白new蛋白代谢VCD双语.ppt

返回目录 目的要求： 1、掌握蛋白质的营养价值及其需要量、氨 基酸的一般代谢。 2、熟悉蛋白质在消化道的变化、体内氨的 代谢，一碳单位的代谢。 3、了解一些氨基酸的特殊代谢。 第一节 蛋白质的营养作用 第二节 蛋白质的消化、吸收、腐败 第三节 氨基酸的一般代谢 第四节 一些氨基酸的特殊代谢 第五节 激素对蛋白质代谢的调节 第四章 蛋白质化学 一、 氮平衡nitrogen balance “ Nitrogen balance refers to the difference between total nitrogen intake and total nitrogen loss in feces,urine,and perspiration. 是测定摄入氮量和排出氮量来了解蛋白质在体内代 谢和利用 的一种方法。 第一节 蛋白质的营养作 用 1. 氮的总平衡 Total nitrogen Balance ： 摄入氮排出氮 nitrogen intake matches output 1. 2. 氮的正平衡 positive nitrogen balance： 2. 摄入氮排出ingestion of more nitrogen than is excreted 3. 3 氮的负平衡 negative nitrogen balance： 4. 摄入氮排出氮 , 缺乏必需氨基酸 nitrogen output exceeds intake，or be short of essential amino acids 二、 蛋白质的生理需要量 最小生理需要量：30-50g/d 从事中等体力劳动每天需要量：1.05g/Kg体重 我国营养学会推荐每天需要量：70-80 g/d 三、 蛋白质的营养价值nutrition value ： 决定于氨基酸的种类class、数量quantity和比例 proportion是否与生物体组织蛋白的组成相近。 （一）必需氨基酸 essential amino acids： 是一类不能在体内合成,必须由外界食物供给的氨基酸 “Essential amino acids are required amino acids that cannot be synthesized by the body and must therefore be supplied by diet” 人体八种必需氨基酸： 缬氨酸(valine)、 亮氨酸(leucine) 异亮氨酸(isoleusine) 、 苏氨酸(threonine) 赖氨酸(lysine) 、 甲硫氨酸(methionine)、 苯丙氨酸(phenylalanine)、 色氨酸(tryptophan) （二）非必需氨基酸nonessential amino acids n精氨酸arginine、组氨酸histidine 成人、儿童和婴儿必需氨基酸的每天最低需要量（mg/kg体重） 必需氨基酸 成人 儿童 婴儿 异亮氨酸 10 30 70 甲硫氨酸 13 27 58 缬氨酸 10 33 93 亮氨酸 14 45 161 色氨酸 35 4 17 苯丙氨酸 14 27 125 苏氨酸 7 35 87 赖氨酸 12 60 103 四、食物蛋白质的互补作用complementation 营养价值较低的食物蛋白质可以通过混合膳食、互 相弥补而提高营养价值的作用 一、蛋白质的消化digest （一）消化场所：胃stomach、小肠intestine （二）消化酶： 胃蛋白酶pepsin、 胰蛋白酶trypsin、 胰凝乳蛋白酶chymotrypsin、 弹性蛋白酶elastase 羧肽酶carboxypeptidase 肠激酶enterokinase 氨基肽酶aminopeptidase 二肽酶dipeptidase （三） 消化产物：氨基酸amino acids 第二节 蛋白质的消化、吸收、 腐败 胰酶 小肠 二、氨基酸的吸收和转运absorb and transfer ： 耗能的主动initiative吸收过程 （一）载体carrier对氨基酸吸收的作用 1 中性neutral氨基酸载体 2 酸性acidity氨基酸载体 3 碱性alkalescence氨基酸载体 4亚氨基酸和甘氨酸载体：运脯氨酸、羟脯氨酸、甘氨酸 （二）谷氨酰循环 glutamyl cycle对氨基酸 转运transportation的作用 谷氨酰转肽酶( GT) 谷胱甘肽GSH 三、蛋白质的腐败putrefaction作用： 未被消化的蛋白质和未被吸收的氨基酸在大肠下部受细菌的作 用，产生一系列对人体有害的物质的过程。 （三）酚类hydroxybenzene的生成 （四）其它有害物质的生成 吲哚indole 、甲基methyl-吲哚、硫化氢 sulfureted hydrogen等 （二）氨ammonia的生成 1、氨基酸 有机酸 + NH3 2、精氨酸 尿素 NH3 （一）胺类amine的生成 氨基酸胺 细菌 CO2 n常见腐败产物： 肝昏迷 Phe Tyr 肠菌 苯乙胺 酪 胺 liver 正常 解毒 肝病 -羟化酶 脑组织 苯乙醇 胺 羟酪胺 假神经递质肝性脑昏迷 （一）氨基转移（转氨基）作用transamination 第三节 氨基酸的一般代谢 一、 氨基酸的脱氨基作用(分解代谢)deamination 氨基酸 酮酸 + NH3 + H R1 C NH2 COOH R2 O C HOOC R1 O C HOOC + H R2 C NH2 COOH 氨基转移酶 AA1+ 酮酸 2 酮酸1 +AA2 转氨酶aminotransferase,transaminase 辅酶：磷酸吡哆醛（胺） 体内重要的转氨酶： 丙氨酸:-酮戊二酸氨基转移酶。 即：谷丙转氨酶（GPT）、丙氨酸转移酶（ALT） Glutamic pyruvic transaminase , alanine transferase CH3 CHNH2 COOH + ALT CH3 C=O COOH + 丙氨酸 -酮戊二酸 丙酮酸 谷氨酸 COOH (CH2)2 C=O COOH COOH (CH2)2 CHNH2 COOH 天冬氨酸:-酮戊二酸氨基转移酶。 即：谷草转氨酶（GOT）天冬氨酸转氨酸（AST） Glutamic oxaloacetic transaminase, aspartic transferase COOH (CH2)2 C=O COOH COOH CH2 CHNH2 COOH + AST COOH CH2 C=O COOH COOH (CH2)2 CHNH2 COOH 天冬氨酸-酮戊二酸 草酰乙酸 谷氨酸 + 正常成人各组织中AST和ALT活性（单位/g湿组织） 组织名称 AST ALT 心脏 156 000 7 100 肝脏 142 000 44 000 骨骼肌 99 000 4 800 肾脏 91 000 19 000 胰脏 28 000 2 000 脾脏 14 000 1 200 肺脏 10 000 700 血清 20 16 Clinical roles of detecting ALT and AST: ALT常用于急性肝炎的辅助诊断 AST常用于心肌梗塞的辅助诊断 （二）氧化脱氨基作用oxidative deamination 概念：氨基酸在脱氨基时伴有氧化（脱氢）过程。 酶：L-谷氨酸脱氢酶L-glutamate dehydrogenase (GDH) ,其他L-氨基酸氧化酶L-amino acid oxidase 活性很低 NH2 R C COOH H NH R C COOH O R C COOH +NH3 （三）联合脱氨基作用 Combined deamination or transdeamination真正脱氨， 逆反应合成AA 1、在肌肉组织外 氨基酸 -酮酸 -酮戊二酸 谷氨酸 转氨酶 + + NADH+H+NAD+H2O NH3 L-谷氨酸脱氢酶 2、在肌肉组织内:purine nucleotide cycle 氨基酸 -酮酸 -酮戊二酸 谷氨酸 转氨酶 + + 嘌呤核苷酸循环环 NADH+H+NAD+H2O NH3 肌肉组织外的联合脱氨基作用 肌肉组织中的联合脱氨基作用 Deamination # leading pathway of AA degradation 1. transaminaton 2. oxidative deamination 3. transdeamination 4. purine nucleotide cycle AA ammonia -keto acid 