2022/10/41（1 1）蛋白质的酶促降解）蛋白质的酶促降解 外源蛋白质的消化外源蛋白质的消化 内源性蛋白质的选择性降解内源性蛋白质的选择性降解（2 2）氨基酸的分解代谢）氨基酸的分解代谢 脱氨方式、血氨转运、尿素生成脱氨方式、血氨转运、尿素生成 2022/10/42体内蛋白质处于不断降解与合成的动态平衡中体内蛋白质处于不断降解与合成的动态平衡中成人每天约有成人每天约有1 12%2%的体内蛋白质被降解的体内蛋白质被降解蛋白质的降解蛋白质的降解2022/10/43一、蛋白质的降解一、蛋白质的降解（一）机体对外源蛋白的需要及其消化作用（一）机体对外源蛋白的需要及其消化作用 机体摄入蛋白质的量和排出量在正常情况下处于平衡状态机体摄入蛋白质的量和排出量在正常情况下处于平衡状态1、氮平衡、氮平衡摄入氮摄入氮=排出氮排出氮正常成人的蛋白质代谢情况正常成人的蛋白质代谢情况收支平衡收支平衡2022/10/44氮的正平衡氮的正平衡氮的负平衡氮的负平衡摄入氮摄入氮 排出氮排出氮儿童、孕妇及恢复期病人的代谢情况儿童、孕妇及恢复期病人的代谢情况摄入氮摄入氮 排出氮排出氮饥饿或消耗性疾病饥饿或消耗性疾病（结核、肿瘤）（结核、肿瘤）2022/10/452、氨基酸代谢库、氨基酸代谢库 食物蛋白中，经消化而被吸收的氨基酸（外源性）与体内食物蛋白中，经消化而被吸收的氨基酸（外源性）与体内组织蛋白降解产生的氨基酸（内源性）混在一起，分布于体内组织蛋白降解产生的氨基酸（内源性）混在一起，分布于体内各处，参与代谢各处，参与代谢 （amino acid metabolic poolamino acid metabolic pool）氨基酸代谢库以游离氨基酸总量计算氨基酸代谢库以游离氨基酸总量计算 各器官各器官AAAA量占代谢库比例：量占代谢库比例：肌肉：肌肉：5050；肝脏：；肝脏：1010；肾脏：；肾脏：4 4；血浆：；血浆：1 16 6肝、肾：肝、肾：体积小，所含的体积小，所含的AAAA浓度很高浓度很高血浆血浆AAAA：体内各组织间体内各组织间AAAA转运的主要形式转运的主要形式2022/10/463、生理需要量、生理需要量中国营养学会推荐中国营养学会推荐:成人每日蛋白质需要量成人每日蛋白质需要量:80g:80g蛋白质的最低生理需要量蛋白质的最低生理需要量 在糖和脂肪等物质充分供应的条件下，为维持氮的总平在糖和脂肪等物质充分供应的条件下，为维持氮的总平衡，至少必需摄入的蛋白质的量。
衡，至少必需摄入的蛋白质的量3050g体重体重70Kg70Kg：400g400g蛋白质发生变化蛋白质发生变化1/41/4氧化降解氧化降解G G外源蛋白质补充外源蛋白质补充3/43/4体内再体内再循环循环排尿：排尿：6 620g20g氨基氮氨基氮30gPr/5g30gPr/5g2022/10/47必需氨基酸：必需氨基酸：体内需要但自身不能合成，必须由食物供应的氨基酸体内需要但自身不能合成，必须由食物供应的氨基酸4、蛋白质的营养价值、蛋白质的营养价值 Met Trp Lys Val Ile Leu Phe Thr Met Trp Lys Val Ile Leu Phe Thr “假假 设设 来来 借借 一一 两两 本本 书书”甲硫氨酸、色氨酸、赖氨酸、缬氨酸甲硫氨酸、色氨酸、赖氨酸、缬氨酸异亮氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸苯丙氨酸、苏氨酸2022/10/48ValValLeuLeuIleIleThrThrMetMetLysLysPhePheTrpTrp2022/10/49蛋白质的营养价值蛋白质的营养价值必需必需AAAA种类种类必需必需AAAA含量含量必需必需AAAA的比例的比例酪氨酸酪氨酸：体内需苯丙氨酸为原料合成：体内需苯丙氨酸为原料合成半胱氨酸半胱氨酸：需以蛋氨酸为原料合成：需以蛋氨酸为原料合成 半必需氨基酸半必需氨基酸具有与人体需求相符的具有与人体需求相符的AAAA组成组成2022/10/410 