗传密码第二码第二tRNAtRNAIleIle携带携带IleIle的的tRNAtRNAIle-tRNA
43、Ile-tRNAIleIle异亮氨酰异亮氨酰-tRNA-tRNAIleIle氨酰氨酰-tRNA-tRNA 合成酶合成酶第77页，此课件共98页哦tRNAtRNA与多肽合成的有关位点与多肽合成的有关位点 3 3端端-CCA-CCA上上AAAA接受位点接受位点识别氨酰识别氨酰-tRNA-tRNA合成酶位点合成酶位点核糖体识别位点核糖体识别位点反密码子位点（识别反密码子位点（识别mRNAmRNA上的密码子）上的密码子）第78页，此课件共98页哦53AUGAUGAUG肽链合成的起始肽链合成的起始起始密码子的识别起始密码子的识别30S30S复合物：复合物：30S-mRNA-fMet-tRNAf30S-m
44、RNA-fMet-tRNAf起始密码子：起始密码子：AUGAUG和和 GUGGUG第79页，此课件共98页哦fMet-tRNAf的形成的形成Met-tRNAMet-tRNAf f+N+N1010-甲酰甲酰FHFH4 4 fMet-tRNA fMet-tRNAf f+FH+FH4 4甲酰化酶甲酰化酶真核生物：真核生物：Met-tRNAMet-tRNAMetMet。真核生物无甲基化过程，。真核生物无甲基化过程，起始氨基酸是起始氨基酸是Met,Met,起始起始tRNAtRNA为为Met-tRNAMet-tRNAMetMetfMet-tRNAifMet第80页，此课件共98页哦30S复合物复合物AUG
45、IF3IF3AUGIF3GTP、IF1、IF2fMet-tRNAf小亚基小亚基AUGGTP、IF1、IF2fMetUAC5第81页，此课件共98页哦 f f第82页，此课件共98页哦70S复合物复合物AUGGTP、IF1、IF2fMetUAC5+50S50S核糖体核糖体AUGGTP、IF1、IF2fMetUAC5P P位点位点A A位点位点GDP+PiGDP+Pi、IF1IF1、IF2IF2第83页，此课件共98页哦消炎药：链霉素、新霉素、卡那霉素与原核细胞消炎药：链霉素、新霉素、卡那霉素与原核细胞30S30S核糖体结合，阻止核糖体结合，阻止50S50S核糖体亚基与之结合，核糖体亚基与之结合，
46、从而抑制其蛋白质合成。从而抑制其蛋白质合成。蛋白质合成抑制剂蛋白质合成抑制剂第84页，此课件共98页哦肽链的延伸肽链的延伸 新的氨酰新的氨酰-tRNA-tRNA进入进入A A位。需要消耗位。需要消耗GTPGTP，并需，并需EF-TuEF-Tu（热不稳定）（热不稳定）,EF-Ts,EF-Ts（热稳定）两种延伸因（热稳定）两种延伸因子。子。EF-Tu-GTP+EF-Tu-GTP+下一个要进入的氨酰下一个要进入的氨酰-tRNA-tRNA 形成形成复合物，将这个氨酰复合物，将这个氨酰-tRNA-tRNA 送入核糖体送入核糖体A A位，同时位，同时GTPGTP GDP+Pi GDP+Pi，EFTu-GD
47、PEFTu-GDP释放。释放。进位：促进氨酰进位：促进氨酰-tRNA-tRNA 进入进入A A位与位与mRNAmRNA结合结合第85页，此课件共98页哦 EF-Tu-GDP+EF-Ts EF-Tu-Ts+GDP EF-Tu-GDP+EF-Ts EF-Tu-Ts+GDP EF-Tu-Ts+GTP EF-Tu-GTP+EF-Ts EF-Tu-Ts+GTP EF-Tu-GTP+EF-Ts重新参与下一轮循环重新参与下一轮循环所有氨酰所有氨酰-tRNA-tRNA必须与必须与EF-Tu-GTPEF-Tu-GTP结合才可进入结合才可进入70S70S核核糖体，除了糖体，除了fMet-tRNAffMet-tRN
48、Af第86页，此课件共98页哦在肽酰转移酶的作用下在肽酰转移酶的作用下P P位点上位点上fMet-tRNAffMet-tRNAf的甲酰甲硫氨的甲酰甲硫氨酸从相应的酸从相应的tRNAtRNA上解离下来，其上解离下来，其-COOH-COOH（高能酯键）与（高能酯键）与刚进入刚进入A A位的氨酰位的氨酰-tRNA-tRNA上的上的-NH2-NH2形成肽键（实质是形成肽键（实质是A A位位点氨酰点氨酰-tRNA-tRNA氨基亲核攻击酯键羰基），无负荷的氨基亲核攻击酯键羰基），无负荷的tRNAtRNA留留在在P P位，此时位，此时A A位点携带一个二肽。位点携带一个二肽。转肽转肽肽链的延伸肽链的延伸第8
49、7页，此课件共98页哦53PAAA-fMetAAAPfMet53嘌呤霉素（与嘌呤霉素（与AMPAMP相似）与相似）与AAAA反应生成反应生成氨酰嘌呤霉素，中断蛋白质的合成反应。氨酰嘌呤霉素，中断蛋白质的合成反应。第88页，此课件共98页哦在在EF-GEF-G（移位酶）的作用下，核糖体沿（移位酶）的作用下，核糖体沿mRNA5mRNA5 33方向移动，每次移动一个密码子的距离，结果使原方向移动，每次移动一个密码子的距离，结果使原来在来在A A上的肽酰上的肽酰-tRNA-tRNA移到了移到了P P位点，原来在位点，原来在P P位点的无负位点的无负载的载的tRNAtRNA离开核糖体，同时一个新的密码子
50、进入空的离开核糖体，同时一个新的密码子进入空的A A位，位，EF-G EF-G 催化的移位过程需水解催化的移位过程需水解GTPGTP提供能量。肽链提供能量。肽链合成从合成从N-CN-C。移位移位肽链的延伸肽链的延伸第89页，此课件共98页哦PA53PA53PAPPAA第90页，此课件共98页哦以上三步为一个延伸循环，肽链每掺入一个氨基酸就重以上三步为一个延伸循环，肽链每掺入一个氨基酸就重复一次延伸循环。复一次延伸循环。肽链合成从肽链合成从N-CN-C肽链的延伸肽链的延伸第91页，此课件共98页哦 第92页，此课件共98页哦第93页，此课件共98页哦当终止密码子出现在当终止密码子出现在A A位时