生化蛋白质代谢PPT课件.ppt

氨基酸代谢MetabolismofAminoAcids,第九章,1,蛋白质的营养作用NutritionalFunctionofProtein,第一节,2,一、蛋白质营养的重要性（生理功能）,（一）维持细胞、组织的生长、更新和修补,（二）参与多种重要的生理活动,生物催化剂（酶）、免疫（抗原及抗体）、运动（肌肉运动肌动蛋白、肌球蛋白）、物质转运（载体）、凝血（凝血系统）等。,（三）氧化供能:人体每日18%能量由蛋白质提供。,（要求掌握）,3,二、蛋白质需要量,（一）氮平衡(nitrogenbalance)摄入食物的含氮量与排泄物（尿与粪）中含氮量之间的关系。,总氮平衡：摄入氮=排出氮（正常成人）,正氮平衡：摄入氮排出氮（儿童、孕妇等）,负氮平衡：摄入氮排出氮（饥饿、消耗性疾病患者）,氮平衡的意义：可以反映体内蛋白质代谢的慨况。,（要求掌握）,4,（二）蛋白质的生理需要量,成人每日最低蛋白质需要量为30g50g，我国营养学会推荐成人每日蛋白质需要为80g。,三、蛋白质的营养价值,其余12种氨基酸体内可以合成，称非必需氨基酸。,（要求掌握）,5,（二）蛋白质的营养价值(nutritionvalue),蛋白质的营养价值取决于必需氨基酸的种类齐全，数量、比例与人体组织蛋白质接近。,（三）蛋白质的互补作用,指营养价值较低的蛋白质混合食用，其必需氨基酸可以互相补充而提高营养价值。如：谷类蛋白质含色氨酸较多，赖氨酸较少；而豆类蛋白质正相反色氨酸较少，赖氨酸较多，二者混合食用。,（要求掌握）,6,四、蛋白质的腐败作用,肠道细菌对未被消化的蛋白质和未被吸收的蛋白质消化产物所起的作用。,腐败作用的产物大多有害，如胺、氨、苯酚、吲哚等；也可产生少量的脂肪酸及维生素等可被机体利用的物质。,蛋白质的腐败作用(putrefaction),（要求掌握）,7,（一）胺类(amines)的生成,8,（二）氨的生成,降低肠道pH，NH3转变为NH4+以胺盐形式排出，可减少氨的吸收，这是酸性灌肠的依据。,9,（三）其它有害物质的生成,10,-羟酪胺和苯乙醇胺结构类似儿茶酚胺，它们可取代儿茶酚胺与脑细胞结合，但不能传递神经冲动，使大脑发生异常抑制。,（一般了解）,11,假神经递质(falseneurotransmitter),某些物质结构与神经递质结构相似，可取代正常神经递质从而影响脑功能，称假神经递质。,12,第二节氨基酸的一般代谢,GeneralMetabolismofAminoAcids,13,一、氨基酸代谢概况,体内各种蛋白质处于不断合成、不断分解的动态平衡，所以各种蛋白质均有其半寿期(half-life)即蛋白质降解其原浓度一半所需要的时间。,14,氨基酸代谢库(metabolicpool),人体内氨基酸的来源：食物蛋白经消化吸收的氨基酸（外源性氨基酸）；体内合成的非必需氨基酸；组织蛋白降解产生的氨基酸（内源性氨基酸）混在一起，分布于体内各部位参与代谢，称为氨基酸代谢库。,（要求掌握）,15,氨基酸代谢概况,目录,（要求掌握）,16,二、氨基酸的脱氨基作用,定义指氨基酸脱去氨基生成相应-酮酸的过程。,脱氨基方式,氧化脱氨基转氨基作用联合脱氨基,（要求掌握）,17,（一）氧化脱氨基作用L-谷氨酸在L-谷氨酸脱氢酶催化下既脱氢又脱氨基的作用,存在于肝、脑、肾中辅酶为NAD+或NADP+GTP、ATP为其抑制剂GDP、ADP为其激活剂心肌、骨骼肌中活性极小,催化酶：L-谷氨酸脱氢酶,L-谷氨酸,-酮戊二酸,NH3,NAD(P)+,NAD(P)H+H+,H2O,（一般了解）,18,（二）转氨基作用(transamination),1.定义在转氨酶(transaminase)的作用下，某一氨基酸去掉-氨基生成相应的-酮酸，而另一种-酮酸则得到此氨基生成相应的氨基酸的过程。,19,2.反应式,大多数氨基酸可参与转氨基作用，但赖氨酸、甘氨酸、苏氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸除外。,氨基酸1-酮酸2-酮酸1氨基酸2,20,3.转氨酶,正常人各组织AST及ALT活性(单位/克湿组织),血清转氨酶活性，临床上可作为疾病诊断和预后的指标之一。