氨基酸代谢改PPT课件.ppt

蛋白质的营养作用NutritionalFunctionofProtein 第一节 1 一 蛋白质的功能 一 维持细胞组织的生长 更新和修补 二 参与体内多种重要的生理活动 催化 酶 免疫 抗原及抗体 运动 肌肉 物质转运 载体 凝血 凝血因子 等 每克蛋白质在体内氧化分解可释放17 19kJ 4 1kcal 的能量 人体每日18 能量由蛋白质提供 三 氧化供能 2 二 体内蛋白质的代谢状况 如何从不含蛋白的物质中检测出蛋白质 三聚氰胺 C3H6N6 含氮量66 凯氏定氮法 氮平衡 nitrogenbalance 3 氮平衡摄入食物的含氮量与排泄物中含氮量之间的关系 氮总平衡 摄入氮 排出氮 氮正平衡 摄入氮 排出氮 氮负平衡 摄入氮 排出氮 氮平衡的意义可以反映体内蛋白质代谢的概况 正常成人 儿童 孕妇等 饥饿 消耗性疾病患者 4 蛋白质的生理需要量在不进食蛋白质时 成人每日最低分解约20g蛋白质 故成人每日蛋白质最低生理需要量为30g 50g 我国营养学会推荐成人每日蛋白质需要量为80g 5 三 蛋白质的营养价值 一两色素本来淡些 必需氨基酸 essentialaminoacid 指体内需要而又不能自身合成 必需由食物供给的氨基酸 共有8种 异 亮 色 苏 苯 赖 蛋 缬 其余12种氨基酸体内可以合成 称非必需氨基酸 组 精 人体能合成 但量不多 酪 半胱 苯 蛋转变过来 半必需 6 蛋白质的营养价值 取决于必需氨基酸的种类 数量 比例 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 赖氨酸色氨酸谷类少多豆类多少 7 第二节蛋白质的消化 吸收和腐败 Digestion AbsorptionandPutrefactionofProteins 8 一 蛋白质的消化和吸收 蛋白质消化的生理意义 由大分子转变为小分子 便于吸收 消除种属特异性和抗原性 防止过敏 毒性反应 一 蛋白质的消化 9 1 蛋白质在胃中被水解成多肽和氨基酸 胃蛋白酶的最适pH为1 5 2 5 对蛋白质肽键的作用特异性较差 产物主要为多肽及少量氨基酸 胃蛋白酶原 胃蛋白酶 多肽碎片 胃酸 胃蛋白酶 pepsinogen pepsin 10 2 多肽在小肠被水解成寡肽和氨基酸 小肠是蛋白质消化的主要部位 内肽酶水解内部肽键 胰蛋白酶 糜蛋白酶 弹性蛋白酶 外肽酶水解两端肽键 羧基肽酶 A B 氨基肽酶 小肠粘膜细胞 11 小肠粘膜细胞对蛋白质的消化作用 寡肽酶 氨基肽酶 二肽酶最终产物为氨基酸 12 胃 小肠 小肠黏膜细胞 外源蛋白 胃蛋白酶 酸性 主要消化场所 内肽酶 外肽酶 寡肽酶 aa aa aa aa 吸收 产物 氨基酸 产物 多肽片段 产物 氨基酸 寡肽 13 二 氨基酸通过主动转运过程被吸收 吸收部位 主要在小肠吸收形式 氨基酸 寡肽 二肽吸收机制 耗能的主动吸收过程 2 谷氨酰基循环 1 载体吸收机制 主 14 1 氨基酸载体吸收机制 主 载体蛋白 氨基酸 Na 组成三联体由ATP供能将氨基酸 Na 转入细胞内 Na 再由钠泵排出细胞 七种转运蛋白 中性氨基酸转运蛋白酸性氨基酸转运蛋白碱性氨基酸转运蛋白亚氨基酸转运蛋白 氨基酸转运蛋白二肽转运蛋白三肽转运蛋白 15 2 谷氨酰基循环吸收机制 过程 GSH对氨基酸的转运 GSH再合成 16 半胱氨酰甘氨酸 Cys Gly 细胞外 谷氨酰基转移酶 细胞膜 谷胱甘肽GSH 细胞内 谷氨酰基循环过程 氨基酸 目录 谷胱甘肽 17 二 蛋白质在肠道发生腐败作用 肠道细菌对未被消化的蛋白质及其消化产物所起的作用 产物大多有害 胺 氨 主 苯酚 吲哚等 也可产生少量的脂肪酸及维生素 K B12 泛酸 生物素 叶酸 蛋白质的腐败作用 putrefaction 18 一 脱羧基生成胺类 组氨酸 组胺 赖氨酸 尸胺 色氨酸 色胺 酪氨酸 酪胺 降压 升压 苯丙氨酸 苯乙胺 19 假神经递质 某些物质结构 如苯乙醇胺 羟酪胺 与神经递质 如儿茶酚胺 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 苯乙胺 苯乙醇胺 酪胺 羟酪胺 20 二 氨的产生 肠道pH NH3转变为NH4 以胺盐形式排出 氨的吸收 这是酸性灌肠的依据 虚恭 21 三 