蛋白质的分解代谢.ppt

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1、第 八 章,蛋白质的分解代谢,本章主要内容,一 蛋白质的营养作用 二 蛋白质的消化、吸收与腐败 三 氨基酸的一般代谢 四 氨的代谢 五 个别氨基酸的代谢,第一节 蛋白质的营养作用,一 蛋白质的生理功能,组织细胞的构件物质，维持细胞组织 的生长、更新和修补,* 参与多种重要的生理活动(如酶、激素),* 氧化供能（17.9KJ/g Pr）,* 可转化为糖和脂肪等,* 氨基酸是各种含氮化合物的原料,二、蛋白质的需要量和营养价值,*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,*负氮平衡：摄入氮排出氮 （蛋白质分解量多于

2、合成量）如饥饿、消耗 性疾病,（一）氮平衡,尿与粪中的含氮量(排出氮)及摄入食物的含氮量(摄入氮)可反映体内蛋白质的代谢概况，称为氮平衡。,（二） 生理需要量,2、最低生理需要量 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,1、每天最低分解量 成人每日最低分解量约为20g/d蛋白质。,（三） 蛋白质的营养价值,蛋白质的营养价值： 取决于其含必需氨基酸数量及种类的多少,*婴儿期组氨酸也是必需的。,缬、异亮、亮、苯丙、蛋、色、苏、赖氨酸共8种（口诀：借一两本淡色书来）,*必需氨基酸：,体内需要而又不能自身合成，必须由食物 供应的氨基酸，称为必需氨基酸。,

3、*半必需氨基酸：酪氨酸和半胱氨酸 （可由苯丙和蛋氨酸在体内合成）,*非必需氨基酸：（特点：体内可合成）,*蛋白质的互补作用：,指营养价值较低的蛋白质混合食用，必需 氨基酸互相补充从而提高营养价值。,谷类蛋白质含赖氨酸较少而含色氨酸较多， 豆类蛋白质含赖氨酸较多而含色氨酸较少，,两者混合食用可提高营养价值,第二节 蛋白质的消化、吸收与腐败,一、蛋白质的消化,内肽酶：胃蛋白酶、胰蛋白酶、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（从肽键两 端开始水解）,1 主要的酶类：,据水解肽键部位的不同分为两类：,（1）胃中消化,2 消化的部位：,*酶原的激活,*水解,内肽酶 胰蛋白酶 糜

4、蛋白酶 弹性蛋白酶,（2）小肠内消化（主要部位）,主要的酶类：,外肽酶 羧基肽酶A 羧基肽酶B,蛋白水解酶作用示意图,氨基肽酶,内肽酶,羧基肽酶,氨基酸 +,氨基酸,二肽酶,二、 氨基酸的吸收,1 主要部位：小肠,（1）氨基酸吸收载体,*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,（2）-谷氨酰基循环对氨基酸的转运作用,2 吸收机制,*中性氨基酸运载蛋白（主）,（3）肽的吸收,氨基酸进入组织细胞的需钠主动转运机制,ADP+Pi,ATP,K+,K+,Na+,Na+,外,膜,内,谷胱 甘肽,半胱氨酰甘氨酸,-谷氨酸 环化酶,5-氧脯 氨酸,谷胱甘肽 合成酶,-谷氨酰 半胱氨酸 合

5、成酶,5-氧脯 氨酸酶,细胞膜,细胞内,细 胞 外,-谷氨酰基循环,氨 基 酸,-谷氨酰 氨基酸,ADP+Pi,定义：肠道细菌对未被消化的蛋白质及 未被吸收的消化产物进行的代谢过程,1、胺的生成（组胺、尸胺、酪胺等）,三、蛋白质的腐败作用,2 肠道氨的生成（肠道氨的两种主要来源）,*氨基酸脱氨,*尿素水解,肠菌尿素酶,血中尿素,氨的吸收主要在结肠， 其受肠腔pH的影响， 降低结肠的pH，可减 少肠道氨的吸收,2 肠道氨的生成,3 其它有害物质的生成(如苯酚、吲哚、硫化氢等）,第三节 氨基酸的一般代谢,氨 基 酸 代 谢 库,氨基酸代谢概况,一、氨基酸的脱氨基作用,氨基酸,1 氧化脱氨基作用（特