将几种营养价值较低的食物蛋白质混合后食用，以提高将几种营养价值较低的食物蛋白质混合后食用，以提高其营养价值的作用其营养价值的作用食物蛋白质的互补作用食物蛋白质的互补作用必需氨基酸相互补充必需氨基酸相互补充2022/10/411（二）蛋白质降解的特性（二）蛋白质降解的特性细胞、细菌有选择地降解非正常蛋白质细胞、细菌有选择地降解非正常蛋白质选择性：选择性：（1 1）异常蛋白）异常蛋白 （2 2）正常的调节蛋白和酶）正常的调节蛋白和酶 意义：意义：（1 1）清除异常蛋白；清除异常蛋白；（2 2）细胞对代谢进行调控的一种方式）细胞对代谢进行调控的一种方式1、选择性、选择性2022/10/4122 2、蛋白质的周转、蛋白质的周转人及动物体内蛋白质处于不断降解和合成的动态平衡人及动物体内蛋白质处于不断降解和合成的动态平衡周转速度：周转速度：半存活期（半寿期）半存活期（半寿期）成人：每天有成人：每天有1%1%2%2%总蛋白被降解、更新总蛋白被降解、更新蛋白半寿期蛋白半寿期（t t1/21/2）人血浆蛋白质：人血浆蛋白质：1010天天肝脏蛋白质：肝脏蛋白质：1 18 8天天结缔组织蛋白：结缔组织蛋白：180180天天关键性的调节酶：很短关键性的调节酶：很短表表30-1 30-1 大鼠肝大鼠肝脏中某些酶的半脏中某些酶的半寿期寿期 P300 P300 2022/10/4133 3、选择性降解的特点、选择性降解的特点1 1）居于重要代谢调控位点的酶或调节蛋白，降解速度快）居于重要代谢调控位点的酶或调节蛋白，降解速度快 （短寿蛋白多是调节蛋白或调节酶）（短寿蛋白多是调节蛋白或调节酶）2 2）“持家蛋白持家蛋白”的降解速度慢（长寿蛋白多是持家蛋白）的降解速度慢（长寿蛋白多是持家蛋白）3 3）蛋白质的降解速度受细胞营养及激素状态的调节，）蛋白质的降解速度受细胞营养及激素状态的调节，营养缺乏，周转速度加快营养缺乏，周转速度加快2022/10/414（三）蛋白质降解的反应机制（三）蛋白质降解的反应机制真核细胞，两条途径真核细胞，两条途径1 1、溶酶体途径、溶酶体途径无选择性，不依赖无选择性，不依赖ATPATP降解外源蛋白、膜蛋白及长寿命的胞内蛋白质降解外源蛋白、膜蛋白及长寿命的胞内蛋白质组织蛋白酶：组织蛋白酶：5050多种；多种；最适最适pHpH酸性酸性防止偶然的溶酶体渗漏而保护细胞防止偶然的溶酶体渗漏而保护细胞细胞细胞pHpH：7.47.47.67.6溶酶体酶无活性溶酶体酶无活性2022/10/415溶酶体对细胞组分的再利用：溶酶体对细胞组分的再利用：自噬泡自噬泡，分解内容物，分解内容物2022/10/416胞吞：胞吞：2022/10/417类似于降解类似于降解降低蛋白质降解速度降低蛋白质降解速度证明证明：溶酶体阻断剂溶酶体阻断剂抗虐药物：氯代奎宁抗虐药物：氯代奎宁 组织蛋白酶阻断剂组织蛋白酶阻断剂抗生素抗生素 抗蛋白酶抗蛋白酶细胞细胞溶酶体抑制剂：无快速降解溶酶体抑制剂：无快速降解非正常蛋白质、短寿命酶的非正常蛋白质、短寿命酶的作用作用防止饥饿状态下蛋白质的加速度崩溃防止饥饿状态下蛋白质的加速度崩溃正常、病理活正常、病理活动动溶酶体溶酶体活性的升高活性的升高糖尿病：糖尿病：刺激溶酶体蛋白质的分解刺激溶酶体蛋白质的分解产后子宫萎缩：产后子宫萎缩：废弃使用、神经切除、创伤导致肌肉损伤废弃使用、神经切除、创伤导致肌肉损伤慢性炎症：慢性炎症：溶酶体酶的细胞外释放溶酶体酶的细胞外释放2022/10/4182 2、泛肽途径、泛肽途径（ubiguitinubiguitin，泛素）：，泛素）：标记选择降解的蛋白质标记选择降解的蛋白质需需ATPATP、泛肽参加、泛肽参加胞质胞质降解异常蛋白和短寿命蛋白降解异常蛋白和短寿命蛋白不含溶酶体的红细胞中尤为重要不含溶酶体的红细胞中尤为重要8.5KD8.5KD（76a.a.76a.a.