腐败作用产生的其它有害物质 正常情况下 上述有害物质大部分随粪便排出 只有小部分被吸收 经肝的代谢转变而解毒 故不会发生中毒现象 22 第三节氨基酸的一般代谢 GeneralMetabolismofAminoAcids 23 一 体内蛋白质分解生成氨基酸 成人体内的蛋白质每天约有1 2 被降解 主要是肌肉蛋白质 蛋白质降解产生的氨基酸 大约70 80 被重新利用合成新的蛋白质 24 蛋白质的半寿期 half life 蛋白质降低其原浓度一半所需要的时间 用t1 2表示 一 蛋白质以不同的速率进行降解 不同的蛋白质降解速率不同 降解速率随生理需要而变化 25 不依赖ATP和泛素 利用溶酶体中的组织蛋白酶降解外源性蛋白 膜蛋白和长寿蛋白质 1 蛋白质在溶酶体通过ATP 非依赖途径被降解 二 真核细胞内蛋白质的降解有两条重要途径 26 2 蛋白质在蛋白酶体通过ATP 依赖途径被降解 依赖ATP和泛素降解异常蛋白和短寿蛋白质 泛素 ubiquitin 76个氨基酸组成的多肽 8 5kD 广泛存在于真核生物而得名一级结构高度保守 27 泛素介导的蛋白质降解机理 E1催化的依赖ATP供能的泛素 Ub 活化 泛素分子转移到E2 E3识别要降解的靶蛋白 Target E2 泛素复合物与靶蛋白结合并使泛素分子标记从E2转移到靶蛋白 蛋白酶体识别多泛素化的靶蛋白 靶蛋白进入蛋白酶体被降解为小肽 泛素活化酶E1泛素结合酶E2泛素连接酶E3 28 二 氨基酸代谢库 aminoacidmetabolicpool 食物蛋白质经消化吸收的氨基酸 外源性氨基酸 与 体内组织蛋白质降解产生的氨基酸及 体内合成的非必需氨基酸 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 29 氨基酸代谢库 氨基酸的来源与去路 30 三 氨基酸脱氨基作用 脱氨基作用 指氨基酸脱去 氨基生成相应 酮酸和NH3的过程 脱氨基方式 转氨基作用氧化脱氨基联合脱氨基非氧化脱氨基 31 一 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 酮酸得到此氨基生成相应的氨基酸的过程 大多数氨基酸可参与转氨基作用 但赖氨酸 苏氨酸 脯氨酸 羟脯氨酸除外 32 正常人各组织中GPT及GOT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 33 CH3H C NH2COOH COOH CH2 2C OCOOH CH3C OCOOH COOH CH2 2HC NH2COOH 丙氨酸 酮戊二酸丙酮酸谷氨酸 GPT 谷丙转氨酶 急性肝炎时血清ALT活性显著增高 GPT 34 COOHCH2H C NH2COOH COOH CH2 2C OCOOH GOT COOHCH2C OCOOH COOH CH2 2HC NH2COOH 天冬氨酸 酮戊二酸草酰乙酸谷氨酸 GOT 谷草转氨酶 心肌梗塞时血清AST含量明显增高 35 CHOHOCH2OH3C N CH2NH2HOCH2OH3C P P R1H C NH2COOH R1C OCOOH R2H C NH2COOH R2C OCOOH AA 磷酸吡哆醛 氨基传递体 AA 酮酸 磷酸吡哆胺 酮酸 N 2 转氨酶作用机制 转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛 36 转氨基作用不仅是体内多数氨基酸脱氨基的重要方式 也是机体合成非必需氨基酸的重要途径 通过转氨基并未产生游离的氨 转氨基作用的生理意义 37 二 L 谷氨酸氧化脱氨基作用 催化酶 L 谷氨酸脱氢酶 L 谷氨酸 NH3 酮戊二酸 NAD P NAD P H H H2O 氧化伴随脱氨基 存在于肝 肾 脑中辅酶 NAD 或NADP GTP ATP为其抑制剂GDP ADP为其激活剂 38 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 氨基生成氨和 酮酸的过程 2 类型 转氨基偶联氧化脱氨基作用 1 定义 转氨基偶联嘌呤核苷酸循环 39 转氨基偶联氧化脱氨基作用 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 肾 脑组织进行 