蛋白质分解和氨基酸代谢课件.ppt

第七章 蛋白质分解和氨基酸代谢,2,第一节 蛋白质的生理功能与营养问题,一、蛋白质和氨基酸的主要生理功能1、维持组织的生长、更新与修复2、产生一些生理活性物质3、某些蛋白质的特殊生理作用4、供能 供给的能量占食物总供热量的10-15%,3,二、人体对蛋白质的需要量和氮平衡1、氮平衡人体实验 测定人体每天食物中的含氮量与排泄物中的含氮量的关系，评价蛋白质在体内的代谢情况。,4,5,2、体内蛋白质的最低分解量：成人补充30-45g/每日食物蛋白质维持氮平衡我国蛋白质营养标准：成人 70g/day(1-1.2g/kg)婴幼儿/儿童 2-4g/kg,6,三、必需氨基酸与蛋白质的生理价值1、必需氨基酸-体内需要，但机体不能合 成或合成量不足，必需由食物蛋白质提供 的氨基酸 种类：Lys,Trp,Phe,Met,Leu,Ile,Val,Thr2、半必需氨基酸-婴幼儿时期 His,Arg 合成量少也必需由食物提供3、非必需氨基酸,7,4、生理价值-衡量蛋白质营养价值高低 食物蛋白质中所含必需氨基酸数量及种类与人体蛋白质相接近，易于被人体吸收，N的保留值高，则生理价值高。,8,四、蛋白质的互补作用 几种生理价值较低的蛋白质混合食用，生理价值提高。例如：豆腐（干）+面筋 五、临床静脉补液用的氨基酸制剂 低蛋白血症,9,第二节 蛋白质的消化、吸收与腐败 一、消化,食物蛋白质,胃、小肠,蛋白水解酶,氨基酸、小肽（产物）,10,蛋白水解酶,内肽酶胃蛋白酶胰蛋白酶糜蛋白酶弹性蛋白酶,外肽酶羧基肽酶A羧基肽酶B氨基肽酶,11,12,13,二、吸收：部位：小肠粘膜上皮细胞形式：氨基酸机制：耗能需钠的主动转运-谷氨酰循环,14,15,三、腐败 1、概念：未被消化的蛋白质 未被吸收的氨基酸及肽 大肠 化学反应（无氧分解）大肠埃希氏菌,16,2、化学反应：脱羧基作用：产生胺类 还原脱氨：产生NH3、苯酚、乙烷、吲哚、甲烷3、腐败产物 粪排 肠道吸收入肝处理,17,4、肠道中的NH3的（1）来源：腐败作用经还原脱氨后产生尿素的肠肝循环渗入肠道 尿素酶 肠道中：H2N-CO-NH2 2NH3+CO2（2）临床应用：肝昏迷时 血氨处理能力降低 给予肠道抑菌药、降低肠道pH值 减少肠道中NH3的产生,18,血液,渗透,肠道,肾,排出（20g）,NH2-CO-NH2,肝脏 合成,NH3,(25%)7g,NH2-CO-NH2,脲酶（大肠杆菌）,2NH3+CO2（4g）,肠道吸收,肝功能受损：血NH3 抑制肠菌，可使血NH3 降低肠道pH值，可使血NH3,19,第三节氨基酸的一般代谢,氨基酸代谢库：食物蛋白消化吸收产生的氨基酸（外源性）+组织蛋白降解产生的氨基酸（内源性）存在于细胞内液、血液、其他体液氨基酸代谢库,20,氨基酸的来源和去路,21,一.氨基酸的脱氨基作用（deamination)1、L-谷氨酸脱氢酶氧化脱氨基作用(oxidative deamination of L-glutamate),22,特点：不需氧脱氢酶，辅酶：NAD+，NADP+别构酶：变构剂激活剂-ADP，GDP催化可逆反应特异性强，肝中含量丰富,23,、转氨基作用（1）概念：在转氨酶的作用下，-氨基酸的氨基 转移到-酮酸的位置上，生成相应的氨基酸，原来的氨基酸则转变为-酮酸。该反应为一可逆反应，是体内合成非必需氨基酸的重要途径。,24,25,（）体内重要的转氨酶：丙氨酸氨基转移酶（alanine transaminase ALT/GPT）：ALTGlu+丙酮酸 酮戊二酸+Ala肝细胞内酶，肝损伤时ALT升高。