蛋白质分解和氨基酸代谢-2.ppt

第十章蛋白质分解和氨基酸代谢 学习要求 掌握一些主要的概念 转氨作用 氧化脱氨 鸟氨酸循环 生酮和生糖氨基酸 熟悉鸟氨酸循环发生的部位 循环中的各步酶促反应 尿素氮的来源 了解氨基酸碳骨架的氧化途径 特别是与代谢中心途径 酵解和柠檬酸循环 的关系 以及一些氨基酸代谢中酶的缺损引起的遗传病 本章内容 第一节蛋白质的生理功能与营养问题第二节蛋白质的消化吸收第三节氨基酸的一般代谢第四节氨基酸合成代谢概况第五节氨基酸代谢缺陷症 第一节蛋白质的生理功能与营养问题 一 蛋白质和氨基酸的主要生理功能1 维持组织的生长 更新与修复 2 产生一些生理活性物质 3 某些蛋白质的特殊生理作用 4 供能供给的能量占食物总供热量的10 15 二 人体对蛋白质的需要量和氮平衡 1 氮平衡 机体对蛋白质的摄入量等于排出量即为氮平衡 总氮平衡 摄入量 排出量如成人 正氮平衡 摄入量 排出量如儿童 孕妇 负氮平衡 摄入量 排出量如饥饿 消耗性疾病 氮平衡的意义 可以反映体内蛋白质代谢的慨况 2 生理需要量 成人每日最低蛋白质需要量为30 50g 我国营养学会推荐成人每日蛋白质需要量为80g 3 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 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数量 种类 量质比 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 例如 豆腐 干 面筋 第二节蛋白质的消化吸收一 消化 降解 食物蛋白质 胃 小肠 蛋白水解酶 氨基酸 小肽 产物 蛋白水解酶 内肽酶胃蛋白酶胰蛋白酶糜蛋白酶弹性蛋白酶 外肽酶二肽酶羧基肽酶A羧基肽酶B氨基肽酶 一 蛋白质的降解的胞外途径 主要在胃 小肠进行 1 胃内消化 1 胃蛋白酶 pepsin 胃蛋白酶原 胃酸 H 胃蛋白酶自身激活作用 酶原激活的意义 可保组织免受蛋白酶的自身消化作用 保证酶在其特定的部位和环境发挥催化作用 酶原还可视为酶的贮存形式 2 胃酶作用 蛋白质小分子肽 肠道胃酶作用于 Phe Tyr Trp 芳香族 Leu Glu Gln 胃蛋白酶 2 小肠消化 1 来自胰腺的酶 1 内肽酶 水解蛋白质内部肽键 胰蛋白酶 Lys Arg羧基端肽键 碱性 糜蛋白酶 Phe Tyr Trp肽键 芳香族 弹性蛋白酶 Val Leu Ser Ala肽键 脂肪族 2 外肽酶 羧肽酶 从C端水解 羧肽酶A 水解中性氨基酸C端的肽键 羧肽酶B 水解碱性氨基酸C端的肽键 2 来自小肠粘膜细胞的寡肽酶 1 氨肽酶 从N端水解 形成二肽 2 二肽酶 作用于二肽 寡肽的水解主要在小肠粘膜细胞进行 3 小肠腔的消化 肽小肽小肽氨基酸 B 细胞内途径 1 溶酶体的蛋白质降解途径2 泛素介导的蛋白质降解途径依赖ATP降解异常蛋白和短寿命蛋白 不依赖ATP利用组织蛋白酶 cathepsin 降解外源性蛋白 膜蛋白和长寿命的细胞内蛋白 二 吸收 氨基酸 小肠黏膜细胞 血液循环 肝脏 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 第三节氨基酸的一般代谢 氨基酸代谢库 食物蛋白消化吸收产生的氨基酸 外源性 组织蛋白降解产生的氨基酸 内源性 进入 存在于细胞内液 血液 其他体液氨基酸代谢库 氨基酸的来源和去路 一 脱氨基作用 主要有氧化脱氨 转氨 联合脱氨1 氧化脱氨基作用 1 概念 氨基酸在酶催化下氧化成 