6、点：有氨生成）,亚氨基酸,氨基酸氧化脱氨的主要酶：,* L-氨基酸氧化酶（活性低，分布于肝及 肾脏，辅基为FMN）,* D-氨基酸氧化酶（活性强，但体内D-氨基 酸少，辅基为FAD）,* L-谷氨酸脱氢酶 活性强，分布于肝、肾及脑组织 为变构酶，受ATP、ADP等调节， 辅酶为NAD+或NADP+ 专一性强，只作用于谷氨酸，催化 的反应可逆,+ NH3,-酮戊二酸,L-谷氨酸脱氢酶,转氨酶,+,2. 转氨基作用,+,（1）转氨酶（其辅酶为磷酸吡哆醛）,*丙氨酸氨基转移酶（ALT）,又称谷丙转氨酶（GPT）,临床意义：急性肝炎患者血清ALT升高,*天冬氨酸氨基转移酶（AST）又称谷草转氨酶(GO

7、T),临床意义：心肌梗患者血清AST升高,（2）转氨基作用机制,氨基酸,磷酸吡哆胺,分子重排,Schiffs碱异构体,特点：,生理意义：,接受氨基的主要酮酸有：,转氨基作用,* 只有氨基的转移，没有氨的生成,* 催化的反应可逆,* 其辅酶都是磷酸吡哆醛,是体内合成非必氨基酸的重要途径,*丙酮酸 *-酮戊二酸 *草酰乙酸,转氨酶,3. 联合脱氨基作用,转氨基作用和谷氨酸氧化脱氨基作用的联合,-酮戊二酸,+ NAD+,谷氨酸脱氢酶,+ NADH+H+,氨基酸,-酮酸,谷氨酸,特点：有氨生成，反应过程可逆,骨骼肌和心肌组织主要由该途径脱氨,4. 嘌呤核苷酸循环脱氨反应,生理意义： *体内合成非必需氨

8、基酸的主要途径 * 肝、肾等组织主要脱氨途径,3. 联合脱氨基作用,-酮酸,草酰乙酸,嘌呤核苷酸循环（1）,AST,嘌呤核苷酸循环(2),延胡索酸,苹果酸,草酰乙酸,转氨基作用,二、-酮酸的代谢,2. 经三羧酸循环氧化供能,1. 经氨基化生成非必需氨基酸,3. 转变为糖及脂类,生糖氨基酸：甘、丝、丙等多种氨基酸,生酮氨基酸：亮氨酸、赖氨酸,生酮兼生糖氨基酸：异亮、苯丙、酪、苏、色,氨基酸、糖及脂肪代谢的联系,第四节 氨的代谢,一、 体内氨的来源,*来源： 氨基酸脱氨（主）,从肠道吸收的氨,肾脏产生的氨（主要来自谷氨酰胺分解的氨）,该部分氨分泌到肾小管腔中主要与尿中的H+结合 成铵盐由尿排出，当

9、尿pH升高时，分泌受阻， 被吸收入血。,肝功能严重障碍的病人，不宜使用碱性利尿药， 以免血氨升高。,氨的去路：,合成尿素排出（主）,与谷氨酸合成谷氨酰胺,合成非必需氨基酸及含氮物,经肾脏以铵盐形式排出,二、 氨的转运,1. 丙氨酸-葡萄糖循环,丙氨酸,葡萄糖,2. 谷氨酰胺的运氨作用,L-谷氨酸,谷氨酰胺,(脑、肌肉),(肝、肾),尿素、铵盐等,临床上用谷氨酸盐 降低血氨,谷氨酰胺,谷氨酸,Asp,Asn,NH3,天冬酰胺酶,白血病细胞不能,临床上用此酶分解血 的Asn治疗白血病,三、 尿素的生成,（一） 尿素合成的主要器官：肝脏,瓜氨酸,2分子氨与1分子 CO2结合生成1分 子尿素及1分子水