40 转氨基偶联嘌呤核苷酸循环 purinenucleotidecycle 苹果酸 腺苷酸代琥珀酸 次黄嘌呤核苷酸 IMP 腺苷酸代琥珀酸合成酶 肌肉组织 41 一些氨基酸可以进行氧化酶脱氨基作用 产生NH3和 酮酸 1 脱H2O脱氨 苏 丝 2 脱H2S脱氨 半胱 3 直接脱氨 天冬 四 氧化酶脱氨基 42 四 酮酸的代谢 二 经氨基化生成非必需氨基酸 三 转变成糖及脂类 甘氨酸 丝氨酸 缬氨酸 组氨酸 精氨酸 半胱氨酸 脯氨酸 丙氨酸 谷氨酸 谷氨酰胺 天冬氨酸 天冬酰胺 甲硫氨酸 类别 氨 基 酸 生糖氨基酸 生糖兼生酮氨基酸 异亮氨酸 苯丙氨酸 酪氨酸 苏氨酸 色氨酸 氨基酸生糖及生酮性质的分类 类别 氨 基 酸 生糖氨基酸 生糖兼生酮氨基酸 异亮氨酸 苯丙氨酸 酪氨酸 苏氨酸 色氨酸 类别 氨 基 酸 生酮氨基酸 生糖兼生酮氨基酸 异亮氨酸 苯丙氨酸 酪氨酸 苏氨酸 色氨酸 类别 氨 基 酸 亮氨酸 赖氨酸 氨基酸生糖及生酮性质的分类 一 氧化供能 43 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 44 乙酰CoA 糖原 蛋白质 脂肪 乙酰CoA的来源和去路 45 第四节氨的代谢 MetabolismofAmmonia 46 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65 mol L 47 一 血氨的来源与去路 1 血氨的来源 氨基酸脱氨基作用产生的氨是体内氨主要来源 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 血氨主要来源 48 血氨的来源与去路 血氨 肾小管泌氨 49 二 氨的转运 一 丙氨酸 葡萄糖循环 50 二 谷氨酰胺的运氨作用 在脑 肌肉合成谷氨酰胺 运输到肝和肾 51 临床上对氨中毒的病人可服用或输入谷氨酸盐 以降低氨的浓度谷氨酰胺还可以提供其酰胺基使天冬氨酸转变成天冬酰胺 白血病细胞却不能或很少能合成天冬酰氨 必须依靠血液从其他器官运输而来 因此 临床上应用天冬酰胺酶以减少血中天冬酰胺 达到治疗白血病的目的 52 2020 1 7 53 三 尿素的合成 尿素生成的过程由Krebs和Henseleit提出 称为鸟氨酸循环 ornithinecycle 又称尿素循环 ureacycle 或Krebs Henseleit循环 54 1 切除肝脏 血氨升高 2 切除肾脏 血中尿素升高 3 同时切除肝脏 肾脏 血氨升高 结论 肝脏是合成尿素的主要器官肾脏是排泄尿素的主要器官 尿素的合成器官 实验 55 实验根据如下 大鼠肝切片与NH4 保温数小时 NH4 尿素 加入鸟氨酸 瓜氨酸和精氨酸后 尿素 上述三种氨基酸结构上彼此相关 早已证实肝中有精氨酸酶 56 鸟氨酸 基本反应 鸟氨酸循环学说 需活化 天冬氨酸 胞液 线粒体 57 1 氨基甲酰磷酸的合成 NH3 CO2 氨基甲酰磷酸合成酶 carbamoylphosphatesynthetase CPS 线粒体 鸟氨酸循环的步骤 1 N 乙酰谷氨酸为其激活剂 58 2 瓜氨酸的合成 NH2 CH2 3 CH NH2 COOH 瓜氨酸 鸟氨酸氨基甲酰转移酶 OCT 鸟氨酸 线粒体 鸟氨酸循环的步骤 2 59 3 精氨酸的合成 精氨酸代琥珀酸合成酶 NH2 C O NH CH2 3 CH NH2 COOH 瓜氨酸 天冬氨酸 精氨酸代琥珀酸 胞液 鸟氨酸循环的步骤 3 4 60 5 精氨酸水解生成尿素 NH2 C NH NH CH2 3 CH NH2 COOH 尿素 精氨酸 鸟氨酸 鸟氨酸循环的步骤 5 胞液 61 鸟氨酸循环 线粒体 胞液 目录 62 尿素合成小结 1 底物 NH3 CO2 天冬氨酸2 过程 鸟氨酸循环3 限速酶 精氨酸代琥珀酸合成酶4 部位 肝脏 线粒体 胞液 5 意义 解氨毒6 耗能 4ATP 总反应 63 2 CPS 的调节 CPS N 乙酰谷氨酸 AGA 乙酰CoA Glu 变构酶 精氨酸代琥珀酸合成酶 1 食物蛋白质的影响 高蛋白 合成加速 变化大 3 尿素合成酶系的调节 限速酶 尿素合成的调节 64 NO O2 NADPH H NADP 一氧化氮合酶 NOS 精氨酸 瓜氨酸 一氧化氮 目录 相关知识 65 四 高血氨症和氨中毒 