,ASTALT,ASTALT,21,4.转氨基作用的机制,转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛磷酸吡哆胺,22,转氨基作用的反应是可逆的，不仅是体内多数氨基酸脱氨基的一种方式，也是机体合成非必需氨基酸的重要途径。,通过此种方式并未产生游离的氨。,5.转氨基作用的生理意义,23,（三）联合脱氨基作用,两种脱氨基方式的联合作用，使氨基酸脱下-氨基生成-酮酸的过程。,2.类型,转氨酶和L-谷氨酸脱氢酶联合,1.定义,转氨酶与腺苷酸脱氨酶联合又称嘌呤核苷酸循环,24,转氨酶与L-谷氨酸脱氢酶联合,H2O+NAD+,转氨酶,此种方式既是氨基酸脱氨基的主要方式，也是体内合成非必需氨基酸的主要方式。主要在肝、脑、肾组织进行。,25,转氨酶与腺苷酸脱氨酶联合嘌呤核苷酸循环,26,三、-酮酸的代谢,（一）经氨基化生成非必需氨基酸,（二）转变成糖及脂类,27,（三）氧化供能,-酮酸在体内可通过TAC和氧化磷酸化彻底氧化为H2O和CO2，同时生成ATP。,28,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,酮体,CO2,CO2,氨基酸、糖及脂肪代谢的联系,TAC,目录,29,第三节氨的代谢,MetabolismofAmmonia,30,氨是机体正常代谢产物，具有毒性。体内的氨主要在肝合成尿素(urea)而解毒。正常人血氨浓度一般不超过0.60mol/L。,31,一、氨的来源与去路,1.氨的来源,氨基酸脱氨基作用产生的氨是氨主要来源,胺类的分解也可以产生氨,肠道吸收的氨,肾小管上皮细胞分泌的氨主要来自谷氨酰胺,（要求掌握）,32,2.氨的去路,在肝内合成尿素，这是最主要的去路,合成非必需氨基酸及其它含氮化合物,合成谷氨酰胺,肾小管泌氨,分泌的NH3在酸性条件下生成NH4+，随尿排出。,33,二、氨的转运,1.丙氨酸-葡萄糖循环(alanine-glucosecycle),反应过程,（要求掌握）,34,丙氨酸,葡萄糖,肌肉蛋白质,氨基酸,NH3,谷氨酸,-酮戊二酸,丙酮酸,糖酵解途径,肌肉,丙氨酸,血液,丙氨酸,葡萄糖,-酮戊二酸,谷氨酸,丙酮酸,NH3,尿素,尿素循环,糖异生,肝,丙氨酸-葡萄糖循环,葡萄糖,目录,35,2.谷氨酰胺的运氨作用,反应过程,在脑、肌肉合成谷氨酰胺，运输到肝和肾后再分解为氨和谷氨酸，从而进行解毒。,36,三、尿素的生成,（一）生成部位主要在肝细胞的线粒体及胞液中。,（二）生成过程,尿素生成的过程由HansKrebs和KurtHenseleit提出，称为鸟氨酸循环(orinithinecycle)，又称尿素循环(ureacycle)或Krebs-Henseleit循环。,（要求掌握）,37,1.氨基甲酰磷酸的合成,反应在线粒体中进行,38,反应由氨基甲酰磷酸合成酶(carbamoylphosphatesynthetase,CPS-)催化。N-乙酰谷氨酸为其激活剂，反应消耗2分子ATP。,N-乙酰谷氨酸(AGA),39,2.瓜氨酸的合成,鸟氨酸氨基甲酰转移酶,H3PO4,+,氨基甲酰磷酸,40,由鸟氨酸氨基甲酰转移酶(ornithinecarbamoyltransferase,OCT)催化，OCT常与CPS-构成复合体。,反应在线粒体中进行，瓜氨酸生成后进入胞液。,41,3.精氨酸的合成,反应在胞液中进行。,42,精氨酸,延胡索酸,精氨酸代琥珀酸裂解酶,精氨酸代琥珀酸,43,4.精氨酸水解生成尿素,反应在胞液中进行,尿素,鸟氨酸,精氨酸,44,鸟氨酸循环,线粒体,胞液,目录,鸟氨酸,45,（三）反应小结,原料：2分子氨，一分子来自于游离的氨形成氨基甲酰磷酸，另一分子来自天冬氨酸。反应部位：先在线粒体中进行，再在胞液中进行。耗能：3分子ATP，4个高能磷酸键。,46,（四）尿素生成的调节,1.食物蛋白质的影响,高蛋白膳食合成,低蛋白膳食合成,2.CPS-的调节：AGA、精氨酸为其激活剂,3.尿素生成酶系的调节：,47,（五）高氨血症和氨中毒,血氨浓度升高(大于0.60mol/L)称为高氨血症(hyperammonemia)，常见于肝功能严重损伤时，尿素合成酶的遗传缺陷也可导致高氨血症。