10、,（二） 尿素合成的鸟氨酸循环,（三） 鸟氨酸循环的详细步骤,CO2 + NH3 + H2O,氨基甲酰磷酸合成酶I（CPS-）,2ATP,2ADP+Pi,1. 氨基甲酰磷酸的合成（反应部位：线粒体）,N-乙酰谷氨酸是CPS-的变构激活剂,2. 瓜氨酸的合成,鸟氨酸,+ H3PO4,瓜氨酸,反应部位：线粒体,3. 精氨酸的合成-1（反应部位：胞液）,*天冬氨酸,精氨酸代琥珀酸,3. 精氨酸的合成-2,精氨酸,4. 精氨酸水解为尿素,NH3 + CO2 + H2O,氨基甲酰磷酸,精氨酸代琥珀酸,瓜氨酸,天冬氨酸,-酮戊二酸,线粒体,胞液,鸟氨酸循的全过程,（四）尿素合成的调节,1. 食物蛋白的影响

11、 高蛋白膳食时尿素合成速度 加快，且排出的含氮物中尿素占90%,3. 精氨酸代琥珀酸合成酶是尿素合成的限速酶， 可调节尿素的合成。,2. CPS-的调节 精氨酸激活AGA合成酶，促进 AGA的合成，AGA激活CPS-，尿素合成加快,尿素合成小结,主要器官：肝脏, CO2 2NH3（其中1分子来自于天冬氨酸*） 4ATP,生理意义：是体内氨的主要去路, 解氨毒的重要途径。,总反应方程式：,原料：合成1分子尿素需：,2NH3 + CO2 + 3ATP + H2O,限速酶：精氨酸代琥珀酸合成酶,(四) 高血氨症与肝昏迷,* 血氨正常参考值：5.5465mol/L,*引起高血氨症主要原因： 肝功能严重

12、损伤，尿素合成障碍,*机制： 脑中氨升高，消耗-酮戊二酸（转变为谷氨酸）， 使三羧酸循环减弱，ATP合成减少，引起大脑功能障 碍，严重时昏迷。,*降低血氨的措施： 限制蛋白进食量，给肠道抑菌药物， 给谷氨酸使其与氨结合为谷氨酰胺,一、氨基酸的脱羧基作用,1. -氨基丁酸（GABA）,功能：为一种抑制性神经递质，对 中枢神经系统有抑制作用。,GABA,第五节 个别氨基酸的代谢,氨基酸脱羧酶其辅 酶为磷酸吡哆 醛,2. 牛磺酸,功能：结合胆汁酸的重要组成成分,L-半胱氨酸,牛磺酸,功能： *扩张血管、降低血压 *刺激胃酸分泌,组胺,L-组氨酸,3. 组胺,4. 5-羟色胺（5-HT）,功能： *脑

13、中的5-HT是一种抑制性神经递质 * 外周组织的5-HT有收缩血管的作用,色氨酸,5-HT,5. 多胺,*腐胺 *精脒（亚精胺） *精胺,定义：分子中含有2个以上氨 基的胺类物质,功能：*调节细胞增长，促进细胞增殖。 *血尿中多胺的水平可作为癌瘤病的 辅助诊断及观察病情变化的指标,5. 多胺,鸟氨酸,种类： * 甲基（-CH3） * 亚甲基（-CH2- 甲烯基） * 次甲基（=CH- 甲炔基） * 甲酰基（-CHO） * 亚氨甲基（-CH=NH）,特点：不能游离存在，以四氢叶 酸为载体参与反应。,一碳单位的载体（四氢叶酸,FH4）,2. 一碳单位与四氢叶酸,一碳单位与四氢叶酸的结合形式：,N5