残基），小分子蛋白质残基），小分子蛋白质普遍存在于真核细胞普遍存在于真核细胞一级结构高度保守（酵母与人相差一级结构高度保守（酵母与人相差3 3个个a.aa.a残基）残基）与被降解的蛋白质共价结合，使后者活化，被蛋白酶降解与被降解的蛋白质共价结合，使后者活化，被蛋白酶降解2022/10/419结晶：泛素四聚体结晶：泛素四聚体,仅能在两个泛素分子间观察到连接点仅能在两个泛素分子间观察到连接点 A A链末端链末端GlyGly残基和残基和B B链链148148位位LysLys残基间存在异常连接残基间存在异常连接 2022/10/42020042004年年1010月月6 6日，以色列和美国科学家获诺贝尔日，以色列和美国科学家获诺贝尔化学奖：发现泛素调节的蛋白质降解化学奖：发现泛素调节的蛋白质降解阿龙阿龙切哈诺沃切哈诺沃 阿弗拉姆阿弗拉姆赫尔什科赫尔什科 欧文欧文罗斯罗斯 2022/10/421任何物质都不能永世长存。
许多蛋白质的寿命仅有几分钟任何物质都不能永世长存许多蛋白质的寿命仅有几分钟细胞不断合成蛋白质，蛋白质执行特定的功能，随后被丢弃细胞不断合成蛋白质，蛋白质执行特定的功能，随后被丢弃信号转导或监控的蛋白：信号转导或监控的蛋白：转录调控因子和控制细胞分裂的细胞转录调控因子和控制细胞分裂的细胞周期蛋白，传递携带的信息后被丢弃，完成简短的一生周期蛋白，传递携带的信息后被丢弃，完成简短的一生一些特殊的酶类一些特殊的酶类需要时才被合成，维持细胞不断的合成需求需要时才被合成，维持细胞不断的合成需求这种有计划的废弃似乎很浪废，但它使细胞能对不断变化的外这种有计划的废弃似乎很浪废，但它使细胞能对不断变化的外界环境和内在需求做出相应的反应界环境和内在需求做出相应的反应2022/10/422泛肽泛肽过期蛋白质过期蛋白质过期蛋白质过期蛋白质泛肽泛肽泛肽泛肽复合体复合体复合体复合体氨基酸氨基酸泛肽泛肽泛肽泛肽2022/10/423一般哺乳动物体内都含有三类酶一般哺乳动物体内都含有三类酶E1E1（泛素激活酶泛素激活酶）：激活泛素：激活泛素E2E2（泛素结合酶泛素结合酶）：与泛素结合：与泛素结合E3E3（泛素连接酶泛素连接酶）：强特异性，决定细胞内的哪些蛋白质：强特异性，决定细胞内的哪些蛋白质 将要被标记并进而被降解将要被标记并进而被降解 细胞内的废弃物处理装置细胞内的废弃物处理装置蛋白酶体蛋白酶体黑点：活性区域，蛋白质降解场所黑点：活性区域，蛋白质降解场所 2022/10/424细胞内蛋白质标记及降解的理论模型细胞内蛋白质标记及降解的理论模型1 1）E1E1激活泛素激活泛素，需，需 ATPATP提供能量提供能量 2 2）泛素转移至）泛素转移至E2E23 3）E3E3具特异性，识具特异性，识 别需破坏的目标别需破坏的目标 蛋白质，与目标蛋白质，与目标 蛋白质接近的蛋白质接近的 E2-E2-泛素复合体泛素复合体 将泛素转移至目将泛素转移至目 标蛋白质标蛋白质 4 4）E3E3释放出被泛素标记的蛋白质释放出被泛素标记的蛋白质 5 5）标记蛋白质尾端形成泛素分子链）标记蛋白质尾端形成泛素分子链 6 6）泛素分子链）泛素分子链在蛋白酶体的端在蛋白酶体的端口被识别并脱离口被识别并脱离蛋白质，目标蛋蛋白质，目标蛋白质进入蛋白酶白质进入蛋白酶复合体的桶状通复合体的桶状通道最终降解为缩道最终降解为缩氨酸并由另一端氨酸并由另一端口释放口释放2022/10/425被标记后被标记后的的内源蛋内源蛋白质白质50500nm各种各种水解水解酶酶双层膜双层膜游离于细胞质中，过于微小难以观察游离于细胞质中，过于微小难以观察小分子单元小分子单元溶酶体溶酶体溶酶体溶酶体白细胞杀菌时被该细菌同样溶解白细胞杀菌、细胞自白细胞杀菌、细胞自溶也与之有关溶也与之有关2022/10/426生物体中泛素调节的应用实例及意义生物体中泛素调节的应用实例及意义 1 1）植物体中自花授粉的阻止：）植物体中自花授粉的阻止：大多植物体大多植物体-雌雄同体雌雄同体自花授粉可使基因多样性降低，整个物种逐渐灭亡自花授粉可使基因多样性降低，整个物种逐渐灭亡植物体利用泛素为媒。