酮酸 反应需氧并产生氨 这一过程称氧化脱氨作用 此作用普遍存在于动物细胞中 主要在肝脏中进行 实验依据 氨基酸灌入肝 流出液含少量 酮酸 用各种组织切片与 氨基酸在生理条件下保温1 2h后 除去蛋白质 利用酮酸与2 4 二硝基苯肼生成苯腙 证实有酮酸生成 用肾提取液证明了氧化脱氨中的定量关系 氧气 氨 酮酸 1 2 2 2 反应 先脱氢再水解脱氨 3 催化氨基酸氧化脱氨酶的类型 A L 氨基酸氧化酶 有两类 分别以FAD FMN 人和动物 为辅基 活性低 故在氨基酸脱氨中不起主要作用 B D 氨基酸氧化酶 以FAD为辅基 脊椎动物在肝肾细胞中 有些微生物也有 活性强 但人和动物体内D 氨基酸很少 L 氨基酸氧化酶的作用 生成的H202在过氧化氢酶作用下分解成水和氧气 C 氧化专一氨基酸的酶 如 L 谷氨酸脱氢酶广泛分布在生物细胞质和线粒体中 以NAD 或NADP 为辅酶 可直接脱氨 活性最强 专一性强 只作用于谷氨酸 催化的反应可逆 亚氨基戊二酸 2 转氨基作用 1 概念 将一种氨基酸的 氨基转给另一 酮酸 生成相应酮酸和1分子 氨基酸的作用 除甘氨酸 苏氨酸 赖氨酸 脯氨酸 羟脯氨酸外 2 转氨酶 以谷丙转氨酶 GPT 和谷草转氨酶 GOT 分布最广 活性最大 临床以此判断肝功能是否正常 谷丙转氨酶 GPT 临床意义 急性肝炎患者血清GPT升高 谷草转氨酶 GOT 临床意义 心肌梗患者血清GOT升高 GPT 谷氨酸 丙酮酸 酮戊二酸 丙氨酸 GOT 谷氨酸 草酰乙酸 酮戊二酸 天冬氨酸 3 辅酶 所有转氨酶辅酶为磷酸吡哆醛 并作为脱羧作用 脱氨作用 消旋作用及醇醛裂解反应的辅酶 转氨作用 特点 生理意义 接受氨基的主要酮酸有 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 也是联系糖代谢与氨基酸代谢的桥梁 丙酮酸 酮戊二酸草酰乙酸 4 转氨基作用特点及意义 3 联合脱氨基作用 1 概念 体内氨基酸的脱氨主要靠转氨和氧化脱氨联合进行 简称联合脱氨基 2 类型 转氨酶与L 谷氨酸脱氢酶作用相偶联 转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联 反应 主要在肝 肾组织 转氨酶与L 谷氨酸脱氢酶作用相偶联 转氨酶 L 谷氨酸脱氢酶 H2O NAD NH3 NADH 酮酸 氨基酸 酮戊二酸 L 谷氨酸 转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联 骨骼肌 心肌 脑和肝组织的主要脱氨形式 注意三个概念 1 生糖氨基酸 glycogenicaminoacid 某些氨基酸脱去NH3后所生成的 酮酸可转变为糖 如丙氨酸 精氨酸 天冬酰胺 天冬氨酸等15种 2 生酮氨基酸 ketogenicaminoacid 某些氨基酸脱去NH3后所生成的 酮酸可转变为乙酰CoA进而生成脂肪或酮体 如亮氨酸 赖氨酸 色氨酸 苯丙氨酸和酪氨酸5种 3 生糖兼生酮氨基酸 glucgenicandketogenicaminoacids 指在体内既能转变成糖又能转变酮体的一类氨基酸 包括色氨酸 异亮氨酸 苏氨酸 苯丙氨酸 酪氨酸 二 脱羧基作用 1 概念 氨基酸在氨基酸脱羧酶作用下生成CO2和一个相应一级胺类化合物的作用 2 酶 专一性强 通常只对L 氨基酸起作用 除His脱羧酶不需辅酶外 余均以磷酸吡哆醛为辅酶 3 脱羧形成的胺有许多重要生化作用 1 儿茶酚胺类酪氨酸 3 4 二羟苯基丙氨酸 多巴 多巴胺 