hyperammonemia 高氨血症时可引起脑功能障碍 称氨中毒 当肝功能严重损伤时 尿素合成发生障碍 血氨浓度升高 称为高血氨症 66 TAC 脑供能不足 脑内 酮戊二酸 氨中毒的可能机制 67 高血氨的治疗 治疗原则 降血氨减少蛋白质摄入减少肠道产氨降低肠道pH 减少氨的重吸收给予谷氨酸盐 精氨酸 68 第五节个别氨基酸的代谢 MetabolismofIndividualAminoAcids 69 一 氨基酸的脱羧基作用 氨基酸脱羧酶的辅酶是磷酸吡哆醛 胺是体内的生理活性物质 主要在肝中灭活 转氨酶 AA脱羧酶 ALA合酶 70 一 谷氨酸脱羧生成 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 VitB6治疗婴儿惊厥 妊娠呕吐 VitB6 71 二 组氨酸脱羧生成组胺 组胺是强烈的血管舒张剂 可增加毛细血管的通透性 还可刺激胃蛋白酶原及胃酸的分泌 72 三 色氨酸经5 羟色胺酸脱羧生成5 羟色胺 5 hydroxytryptamine 5 HT 5 HT在脑内作为抑制性神经递质 在外周组织有收缩血管的作用 73 四 鸟氨酸脱羧生成多胺 多胺是调节细胞生长的重要物质 74 五 半胱氨酸脱羧生成牛磺酸 牛磺酸是结合型胆汁酸的组成成分另外发现脑组织中有较多的牛磺酸 氧化 75 二 一碳单位代谢 一碳单位的定义 一 四氢叶酸作为一碳单位的运载体参与一碳单位代谢 某些氨基酸在分解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 76 一碳单位的种类 甲基 methyl CH3甲烯基 methylene CH2 甲炔基 methenyl CH 甲酰基 formyl CHO亚胺甲基 formimino CH NH 77 四氢叶酸的结构 FH4的生成 5 78 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 79 一碳单位主要来源于丝氨酸 甘氨酸 组氨酸及色氨酸的分解代谢 二 由氨基酸产生的一碳单位可相互转变 80 一碳单位的互相转变 N10 CHO FH4 N5 N10 CH FH4 N5 N10 CH2 FH4 N5 CH3 FH4 N5 CH NH FH4 H H2O NADPH H NADP NADH H NAD NH3 若不能被利用 则体内缺乏游离FH4 81 三 一碳单位的主要功能是参与嘌呤 嘧啶的合成 N10 CHO FH4 嘌呤C2N5 N10 CH FH4 嘌呤C8N5 N10 CH2 FH4 胸腺嘧啶甲基一碳单位代谢障碍 缺B12 或FH4不足 可引起巨幼红细胞性贫血等疾病 82 三 含硫氨基酸的代谢是相互联系的 胱氨酸 甲硫氨酸 半胱氨酸 83 一 甲硫氨酸参与甲基转移 1 甲硫氨酸转甲基作用与甲硫氨酸循环有关 腺苷转移酶 PPi Pi 甲硫氨酸 ATP S 腺苷甲硫氨酸 SAM 84 甲基转移酶 RH R CH3 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 85 甲硫氨酸循环 methioninecycle 甲硫氨酸 S 腺苷同型半胱氨酸 S 腺苷甲硫氨酸 SAM 同型半胱氨酸 FH4 N5 CH3 FH4 N5 CH3 FH4转甲基酶 VitB12 H2O 腺苷 RH ATP PPi Pi R CH3 86 甲硫氨酸循环的生理意义 1 提供甲基 SAM 甲基直接供体N5 CH3 FH4 甲基间接供体2 FH4再生 与同型半胱氨酸生成Met的反应是体内唯一能利用N5 CH3 FH4的反应 叶酸 VB12缺乏 巨幼红细胞贫血 87 1 在维生素B12及叶酸的调控下 同型半胱氨酸再转化为甲硫氨酸 50 2 在维生素B6的帮助下 可以促使同型半胱氨酸转变为胱硫醚 50 从尿中排出体外或再分解 同型半胱氨酸代谢的两条途径 若缺乏维生素B6 维生素B12及叶酸 同型半胱氨酸将会在体内积累 成为导致动脉粥样硬化的元凶 88 2 甲硫氨酸为肌酸合成提供甲基 肌酸和磷酸肌酸是能量储存 利用的重要化合物 肝是合成肌酸的主要器官 肌酸以甘氨酸为骨架 由精氨酸提供脒基 SAM提供甲基而合成 肌酸在肌酸激酶的作用下 转变为磷酸肌酸 肌酸和磷酸肌酸代谢的终产物为肌酸酐