肠道PH，NH4+NH3，肠道氨吸收 尿素的肠肝循环：肠道尿素经肠菌作用生成NH3和CO2 氨基酸脱氨基 胺类氧化 肠道产氨：腐败、 尿素肠肝循环 合成谷氨酰胺 合成尿素 氨 合成其他含氮物 吸收 二、氨的代谢 氨的中毒intoxiation 肝昏迷hepatic coma 肝功能受损尿素合成障碍血氨 脑组织供能不足 氨中毒( 肝昏迷) 进入 脑组织+ -酮戊二酸 谷氨酸 + NH3 谷氨酰胺TCA循环中的-酮戊二酸 被大量消耗 Ammonia Absorption: NH3 NH4+ H+ OH- NH3比NH4+易于穿过胞膜进入细胞而被吸收入 血，NH3与NH4+的互变受肠液pH的影响。pH6时 NH3大量扩散入血；肠液pH6时则扩散入肠腔。 肾脏ammonia的分泌和吸收也与酸碱度有关。 临床应用：弱酸性溶液结肠透析治疗高血 氨症，禁止使用肥皂液灌肠。 假神经递质与肝昏迷 （一）氨的转运 ammonia transport 1、谷氨酰胺 glutamine 的运氨作用: 过程 NH3+ Glu Gln glutamine synthetase glutaminase 肝肾 尿素（肝） 铵盐（肾） 脑、肌肉 H+ Ammonia Carrying by Gln . CONH2 CH2 CH2 CHNH2 COOH Glutaminase H2O COOH CH2 CH2 CHNH2 COOH +NH3 Gln synthetase ATPADP+Pi 生理意义: nGln既是氨的解毒产物，也是其储存及运 输形 式。通过该反应把氨运出脑、肌肉等组织, 防止胺 对脑的毒性，解除氨毒，降低血氨浓度 eliminating toxicity of ammonia from brain and muscle n肝硬化腹水病人，不宜使用碱性利尿药 n氨中毒病人可服用谷氨酸盐以降低氨浓度 葡萄糖 糖异生 丙酮酸 丙氨酸 NH3 肝 血液 肌肉 血液 葡萄糖 丙酮酸 糖酵解 丙氨酸 NH3 生理意义: 该循环既是把氨运出肌肉,供应肝脏合成尿素的原料 ，也为肝脏提供糖异生的原料，保证了肌肉所需葡 萄糖,为肌肉组织提供了充足的能源。 eliminating toxicity of ammonia, supplying energy for muscle 2、.葡糖丙氨酸循环 alanine- glucose cycle 过程 （二）尿素生成synthesis of urea Ornithine Cycle Urea Cycle Krebs-Henseleit Cycle 1、肝脏是尿素合成的主要器官 2、尿素合成过程称鸟氨酸循环 n1932, 德, 克雷布斯（Krebs）首先提出 n正常情况下体内氨ammonia的主要去路 (80%） n部位：肝细胞 鸟氨酸循环Ornithine Cycle 氨甲酰磷酸 NH3+CO2+H2O 2 ATP 2 ADP+Pi 延胡索酸 精氨酸 （供氨基） 天冬氨酸 AMP+PPi ATP 精氨酸代琥珀酸 瓜氨酸 鸟氨酸 H2O 尿素 胞液 线粒 体 2NH3CO23ATP（4）3H2O 尿素2ADPAMP4pi 鸟氨酸循环鸟氨酸循环 鸟氨酸 尿素 精氨酸 瓜氨酸 H2N-C-O PO3H2 氨甲酰磷酸 O= NH3 + CO2 H2O + 2ATP O H2N-C-NH2 Process of Urea Synthesis NH3 + CO2 + H2O 氨甲酰磷酸合成酶-1 Mg2+N-乙酰谷氨酸 H2N-CO-OPO3H2 2ATP 2ADP+Pi 氨基甲酰磷酸 H2N-C-OPO3H2 O= 鸟氨酸氨甲酰转移酶 H2N-(CH2)3-CH-COOH NH2 Pi H2N-C-NH-(CH2)3-CH-COOH O= NH2鸟氨酸 瓜氨酸 鸟氨酸氨基甲酰转移酶 （线粒体） NH2 C=O NH (CH2)3 CHNH2 COOH + COOH CHNH2 CH2 COOH 精氨酸代琥珀酸合成酶 ATPAMP+PPi NH2 C=N- NH (CH2)3 CHNH2 COOH COOH CH CH2 COOH 瓜氨酸 天冬氨酸 精氨酸代琥珀酸 精氨酸代琥珀酸裂解酶 NH2 C=NH NH (CH2)3 CHNH2 COOH + = COOH HC CH HOOC 精氨酸 延胡索酸 NH2 C=NH NH (CH2)3 CHNH2 COOH 精氨酸 精氨酸酶 NH2 C=O NH2 + NH2 (CH2)3 CHNH2 COOH 尿素 鸟氨酸 H2O 3. Summary of Urea Cycle: 1) 合成过程经历肝细胞的胞质和线粒体两个部位 2) 合成1 urea消耗:2NH3,1CO2,3ATP。