氨基酸和蛋白质代谢.ppt

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1、,第十二章蛋白质和氨基酸的代谢,纳豆,第一节 蛋白质的营养作用,一、蛋白质的生理功能,维持组织细胞的生长，修补和更新,转变为生理活性分子(如酶、激素、抗体等),氧化供能（17.9KJ/g 蛋白质）,氨基酸为含氮化合物合成的提供氮源,*总氮平衡：摄入氮=排出氮 蛋白质分解与合成处于平衡，如成人,*正氮平衡：摄入氮排出氮 蛋白质合成量多于分解量，如儿童、孕妇、康复的病人,*负氮平衡：摄入氮排出氮 蛋白质分解量多于合成量，如饥饿、消耗性疾病,反映体内蛋白质合成与分解的动态关系,二、氮平衡,蛋白质的需要量,成人每日最低需要量:3050g/d,我国营养学会推荐的成人每日需要量:80g/d,取决于必需氨基

2、酸种类及含量,必需氨基酸：机体不能合成、必需从食物中摄取：缬、异亮、亮、苯丙、甲硫、色、苏氨酸、赖,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要 组氨酸和精氨酸,蛋白质的营养价值,三、必需氨基酸,记忆法：借一两本蛋色书来,第二节 蛋白质的消化吸收,水解,蛋白酶,氨基酸,吸收入,作为氮源和能源进行代谢,2、内源蛋白质,体蛋白,水解,蛋白酶,氨基酸,1、外源蛋白质,1、蛋白质的消化,内肽酶：胃蛋白酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶（水解蛋白质内部肽键）,外肽酶：氨基肽酶、羧基肽酶（从肽链两端开始水解肽键）,主要的酶类：,据水解肽键部位的不同分为两类：,外切酶氨肽酶,

3、内切酶,限制性内切酶,外切酶羧肽酶,最终产物氨基酸,消化道内几种蛋白酶的专一性,（1）主要部位：小肠,A 氨基酸运载蛋白,碱性氨基酸运载蛋白,酸性氨基酸运载蛋白,亚氨基酸运载蛋白,B-谷氨酸循环,（2）吸收机制,中性氨基酸运载蛋白,2、氨基酸的吸收,-谷氨酰基循环氨基酸吸收,3、氨基酸的转化,食物蛋白质,氨基酸,特殊途径,-酮酸,糖及其代谢中间产物,脂肪及其代谢中间产物,TCA,鸟氨酸循环,NH4+,NH4+,NH3,CO2,H2O,组织蛋白,尿素,尿酸,激素,卟啉,尼克酰氨衍生物,肌酸胺,嘧啶,嘌呤,CO2,胺,第三节 氨基酸代谢的共同途径,（一）脱氨基作用(Deamination of A

4、mino Acid),（一）氧化脱氨基作用,氨基酸在酶的作用下生成酮酸和氨,部位：肝脏、肾脏,体内谷氨酸脱氢酶的作用非常接近平衡状态（DG0）,重要的例子：L-谷氨酸氧化脱氨基作用,-酮戊二酸,二.转氨基作用,特点：a.可逆，受平衡影响 b.氨基大多转给了-酮戊二酸（产物谷氨酸）,转氨酶,-酮酸,-氨基酸,-酮酸,逆过程,酮戊二酸,提问：为什么多转给-酮戊二酸？答案：来源有保证，谷氨酸可由氧化脱氨迅速降解产生-酮戊二酸。,参与氨基转换的酮酸主要是酮戊二酸，其次是草酰乙酸。除Gly、Lys、Pro、Thr不能转氨外，其他氨基酸都具有转氨作用。最常见作用最强的是:谷丙转氨酶，谷草转氨酶所有转氨酶的