,26,天冬氨酸氨基转移酶（aspartate transaminase AST/GOT）：AST Glu+草酰乙酸 酮戊二酸+ASP 心肌细胞内酶心肌损伤时AST升高,27,（）转氨酶的辅酶：磷酸吡哆醛磷酸吡哆胺，起传递氨基的作用,28,29,3、联合脱氨基作用（1）概念：是转氨基作用和谷氨酸的氧化脱氨基作用的偶联的过程，是体内主要的脱氨基方式，反应可逆，是体内合成非必需氨基酸的重要途径。,30,31,4、嘌呤核苷酸循环 骨胳肌中氨基酸的主要脱氨基方式,32,5、非氧化脱氨基作用（1）脱水脱氨基（2）直接脱氨基,33,二、氨的代谢（metabolism of ammonia),1,2,3,1,2,3,1,2,34,1、氨的来源（source of ammonia)（1）各组织氨基酸脱氨基（2）肾小管上皮细胞分泌（3）肠道吸收的氨:腐败+尿素扩散,肾小管,NH4+,H+,碱性尿时：吸收入血,（来源）,（去路）,（肝、肾）,35,2、氨在体内的运输（1）谷氨酰胺-氨的暂时储存形式和运输形式 生成,（脑、肌肉）,36,水解:血循环 谷氨酰胺酶 谷氨酰胺 肝 氨 尿素 肾 铵盐嘌呤嘧啶合成,37,特点:是机体解除氨毒的方式之一。（NH3的去路之一）氨的暂时储存形式（用于某些N化合 物的生物合成）和运输形式作为蛋白质生物合成的原料调节体内酸碱平衡临床上补充谷氨酸盐以降低氨浓度,38,（2）葡萄糖-丙氨酸循环-NH3 的另一种运输形式和暂时储存形式,39,3、NH3最主要的去路-尿素的合成(formation of urea)（1）生成部位：肝（主要）肾（甚微）（2）合成过程：鸟氨酸循环（ornithine cycle）（3）原料：NH3（游离的氨和来自天冬氨酸的氨）CO2,40,（4）合成过程：氨基甲酰磷酸化合成:(线粒体),AGA：N-乙酰谷氨酸作用：氨基甲酰磷酸合成酶I的别构激活剂 N-乙酰谷氨酸合成酶生成：乙酰CoA+Glu N-乙酰谷氨酸,41,瓜氨酸的合成(线粒体):,42,精氨酸的合成(胞浆)：,43,特点：所用的氨基来自天冬氨酸需有两个酶催化:精氨酸代琥珀酸合成酶（argininosuccinate synthetase ASAS）ASAS是尿素合成的限速酶精氨酸代琥珀酸裂解酶(argininosuccinate lyase ASAL),44,精氨酸的水解(胞浆)：,45,总反应：NH3+CO2+天冬氨酸+3ATP+H2O NH2-CO-NH2+延胡索酸+2ADP+AMP+4Pi,ASAS,46,（5）尿素合成的调节 食物 氨基甲酰磷酸合成酶I的影响,AGA是其变构激活剂 Arg可激活AGA合成酶 补充Arg可加快尿素生成,鸟氨酸循环中间物的影响酶的影响-ASAS,47,（6）尿素合成的生理意义 将有毒的氨转变为无毒的尿素从肾排 出（解除氨毒）,48,三、-酮酸的代谢1、合成非必需A、A（1）还原加氨/转氨基 酮酸 非必需氨基酸（2）三羧酸循环谷氨酸 酮戊二酸 草酰乙酸 天冬氨酸,49,2、转变为糖或脂肪（1）生糖氨基酸（glycogenic amino acid）某些氨基酸脱去NH3后所生成的-酮酸可转变为糖。如Ala、Arg、Asp等（共14种）（2）生酮氨基酸(ketogenic amino acid)某些氨基酸脱去NH3后所生成的-酮酸可转变为乙酰CoA进而生成脂肪或酮体。