1NH3来自游 离NH3,另外NH3来自Asp。 3) Urea易溶于水、无毒，从肾脏排出，是ammonia 的主要解毒产物 4) 非蛋白氮（NPN）：包括urea、ammonia、尿酸 、肌酐、AA和血红素等，其中urea占NPN的一半 。可作肾功能的指标。 1、生糖氨基酸glucogenic AA ：脱去氨基后的-酮酸 可通过糖异生途径转变成糖的大多数氨基 酸。如：Glu等。 2、生酮氨基酸ketogenic AA ：不能转变成糖，只能转 变成酮体和脂肪的氨基酸。Leu、Lys 。 3、生糖兼生酮氨基酸： 既能生糖也能生酮的氨基酸。 Phe、Tyr、Trp、Ile 、 Thr （三）氧化供能 三、酮酸的代谢ketoacid metabolism （一）重新氨基化生成氨基酸（联合脱氨基作用的逆反 应） （二）转变成糖和酮体 分类 氨基酸 生糖氨基酸 生糖兼生酮氨基酸 Phe Tyr Trp Ile Thr 生酮氨基酸 Leu Lys 甘氨酸、丙氨酸、丝氨酸、精氨酸、脯氨酸、谷氨 酸、谷氨酰胺、缬氨酸、组氨酸、甲硫氨 酸、半胱氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺 氨基酸与糖及脂肪代谢的联系 异亮氨酸 蛋氨酸 丝氨酸 苏氨酸 缬氨酸 琥珀酰CoA 延胡索酸 草酰乙酸 -酮戊二酸 柠檬酸 乙酰CoA 丙酮酸 PEP 磷酸丙糖 葡萄糖或糖原 糖 -磷酸甘油脂肪酸 脂肪 甘油三酯 乙酰乙酰CoA 丙氨酸 半胱氨酸 丝氨酸 苏氨酸 色氨酸 异亮氨酸 亮氨酸 色氨酸 天冬氨酸 天冬酰胺 苯丙氨酸 酪氨酸 酮体 亮氨酸 赖氨酸 酪氨酸 色氨酸 苯丙氨酸 谷氨酸 精氨酸 谷氨酰胺 组氨酸 缬氨酸 CO2 CO2 T A C 四、氨基酸的脱羧基作用 decarboxylation 氨基酸 胺 CO2 脱羧酶decarboxyase （辅酶是吡哆醛磷酸） 常见胺类 ： 胺 类来 源生 理 功 能 组胺 histamine 组氨酸 histidine 降血压，使支气管平滑肌 痉挛，增加胃酸，胃蛋白 酶分泌 -氨基丁酸 - aminobutyric 谷氨酸 Glutamic acid 是抑制性神经递质，对中 枢神经有抑制作用 5-羟色胺 5-hydroxytryptamine 色氨酸 tryptophan 可作为神经递质，具有抑 制作用和收缩血管的作用 儿茶酚胺 catecholamine 酪氨酸 tyrosine 神经递质neurohumor 多胺 Polyamine 精胺、亚精胺 spermine,spermidine 鸟氨酸 ornithine 是调节细胞生长的物质， 常与再生肝、瘤组织同存 1、GABA 脑组织活性最高 抑制性神经递质 脱羧酶 Glu -氨基丁酸（GABA） 2、5-HT 5-羟色胺（5-HT） 脑内 外周 抑制性神经递质，与调节睡眠 体温和镇痛等有关 强烈的血管收缩剂 褪黑激素 乙酰化 松果体 其分泌有昼夜节律性和季节节律性 与内分泌和免疫调节有关 3.多胺Polyamines 氨 基 酸 代 谢 库 食物蛋白质 消化吸收 组织蛋白质 分解 体内合成 非必需氨基酸 合成 组织蛋白 一般代谢 脱氨 脱羧 -酮酸 胺类 特殊代谢 其他含氮化合物 氨基酸代谢概况 第四节 一些氨基酸的特殊代谢 Metabolism of individual AA 一、一碳单位代谢 one carbon unit 有些氨基酸在分解代谢过程中产生含有一个碳原子的 活性基团。 （一）一碳单位的种类和生成sorts and production 1、种类： 甲基methyl（-CH3） 甲炔基methenyl（CH ） 甲烯基methylene（=CH2） 甲酰基formyl（-CHO） 亚氨甲基formimino（-CH=NH） 运载体： 四氢叶酸 tetrahydrofolic acid（FH4） 2、来源： 丝氨酸serine、 甘氨酸glycine、组氨酸histidine 苏氨酸threonine等；丝氨酸是主要来源。 （二）一碳单位的相互转变： 嘌呤(C2)N10 甲酰四氢叶酸色氨酸 嘌呤(C8)组氨酸N5,N10 甲炔四氢叶酸 胸腺嘧啶甲基 丝氨酸 N5,N10 甲烯四氢叶酸 N5甲基四氢叶酸 甲硫氨酸 S-腺苷甲硫氨酸甲基化合物 甲基化 methylation purine purine thymine （三）一碳单位的生理功能 * 是合成嘌呤和嘧啶的原料，在核酸合成中占重要地位 ，它将 氨基酸与核酸代谢密切联系起来 * 抗生素或抗恶性肿瘤药（甲氨喋呤、乙胺嘧啶或甲氧 苄啶）作用的靶标。 二、 含硫氨基酸amino acids containing sulfur的代谢 含硫氨基酸：甲硫氨酸methionine、 半胱氨酸cysteine、胱氨酸 cystine （一）甲硫氨酸代谢methionine metabolism 1、甲硫氨酸循环methionine cycle: 食物 S- adenosine homotype cysteine homotype cysteine 甲硫氨酸S-腺苷甲硫氨酸SAM S-腺苷同型半胱氨酸同型半胱氨酸 半胱氨酸 N5甲基四氢叶酸 VitB12 甲基化合物 Met cycle RH R-CH3 （VitB12） CH3- : 肌酸、肉毒碱、 胆碱、肾上腺素 n叶酸VB12缺乏, 导致高同型半胱氨 酸血症 n高血压病人普遍存在高同型半胱氨 酸血症 n肌酸和肌酸磷酸在肝脏合成，其代谢终 产物为肌酐 n肌酐是肾功能的主要生化指标之一 2、甲硫氨酸循环的意义： (1)使进入代谢盲端的甲基四氢叶酸得以释出甲基重 新变成游离的四氢叶酸，继续运输一碳单位;(四氢叶 酸再生) (2)反复利用甲硫氨酸，减少甲硫氨酸的净消耗(甲 硫氨酸再生)。生成的SAM（S-腺苷甲硫氨酸），活性 甲基供体，为体内胆碱choline、肌酸creatine和肾 上腺素adrenalin等甲基化合物的合成提供甲基 叶酸folate缺乏症 叶酸缺乏症相当普遍，可能因为高温加热的破坏，或 肠道疾患造成吸收不良。恶性贫血pernicious anemia 是因为内因子缺乏使VB12吸收不足所致。两 种贫血均为巨幼红细胞性贫血megaloblastic anemia.除贫血还有中枢神经症状、弱智等。有人实 验，无叶酸膳食7周后出现叶酸缺乏症。第十三周红 细胞变形。4个月后出现严重症状，易激动，健忘及 巨幼红细胞性贫血。补充叶酸数天神经症状好转造血 好转时间较长。正常人要有一定的叶酸储备。叶酸不 足导致胎儿不可逆损伤 各阶段红细胞和粒细胞有巨幼样变 （二）半胱氨酸与胱氨酸的代谢 1、半胱氨酸与胱氨酸的互变: 2、半胱氨酸氧化 体内牛磺酸taurine、SO42- （ PAPS ）的主要来源。 PAPS：生物转化中结合剂，参与硫酸软骨素、硫酸 角质素等的合成 3、谷胱甘肽glutathion合成 谷胱甘肽: 由谷氨酸、半胱氨酸、甘氨酸组成的三肽。 谷胱甘肽的两种形式： G-SH + G-SH G-S-S-G （还原型） （氧化型） 生理功能： 保护蛋白质、酶、亚铁离子等处于还原状态，维持其生物活性 AA转运 氧化脱羧 脑组织中含有较多牛磺酸 结合胆汁酸成分 牛磺酸 胱氨酸 半胱氨酸 氧化脱氨 丙酮酸 + 氨 + H2S H2SO4PAPS 谷胱甘肽 合成 互变 磷酸腺苷磷酸硫酸 三、芳香族氨基酸的代谢 芳香族氨基酸：苯丙氨酸phenylalanine 、 酪氨酸tyrosine、 色氨酸tryptophan 2、苯丙酮尿症（PKU）： 先天性缺乏苯丙氨酸羟化酶时，苯丙氨酸不能羟化 成酪氨酸，体内苯丙氨酸积蓄，并可经脱氨基作用 生成苯丙酮酸，在尿中出现苯丙酮酸等代谢产物， 导致患儿智力发育障碍，称为苯丙酮尿症。 （一）苯丙氨酸代谢 1、代谢概况： 酪氨酸苯丙氨酸 苯丙酮酸 食物 羟化 脱氨基 苯丙氨酸羟化酶 NAD(P)H + H+NAD(P)+ 智力低下，60%患儿 有脑电图异常，头发 细黄，皮肤色淡和虹 膜淡黄色，惊厥，尿 有“发霉”臭味或鼠 尿味 白种人发病率为 1/10000，我国为 1/16500，尿苯丙酮酸 可作为婴儿体检常规， 产前用基因诊断，治疗 可用低苯丙氨酸奶粉喂 至6