5、辅酶都是：磷酸吡哆醛或磷酸吡哆胺,肝细胞中转氨酶活力高，是血液的100倍抽血化验若转氨酶比正常水平偏高可能：肝组织受损破裂结合乙肝抗原等指标进一步确定原因,查肝功抽血化验转氨酶指数,转氨酶种类多、分布广、活性高但氨基酸没有真正脱掉氨基氧化脱氨基作用氨基酸氧化酶只有Glu脱氢酶分布广、活性高，但肌肉缺乏不是体内主要的脱氨基方式,最佳脱氨基的方式是？联合脱氨基=转氨基+氧化脱氨基,转氨酶与Glu脱氢酶的联合脱氨基 肝、肾嘌呤核苷酸循环 骨骼肌、心肌,转氨酶与Glu脱氢酶的联合脱氨基,-酮戊二酸,谷氨酸,转氨酶,谷氨酸脱氢酶,嘌呤核苷酸循环,转氨酶,5.非氧化脱氨,主要存在于微生物中的脱氨方式（1）

6、直接脱氨基作用天冬氨酸 延胡索酸（2）脱水脱氨基作用 丝氨酸 氨基丙烯酸 亚氨基丙酸 酮酸（3）脱硫化氢脱氨基作用含硫氨基酸在脱硫化氢酶作用下生成亚氨酸，自发转变为丙酮酸。（4）水解脱氨苏氨酸 丁酸+丙酸（5）还原脱氨氨基酸在氢化酶作用下生成脂肪族有机酸和氨,二、氨基酸的脱羧基作用,（一）作用方式 脱羧酶氨基酸 胺+二氧化碳。脱羧酶：只作用于L-AA，除His脱羧酶不需辅酶，其他脱羧酶都以磷酸吡哆醛为辅酶。（二）生理意义1.氨基酸脱羧产生的胺类物质一般具有毒性，有的具有强烈的生理效应。2.植物中某些氨基酸的脱羧产物可作为合成生物碱及生长刺激素的前体。,第四节 氨基酸脱氨产物的代谢,（一）氨的来

7、源,一、氨的代谢,1、体内氨的来源Amino Acid 脱氨基(Deamination)肠道细菌的腐败作用与尿素(Urea)的分解,肾小管上皮分泌Gln的分解,氨中毒的可能机制,若NH3大量进入细胞，或细胞内NH3大量积累,表现：语言障碍、视力模糊、昏迷、死亡,酮戊二酸大量转化TCA循环中断，能量供应受阻,高血氨,正常人血浆中的氨浓度一般不超过0.1mg/100mL两种主要转运途径:丙氨酸-葡萄糖途径谷氨酰胺转运氨,（二）氨的转运,血液,肝脏,肌肉细胞,丙酮酸,NH3,丙氨酸,糖异生,葡萄糖,联合脱氨,酵解,1、丙氨酸-葡萄糖途径,转氨,葡萄糖,2、谷氨酰胺的运氨作用,在脑、肌肉等组织合成谷氨

8、酰胺，运输到肝或肾再分解为氨和谷氨酸,生理意义：谷氨酰胺是氨的解毒产物，也是氨的储藏及运输形式,(主要是肌肉),葡萄糖-丙氨酸循环及谷氨酰胺转运氨,各组织细胞,脱氨,NH3,谷氨酸,-酮戊二酸,谷氨酸,丙酮酸,丙氨酸,谷氨酰胺,血液,肝脏,脱氨，转化为排泄形式,以Gln、Ala转运氨经济性高效（一举两得）,肌肉剧烈运动,丙酮酸,NH3,丙氨酸,糖异生,葡萄糖,脱氨,酵解,蛋白质分解产能,（三）氨的排泄,合成非必需氨基酸，并参与嘌呤、嘧啶等 含氮化合物的合成2.形成无毒的谷氨酰胺（Gln）3.转变成尿酸（禽类）、尿素（哺乳动物）,水生生物直接扩散脱氨（NH3）,哺乳、两栖动物排尿素,各种生物根据

9、安全、价廉的原则排氨,？,体内水循环迅速，NH3扩散流失快，毒性小。,？,体内水循环较慢，转变成无毒的尿素。,鸟类、爬虫排尿酸,水循环太慢,转变为不溶于水尿酸,毒性小,1932年Hans Krebs提出,（四）尿素(urea)的生成机制,排尿动物体内，NH3合成尿素在肝脏中通过一个循环完成的，此循环称为尿素循环(鸟氨酸循环)。,Hans Krebs（1900-1981）The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1953,1.氨甲酰磷酸的生成,2、瓜氨酸的生成,3.精氨酸的生成,4.精氨酸的水解,（1）氨基甲酰磷酸的合成（线粒体）,激活剂,（2）瓜氨酸的