如Leu(共1种),50,（3）生糖兼生酮氨基酸 某些氨基酸脱去NH3后所生成的-酮酸可转变为糖，也可转变为脂肪或酮体。如Ile、Phe、Trp、Tyr Lys(共5种)TCA cycle是联系糖、脂、蛋白质 三类物质相互转变的重要枢纽。,51,3、氧化供能,氨基酸,脱 NH3,脱 CO2,-酮酸,胺类,非必需氨基酸,转变为糖、脂,TCA cycle 氧化分解,52,53,1、-氨基丁酸(-aminobutyric acid GABA）生成 作用：抑制性神经传递的介质应用：临床给呕吐病人服B6之机理,几种氨基酸脱羧基作用后生成的重要物质,54,2、5-羟色胺（5-hydroxytrptamine）生成作用：神经递质 强烈缩血管作用/刺激平滑肌收缩,55,3、牛磺酸（taurine）生成：作用：是结合胆汁酸的组成成分,56,4、组胺（histamine）生成：作用：扩血管作用 刺激胃酸分泌,57,5、多胺（polyamine）概念：一类具有3个或3个以上氨基的化合物。生成：作用：促进细胞增殖是促进核酸与蛋白质 的合成，常见于肿瘤患者的血液、尿 液中。,58,第四节 个别氨基酸的代谢 一、一碳单位（one carbon group)1、概念:在某些氨基酸的代谢过程中，所生成的由辅酶四氢叶酸携带的一个碳原子的有机基团。包括：1甲基、2甲烯基、3甲炔基、4甲酰基、5亚氨甲基。,59,2、一碳单位的载体-FH4（四氢叶酸）携带位置：N5、N10 一碳单位+FH4 活性一碳单位 在核酸的生物合成中起重要作用FH4 不是活性甲基的唯一载体，S-腺苷甲硫氨酸是更重要的活性甲基的载体。,60,3、来源与互变及利用：,61,4、一碳单位在体内的生理作用（1）参与嘌呤环的生物合成（2）甲硫氨酸合成时甲基的供给者,62,1、Met和转甲基作用（1）Met 是必需氨基酸，重要的甲基供体 以S-腺苷甲硫氨酸（SAM）的形式提供甲基（2）SAM是体内最重要的甲基直接供体,二、含硫氨基酸（Met、Cys）的代谢,63,活性甲基,甲硫氨酸循环,甲硫氨酸,S-腺苷甲硫氨酸,S-腺苷甲硫氨酸（SAM）,64,（3）SAM的作用：参与合成重要的甲基化合物 修饰蛋白质和核酸，影响其功能 消除活性或毒性，参与生物转化（4）甲硫氨酸循环的生理意义：补充甲硫氨酸 维生素B12与甲硫氨酸循环 及巨幼细胞性贫血,65,2、半胱氨酸与胱氨酸代谢（1）氧化 2半胱氨酸 胱氨酸 还原 半胱氨酸含有巯基-巯基酶活性 胱氨酸含有二硫键维持蛋白质三级结构,66,（2）氧化脱羧 半胱氨酸 牛磺酸（结合胆汁酸的成份）（3）谷胱甘肽（glutathione,GSH）,67,Cys,-SH,-NH2,丙酮酸,NH3,H2S,SO42-,O2,2ATP,随尿排出,PAPS（活性硫酸根）,（4）Cys的分解代谢,提供活性硫酸根，合成硫酸酯,68,三、支链氨基酸的代谢 1、种类：Val、Ile、Leu 肝外组织中降解 2、降解过程：转氨、脱氢,69,四、芳香族氨基酸的代谢 1、种类：Phe、Trp、Tyr 肝内代谢 2、Phe和Tyr的代谢 3、缺乏症：苯丙氨酸羟化酶缺乏-苯丙酮尿症黑色素合成酶系缺乏-白化症尿黑酸的氧化酶系缺乏-尿黑酸症 4、Trp的代谢,70,若先天缺乏,加强,71,1,2,3,4,酶系先天缺乏,先天性缺乏氧化酶系,72,衡量肝功能衰竭的一个指标：血液中支链氨基酸/芳香族氨基酸比例 正常时：BCAA/ACAA 3.0-3.5 肝功能受损：BCAA/ACAA 1.5-2.0,