蛋白质代谢

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

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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

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、翻译后修饰和蛋白质折叠。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

转录

在转录过程中，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

在翻译过程中，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

肽链合成后，仍必须进行修饰。翻译后修饰可以发生在蛋白质折叠之前或之后。翻译后修饰肽链的常见生物方法包括甲基化、磷酸化和二硫键形成。

蛋白质折叠

细胞中的多肽链不一定要保持线性；它可以变得支离或折叠在自己身上。多肽链折叠的特定方式取决于它们所处的溶液。事实上，所有氨基酸都含有不同特性的R基团，这是蛋白质折叠的主要原因。

蛋白质分解

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。

透过酶分解蛋白质

蛋白酶

蛋白酶 (又称肽酶 peptidase) 原本被认为只会破坏酶反应，但实际上却能透过裂解作用帮助蛋白质分解，并产生之前没有的新蛋白质。蛋白质酶也有助于调节代谢途径。

外肽酶

外肽酶是一种可以裂解氨基酸侧链末端的酶，主要是透过加水来完成。^[6]外肽酶存在于小肠中。

内肽酶

内肽酶是一种酶，可将水加到肽链中的内部肽键上，然后断开该肽键。^[6] 三种常见的内肽酶来自于胰腺，分别是胃蛋白酶、胰蛋白酶和糜蛋白酶。

透过环境变化进行蛋白质分解

pH值

细胞蛋白质保持在相对稳定的pH值，以防止氨基酸的质子化状态改变。

温度

当环境温度升高时，分子会移动得更快。氢键和疏水相互作用是蛋白质中重要的稳定力量。