,高氨血症时可引起脑功能障碍，称氨中毒(ammoniapoisoning)。,（要求掌握）,48,TAC,脑供能不足,脑内-酮戊二酸,氨中毒的可能机制,49,第四节,MetabolismofIndividualAminoAcids,氨基酸的特殊代谢,个别氨基酸的代谢,50,一、氨基酸脱羧基作用,脱羧基作用(decarboxylation),要掌握各种胺类的生理功能,51,（一）-氨基丁酸(-aminobutyricacid,GABA),GABA是抑制性神经递质，对中枢神经有抑制作用。,52,（二）牛磺酸(taurine),牛磺酸是结合胆汁酸的组成成分。,53,（三）组胺(histamine),组胺是强烈的血管舒张剂，可增加毛细血管的通透性，还可刺激胃蛋白酶及胃酸的分泌。,54,（四）5-羟色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT),5-HT在脑内作为神经递质，起抑制作用；在外周组织有收缩血管的作用。,55,（五）多胺(polyamines),鸟氨酸,腐胺,S-腺苷甲硫氨酸(SAM),脱羧基SAM,鸟氨酸脱羧酶,CO2,SAM脱羧酶,CO2,精脒(spermidine),丙胺转移酶,5-甲基-硫-腺苷,精胺(spermine),多胺是调节细胞生长的重要物质。在生长旺盛的组织（如胚胎、再生肝、肿瘤组织）含量较高，其限速酶鸟氨酸脱羧酶活性较强。,反应式见本教材P150图9-8多胺的生成,一般了解,56,二、一碳单位的代谢,定义,（一）概述,某些氨基酸代谢过程中产生的只含有一个碳原子的基团，称为一碳单位(onecarbonunit)。,（要求掌握）,57,种类,甲基(methyl),-CH3,亚甲基(methylene),-CH2-,次甲基(methenyl),-CH=,甲酰基(formyl),-CHO,亚氨甲基(formimino),-CH=NH,58,（二）四氢叶酸是一碳单位的载体,FH4的生成,（要求掌握）,59,FH4携带一碳单位的形式,（一碳单位通常是结合在FH4分子的N5、N10位上）,N5CH3FH4,N5、N10CH2FH4,N5、N10=CHFH4,N10CHOFH4,N5CH=NHFH4,60,一碳单位主要来源于氨基酸代谢,（三）一碳单位与氨基酸代谢,61,（四）一碳单位的互相转变,N10CHOFH4,N5,N10=CHFH4,N5,N10CH2FH4,N5CH3FH4,N5CH=NHFH4,H+,H2O,NADPH+H+,NADP+,NADH+H+,NAD+,NH3,NH3,62,（五）一碳单位的生理功能,作为合成嘌呤和嘧啶核苷酸合成的原料把氨基酸代谢和核酸代谢联系起来,（要求掌握）,63,三、含硫氨基酸的代谢,胱氨酸（非编码）,蛋氨酸,半胱氨酸,64,（一）蛋氨酸氨酸（甲硫氨酸）的代谢,1.蛋氨酸与转甲基作用,腺苷转移酶,PPi+Pi,+,蛋氨酸,ATP,S腺苷蛋氨酸(SAM),65,甲基转移酶,RH,RHCH3,腺苷,SAM,S腺苷同型半胱氨酸,同型半胱氨酸,SAM为体内甲基的直接供体,66,2.蛋氨酸循环(methioninecycle),蛋氨酸,S-腺苷同型半胱氨酸,S-腺苷蛋氨酸,同型半胱氨酸,FH4,N5CH3FH4,N5CH3FH4转甲基酶,(VitB12),H2O,腺苷,RH,ATP,PPi+Pi,67,（二）半胱氨酸与胱氨酸的代谢,1.半胱氨酸与胱氨酸的互变,2,68,2.硫酸根的代谢,含硫氨基酸分解可产生硫酸根，半胱氨酸是主要来源。,PAPS为活性硫酸，是体内硫酸基的供体,69,四、芳香族氨基酸的代谢,70,（一）苯丙氨酸和酪氨酸的代谢,此反应为苯丙氨酸的主要代谢途径。,71,儿茶酚胺(catecholamine)与黑色素(melanin)的合成（要求掌握）,72,帕金森病(Parkinsondisease)患者多巴胺生成减少。在黑色素细胞中，酪氨酸可经酪氨酸酶等催化合成黑色素。人体缺乏酪氨酸酶，黑色素合成障碍，皮肤、毛发等发白，称为白化病(albinism)。,（要求掌握）,73,2.酪氨酸的分解代谢,体内代谢尿黑酸的酶先天缺陷时，尿黑酸分解受阻，可出现尿黑酸症。,74,3.苯酮酸尿症(