课件：蛋白质水解及氨基酸代谢.ppt

1.1 蛋白质的功能 是构成组织细胞的重要成分； 参与组织细胞的更新和修补； 参与物质代谢及生理功能的调控； 氧化供能； 其他功能：如转运、凝血、免疫、记忆、识别等。,第一节 蛋白质的酶促水解,氮平衡(nitrogen balance),人体每日须分解一定量的组织蛋白质，并以含氮终产物的形式排出体外。同时，须从食物中摄取一定量的蛋白质，以维持正常生理活动之需。由于食物中的含氮物主要是蛋白质，故可用氮的摄入量来代表蛋白质的摄入量。 体内蛋白质的合成与分解处于动态平衡中，故每日氮的摄入量与排出量也维持着动态平衡，这种动态平衡就称为氮平衡(nitrogen balance)。,氮平衡有以下几种情况： 1氮总平衡：每日摄入氮量与排出氮量大致相等，表示体内蛋白质的合成量与分解量大致相等，称为氮总平衡。此种情况见于正常成人。 2氮正平衡：每日摄入氮量大于排出氮量，表明体内蛋白质的合成量大于分解量，称为氮正平衡。此种情况见于儿童、孕妇、病后恢复期。 3氮负平衡：每日摄入氮量小于排出氮量，表明体内蛋白质的合成量小于分解量，称为氮负平衡。此种情况见于消耗性疾病患者（结核、肿瘤），饥饿者。,必需氨基酸一共有八种：赖氨酸（Lys）、色氨酸（Trp）、苯丙氨酸（Phe）、蛋氨酸（Met）、苏氨酸（Thr）、亮氨酸（Leu）、异亮氨酸（Ile）、缬氨酸（Val）。 Met Trp Lys Val Ile Leu Phe Thr “假 设 来 借 一 两 本 书” 由于酪氨酸 （Tyr）在体内需由苯丙氨酸为原料来合成，半胱氨酸（Cys）必需以蛋氨酸为原料来合成，故这两种氨基酸被称为半必需氨基酸。,蛋白质的营养价值及互补作用,决定蛋白质营养价值高低的因素有： 必需氨基酸的含量； 必需氨基酸的种类； 必需氨基酸的比例，即具有与人体需求相符的氨基酸组成。 将几种营养价值较低的食物蛋白质混合后食用，以提高其营养价值的作用称为食物蛋白质的互补作用。 蛋白质互补三原则： 1 食物生物学种属愈远愈好 2 搭配种类愈多愈好 3 食用时间愈近愈好，最好同时食用,1.2 蛋白质的消化 （一）胃中的消化： 胃蛋白酶水解食物蛋白质为多肽、寡肽及少量氨基酸。 （二）肠中的消化： 有两种类型的酶： 肽链外切酶：如羧肽酶A、羧肽酶B、氨基肽酶、二肽酶等； 肽链内切酶：如胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶等。 蛋白质在肠中完全水解为氨基酸，由肠粘膜上皮细胞吸收进入机体，游离氨基酸进入血液循环输送到肝脏。,消化道内几种蛋白酶的专一性,胰蛋白酶原,肠激酶,胰蛋白酶,糜蛋白酶原,糜蛋白酶,弹性蛋白酶原,弹性蛋白酶,羧基肽酶原A及B,羧基肽酶A及B,提问：不同蛋白酶之间功能上区别可能有什么？,外切酶氨肽酶,内切酶,限制性内切酶,外切酶羧肽酶,最终产物氨基酸,氨基酸的吸收,主要在小肠进行，是一种主动转运过程，需由特殊载体携带。转运氨基酸进入细胞时，同时转运入Na+。 除此之外，也可经-谷氨酰循环系统进行。需由-谷氨酰基转移酶催化，利用GSH，合成-谷氨酰氨基酸进行转运。消耗的GSH可重新再合成。,蛋白质在肠中的腐败,主要在大肠中进行，是细菌对蛋白质及其消化产物的分解作用。 腐败分解作用包括水解、氧化、还原、脱羧、脱氨、脱巯基等反应。可产生有毒物质，如胺类（腐胺、尸胺），酚类，吲哚类，氨及硫化氢等。 这些有毒物质被吸收后，由肝脏进行解毒。,氨基酸代谢库,食物蛋白质经消化吸收产生的氨基酸（外源性氨基酸）与体内组织蛋白质降解生成的氨基酸以及其它物质经代谢转变而来的氨基酸（内源性氨基酸）混在一起，分布于体内各处，参与代谢，称为氨基酸代谢库（metabolic pool）。,氨基酸的来源和去路,第二节 氨基酸的代谢,2.1 氨基酸的分解 只介绍最普遍的脱氨基作用氧化脱氨、转氨基、联合脱氨。,氨基酸,？,NH3、尿素、尿酸 CO2、H2O、ATP,合成,？,四大物质、激素等,L-谷氨酸脱氢酶（专一催化谷氨酸脱氢分解过程）,1.氧化脱氨 -AA在酶的催化下氧化生成-酮酸，消耗氧并产生氨的过程。,脱氨酶脱氢氧化酶,酶L-氨基酸氧化酶、D-氨基酸氧化酶,亚氨基酸不稳定,H2O+H+,水解加氧,脱氢,NH4+,-酮酸,本应是L-氧化酶（大多数氨基酸都是L型），但该酶分布不普遍，最适pH=10，活力低（pH=7)，作用小。,！,？,提问：那种酶作用最重要？