蛋白质代谢 (英語:Protein metabolism) 是指负责蛋白质氨基酸合成(合成代谢)以及蛋白质分解代谢的各种生物化学过程。

蛋白质合成的步骤包括转录、翻译和翻译后修饰。在转录过程中,RNA聚合酶转录细胞中DNA的编码区,产生RNA序列,特别是信使RNA (mRNA)。该mRNA序列包含密码子:3个核苷酸长的片段,编码特定氨基酸。核糖体将密码子翻译成各自的氨基酸。[1] 在人类中,非必需氨基酸是由主要代谢途径(如柠檬酸循环)中的中间体合成的。[2] 必需氨基酸必须被消耗,并在其他生物体中制造。氨基酸通过肽键连接起来形成多肽链。然后,该多肽链经过翻译后修饰,有时与其他多肽链连接形成具有完全功能的蛋白质。

膳食蛋白质首先被胃肠道中的各种酶和盐酸分解成单个氨基酸。这些氨基酸被吸收到血液中,然后被输送到肝脏,再输送到身体的其他部位。吸收的氨基酸通常用于制造功能性蛋白质,但也可能用于产生能量。[3] 它们也可以转化为葡萄糖。[4] 然后,这种葡萄糖可以转化为甘油三酯并储存在脂肪细胞中。[5]

蛋白质可以被称为肽酶的酶分解,也可以因变性而分解。蛋白质可以在不适合其生长的环境条件下变性[6]

蛋白质合成

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蛋白质合成代谢是蛋白质由氨基酸形成的过程。它依赖于五个过程:氨基酸合成、转录翻译翻译后修饰蛋白质折叠。蛋白质由氨基酸制成。在人类中,一些氨基酸可以使用已经存在的中间体合成。这些氨基酸被称为非必需氨基酸必需氨基酸需要人体内不存在的中间体。这些中间体必须被摄入,主要是通过食用其他生物。[6]

多肽合成

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转录

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DNA被转录为mRNA,mRNA再被翻译成氨基酸。

转录过程中,RNA聚合酶读取DNA链并产生可进一步翻译的mRNA链。为了启动转录,要转录的DNA片段必须是可接近的(即不能紧密堆积)。一旦DNA片段是可接近的,RNA聚合酶就可以通过将RNA核苷酸与模板DNA链配对来开始转录编码DNA链。在初始转录阶段,RNA聚合酶在DNA模板链上寻找启动子区域

翻译

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翻译过程中,核糖体将mRNA(信使RNA)序列转换为氨基酸序列。mRNA的每个3碱基对长片段都是一个密码子,与一个氨基酸或终止信号相对应。[7] 氨基酸可以有多个与之对应的密码子。核糖体不会直接将氨基酸附着到mRNA密码子上。

翻译后修饰

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賴氨酸 (氨基酸) 的甲基化

肽鏈合成後,仍必須進行修飾。翻译后修饰可以發生在蛋白質摺疊之前或之後。翻譯後修飾肽鏈的常見生物方法包括甲基化磷酸化二硫鍵形成

蛋白質摺疊

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細胞中的多肽鏈不一定要保持線性;它可以變得支離或折疊在自己身上。多肽鏈折疊的特定方式取決於它們所處的溶液。事實上,所有氨基酸都含有不同特性的R基團,這是蛋白質摺疊的主要原因。

蛋白质分解

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蛋白质分解代谢是蛋白质分解为氨基酸的过程。这也称为蛋白酶解,随后可发生进一步的氨基酸降解

透過酶分解蛋白質

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蛋白酶

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蛋白酶 (又称肽酶 peptidase) 原本被認為只會破壞酶反應,但實際上卻能透過裂解作用幫助蛋白質分解,並產生之前沒有的新蛋白質。蛋白質酶也有助於調節代謝途徑

外肽酶

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外肽酶是一種可以裂解氨基酸側鏈末端的酶,主要是透過加水來完成。[6]外肽酶存在於小腸中。

内肽酶

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內肽酶是一種酶,可將水加到肽鏈中的內部肽鍵上,然後斷開該肽鍵。[6] 三種常見的內肽酶來自於胰腺,分別是胃蛋白酶胰蛋白酶糜蛋白酶

透過環境變化進行蛋白質分解

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細胞蛋白質保持在相對穩定的pH值,以防止胺基酸的質子化狀態改變。

溫度

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當環境溫度升高時,分子會移動得更快。氫鍵疏水相互作用蛋白質中重要的穩定力量。

参考文献

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  1. ^ Transcription, Translation and Replication. www.atdbio.com. [2019-02-12]. (原始内容存档于2020-04-01). 
  2. ^ Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. Biochemistry 5th. New York: W.H. Freeman. 2002. ISBN 978-0716730514. OCLC 48055706. 
  3. ^ Protein Metabolism. Encyclopedia.com. 7 October 2020 [2024-06-29]. (原始内容存档于2024-07-25). 
  4. ^ Nuttall FQ, Gannon MC. | Dietary protein and the blood glucose concentration. | Diabetes. 2013 May;62(5):1371-2. | doi: 10.2337/db12-1829. PMID 23613553; PMCID: PMC3636610.
  5. ^ Mechanism of Storage and Synthesis of Fatty Acids and Triglycerides in White Adipocytes | DOI: 10.1007/978-2-8178-0343-2_8
  6. ^ 6.0 6.1 6.2 6.3 Voet D, Pratt CW, Voet JG. Fundamentals of biochemistry : life at the molecular level 4th. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons. 2013: 712–765 [2012]. ISBN 9780470547847. OCLC 782934336. 
  7. ^ National Human Genome Research Institute (NHGRI). National Human Genome Research Institute (NHGRI). [2019-02-20]. (原始内容存档于2024-05-27) (美国英语).