10、合成,（3）精氨酸的合成（胞质）,（4）精氨酸水解生成尿素,鸟氨酸循环,氨基酸,谷氨酸,谷氨酸,氨甲酰磷酸,鸟氨酸,瓜氨酸,瓜氨酸,精氨酸代琥珀酸,鸟氨酸,精氨酸,延胡索酸,草酰乙酸,氨基酸,谷氨酸,-酮戊二酸,天冬氨酸,ATP,AMP+PPi,H2O,2ATP+CO2+NH3+H2O,2ADP+Pi,基质,线粒体,胞液,尿素,内膜,尿素生成的要点限速酶：精氨酸代琥珀酸合成酶耗能过程：3ATP中4个高能键三个氨基酸：鸟氨酸，瓜氨酸，精氨酸N与C来源：氨基酸脱氨和CO2生成1分子尿素，消除2分子氨和1分子CO2,2个部位 肝脏线粒体+胞液2个关键酶 氨基甲酰磷酸合成酶、精氨酸代琥珀酸合成酶2个N

11、 尿素分子中2个N1个来自NH3、1个来自天冬氨酸3个重要产物 鸟氨酸、瓜氨酸、精氨酸4个高能键尿素合成是个耗能过程，3ATP中4个高能键,总结,鸟类、陆生爬虫排尿酸,均来自转氨,不溶于水，毒性很小，合成需要更多的能量。,提问：为什么这类生物如此排氨？,水循环太慢，保留水分同时不中毒得付出高能量代价。,高等植物，以谷氨酰胺或天冬酰胺形式储存氨，不排氨。,1、氨基化，生成非必需氨基酸 2、转变成糖和脂类 3、氧化供能,二、-酮酸代谢,降解为乙酰CoA或乙酰乙酰CoA生酮氨基酸降解为丙酮酸、-酮戊二酸、琥珀酰CoA、延胡索酸、草酰乙酸的氨基酸生糖氨基酸,生糖氨基酸：所有非必需氨基酸+精氨酸和组氨酸

12、生酮氨基酸：亮氨酸 生糖兼生酮氨基酸：异亮氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸、酪氨酸(一两色本来老),碳骨架的氧化（肝脏中）,乙酰乙酰CoA,苯丙氨酸酪氨酸亮氨酸赖氨酸,丙氨酸苏氨酸甘氨酸丝氨酸半胱氨酸,丙酮酸,精氨酸组氨酸谷氨酰胺脯氨酸,谷氨酸,异亮氨酸甲硫氨酸缬氨酸苏氨酸,苯丙氨酸酪氨酸天冬氨酸,天冬酰胺谷氨酰胺,异亮氨酸亮氨酸色氨酸,第五节 氨基酸的分解代谢,一、提供一碳基团的氨基酸 二、含硫氨基酸代谢三、芳香族氨基酸的代谢,第六节 氨基酸的合成,氨基酸由糖代谢中间产物转化而来,蛋白质,氨基酸,非必需氨基酸(10种),糖,必需氨基酸(10种),酮体,动物,CO2+H2O,戊糖磷酸途径,葡萄糖,葡糖-6-磷酸,3磷酸-甘油酸,丙酮酸,三羧酸循环乙醛酸循环,核糖-5-磷酸,酵解,组氨酸,色氨酸 苯丙氨酸酪氨酸,丝氨酸 半胱氨酸甘氨酸,亮氨酸 异亮氨酸缬氨酸 丙氨酸,草酰乙酸,-酮戊二酸,天冬氨酸天冬酰胺甲硫氨酸苏氨酸,谷氨酸 谷氨酰胺赖氨酸 精氨酸 脯氨酸,微生物和植物可以合成所有类型氨基酸。,