,L-谷氨酸脱氢酶,-谷氨酸,-酮戊二酸,谷氨酸氧化脱氨,若外环境NH3大量进入细胞，或细胞内NH3大量积累,酮戊二酸大量转化 NADPH大量消耗 三羧酸循环中断，能量供应受阻，某些敏感器官（如神经、大脑）功能障碍。 表现：语言障碍、视力模糊、昏迷、死亡。,氨中毒原理,2.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。,转氨酶的辅酶：磷酸吡哆醛/胺,谷氨酸氧化脱氨,L-谷氨酸脱氢酶,NAD+H2O,NADH+H+NH4+,L-谷氨酸,-酮戊二酸,氧化脱氨,转氨酶制谷氨酸,谷丙转氨酶，肝脏中活性高,谷草转氨酶，心肌中活性高,2019/8/6,23,可编辑,提示：肝细胞中转氨酶活力比其他组织高出许多，是血液的100倍 抽血化验若转氨酶比正常水平偏高则有可能肝组织受损破裂，肝细胞的转氨酶进入血液。,查肝功为什么要抽血化验转氨酶指数呢？,转氨基本质上没有真正脱氨。,反应物,3. 联合脱氨转氨与氧化脱氨的联合,谷氨酸,L-谷氨酸脱氢酶,-酮戊二酸,转氨酶,NH4+,-氨基酸,NAD+H2O,-酮酸,NH3,2H,由于两种酶活性强，分布广，动物体内大部分氨基酸联合脱氨。,骨骼肌、心肌、肝脏和脑组织主要以嘌呤核苷酸脱氨基为主。,NADH+H+,腺苷酸琥珀酸,草酰乙酸,NH3,天冬氨酸,H2O,NH3,谷-草转氨酶,反应物,次黄苷酸,嘌呤核苷酸联合脱氨基,4.谷氨酰胺和天冬酰胺的脱氨,？脱氨,H2O,NH3,谷氨酰胺,谷氨酸,天冬酰胺与之类似。,NH3何处去呢？,(主要是肌肉),2.2 NH3的转运与排泄,各组织细胞,脱氨,NH3,-酮戊二酸,谷氨酸,谷氨酰胺,血液,肝脏,脱氨，转化为排泄形式,肌肉为什么以丙氨酸转运氨呢？ 一举两得。,肌肉剧烈运动,无毒,水生生物直接扩散脱氨（NH3）,哺乳、两栖动物排尿素,各种生物根据安全、价廉的原则排氨。,直接排氨，不消耗能量但毒性大；转化为排氨形式越复杂，越安全，但越耗能。,？,体内水循环迅速，NH3浓度低，扩散流失快，毒性小。,？,体内水循环较慢，NH3浓度较高，需要消耗能量使其转化为较简单，低毒的尿素形式。,尿素的形成尿素循环,部位肝脏细胞,氨基酸,（外来的或自身的）,-酮戊二酸 （转氨作用）,谷氨酸,谷氨酸,酮戊二酸,NH4+,CO2,2ADP+Pi+H+,2ATP,Pi,鸟氨酸,瓜氨酸,氨甲酰磷酸,Pi,瓜氨酸,转氨基氨,精氨琥珀酸,ATP,AMP+PPi,延胡索酸,鸟氨酸,精氨酸,H2O,尿素,消耗4ATP能量,尿素循环,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,2ADP+Pi,2ATP+CO2+NH3+H2O,1,细胞溶液,线粒体,尿素,-酮戊二酸,-酮戊二酸,2,3,4,5,尿素循环的过程,1）鸟氨酸与二氧化碳和氨作用，合成瓜氨酸。 2）瓜氨酸与氨作用合成精氨酸； 3）精氨酸被肝脏中的精氨酸酶水解产生尿素和重新放出鸟氨酸。 反应从鸟氨酸开始，结果又重新产生鸟氨酸，形成了一个闭路循环，称为鸟氨酸循环（又称尿素循环）,NH3+CO2+3ATP+天冬氨酸+2H2O NH2-CO-NH2 + 2ADP +2Pi+ AMP +PPi+延胡索酸,尿素合成的特点,合成主要在肝脏的线粒体和胞液中进行； 合成一分子尿素需消耗四分子ATP； 精氨琥珀酸合成酶是尿素合成的关键酶； 尿素分子中的两个氮原子，一个来源于NH3，一个来源于天冬氨酸。 尿素中的碳原子来自于碳酸氢盐,-,+,精氨酸,尿素,仍需要较多数量的饮水来加速血液中的尿素释放。,鸟类、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。,2.3 -酮酸的转化,(1)合成氨基酸（合成代谢占优势时） (2)进入三羧酸循环彻底氧化分解!,(3)转化为糖及脂肪,除亮氨酸、赖氨酸外的氨基酸可由？转化为糖。,糖异生,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 色氨酸,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,苯丙氨酸 酪氨酸,天冬酰胺 谷氨酰胺,三羧酸循环焚烧炉,转变成糖及脂肪,生糖氨基酸：在体内可以转变为糖的氨基酸，按照糖代谢途径进行代谢。生糖氨基酸分解的中间产物大都是糖代谢过程中的丙酮酸、草酰乙酸、-酮