14、N10-亚甲基四氢叶酸 （N5，N10-CH2-FH4）,（R）,N5N10-次甲基四氢叶酸 （N5，N10=CH-FH4）,N10-甲酰四氢叶酸 （N10-CHO-FH4）,一碳单位与四氢叶酸的结合形式：,N5-亚氨基甲基四氢叶酸 （N5-CH=NH-FH4）,一碳单位与四氢叶酸的结合形式：,（R）,3. 一碳单位与氨基酸代谢,+ FH4,丝氨酸,3. 一碳单位的产生,+ CO2+ NH3,3. 一碳单位的产生,组氨酸,4、一碳单位的相互转变,5.一碳单位的生理功用,* 参与嘌呤、嘧啶核苷酸及蛋氨酸等的合成。,将氨基酸与核苷酸代谢密切相连。,* 一碳单位代谢障碍会影响DNA、蛋白 质的合成，

15、引起巨幼红细胞性贫血。,* 磺胺类药及氨甲喋呤等是通过影响一碳 单位代谢及核苷酸合成而发挥药理作用。,*参与许多物质的甲基化过程。,三、含硫氨基酸的代谢,1. 甲硫氨酸的代谢 （1）甲硫氨酸与转甲基作用,R (腺嘌呤）,蛋氨酸,重要的转甲基作用的受体及产物 ,甲基受体 甲基化产物 甲基受体 甲基化产物 ,去甲肾上腺素 肾上腺素 RNA 甲基化的RNA 胍乙酸 肌酸 DNA 甲基化的DNA 磷脂酰乙醇胺 磷脂酰胆碱 蛋白质 甲基化的蛋白质 ,( 2) 蛋氨酸循环,蛋氨酸,ATP,H2O,腺苷,同型半胱氨酸,RH,* 使N5-CH2FH4释出-CH3重新变成游 离的FH4，继续运载一碳单位。,蛋氨

16、酸循环的生理意义：,N5-CH3-FH4转甲基酶的辅酶为维生素B12，当维生素 B12缺乏时，影响四氢叶酸的再生，一碳单位转运受 阻，导致核酸合成障碍，可产生巨幼红细胞性贫血。,* 减少蛋氨酸的净消耗，重复利用以 满足机体对甲基化的供体的需要。,小 结,（3）肌酸的合成,（3）肌酸的合成,肌酸,磷酸肌酸,PO3H2,肌酸酐,2. 半胱氨酸与胱氨酸的代谢 （1）半胱氨酸与胱氨酸的互变,+ 2H,ATP + SO4-,2. 半胱氨与胱氨酸的代谢,（2）硫酸根的代谢,PAPS是活性硫酸根，参与转硫酸基反应,谷氨酸 + 半胱氨酸, -谷氨酰半胱氨酸,谷胱甘肽（GSH）,生成：,* 2GSH + 2Hb

17、-Fe3+,2GSH + H2O2,* 作为抗氧化剂，维持酶-SH的还原性和膜的完整性,* 参与生物转化,* 参与氨基酸转运,四、芳香族氨基酸的代谢,苯丙氨酸羟化酶,1、苯丙氨酸和酪氨酸的代谢,苯丙氨酸,（1）儿茶酚胺与黑色素的合成,酪氨酸,多巴,多巴胺,（1）儿茶酚胺与黑色素的合成,多巴胺,肾上腺素,腺苷同型半胱氨酸,酪氨酸合成黑色素,（2）酪氨酸的分解代谢,酪氨酸,皮肤、毛发等的黑色素由酪氨酸通过酪氨酸酶催化生 成。人体缺乏此酶，则黑色素合成障碍，导致白化病。,延胡索酸 + 乙酰乙酸,（生糖兼生酮）,（3）苯丙酮酸尿症,苯丙氨酸,苯乙酰谷氨酰胺,先天性缺少苯 丙氨酸羟化酶,苯丙酮酸的堆积对中枢神经系统有毒性，导致患儿智力发育障碍,五、支链氨基酸的代谢,缬氨酸 亮氨酸 异亮氨酸,生糖氨基酸,生糖兼生酮氨基酸,生酮氨基酸,