去甲肾上腺素 肾上腺素 2 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 3 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 4 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 5 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 4 胺的去向 大多数胺类对动物有毒 去向 1 随尿排出 2 在胺氧化酶作用下可进一步氧化分解 三 氨基酸分解产物的代谢 一 氨的去路 水生动物 直接排氨 鸟类 爬行动物 尿酸形式排氨 脊椎动物 尿素形式排氨 以上生物依次称 排氨生物 排尿酸生物和排尿素生物 此外 一部分氨用来合成含氮物质 另一部分以谷氨酰胺和天冬酰胺的形式储存 动物体内氨的主要去路 1 有关尿素形成的实验 尿素形成部位的实验 a 蛋白质膳食 尿中尿素 b 切除肝 血 尿中尿素 c 切肾 血中尿素 d 同时切肝 肾 血中尿素恒定 证实肝为尿素形成部位 1 尿素的生物合成及调节 哺乳动物氨的主要去路 氨是尿素合成的前体的实验 15N标记铵盐饲喂动物证明 15N出现在精氨酸的胍基 及全部的尿素上 2 尿素的生物合成 鸟氨酸循环 氨基甲酰磷酸的合成 肝脏线粒体 耗能 AGA N 乙酰谷氨酸作用 氨基甲酰磷酸合成酶I的别构激活剂生成 乙酰CoA GluN 乙酰谷氨酸AGA合成酶的激活剂 精氨酸 N 乙酰谷氨酸合成酶 瓜氨酸的合成 肝脏线粒体 精氨酸的合成 肝细胞浆 精氨酸的水解 胞浆 尿素形成 鸟氨酸再生 总反应 NH3 CO2 天冬氨酸 3ATP H2ONH2 CO NH2 延胡索酸 2ADP AMP 4Pi 精氨基琥珀酸 反应小结 原料 2分子氨 一个来自于游离氨 另一个来自天冬氨酸 过程 先在线粒体中进行 再在胞液中进行 耗能 3个ATP 4个高能磷酸键 3 尿素循环的意义 将有毒的氨转变为无毒的尿素从肾排出 解除氨毒 4 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 氨甲酰磷酸合成酶 的调节 AGA 精氨酸为其激活剂 3 尿素生成酶系的调节 2 氨的转运 1 丙氨酸 葡萄糖循环 alanine glucosecycle 反应过程 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 2 谷氨酰胺的运氨作用 在脑 肝 肌肉中 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 Gln 谷氨酰胺 和Asn 天冬酰胺 在许多合成代谢中起的作用 A 氨基供体 B 体内解毒方式 C 氨以酰胺形式储存 在脑 肝 肌肉等组织 肾谷酰胺酶将Gln分解成Glu和氨 氨随尿排出 二 氨基酸碳骨架 酮酸的命运 合成氨基酸 转化成糖 脂肪 氧化成CO2和H2O 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 第四节氨基酸合成代谢概况 一 氨基酸生物合成途径的类型1 酸性氨基酸家族的合成途径 2 脂肪酸家族氨基酸的合成途径 3 芳香族氨基酸合成途径 1 赤藓糖 4 磷酸和磷酸烯醇式丙酮酸衍生类型2 组氨酸生物合成 二 氨基酸与一碳单位 1 概念 在某些氨基酸的代谢过程中 所生成的由辅酶四氢叶酸携带的一个碳原子的有机基团 包括 1甲基 2甲烯基