蛋白质代谢电子教案

第九章含氮小分子代谢,蛋白质的营养作用氨基酸的一般分解代谢氨的代谢-酮酸的代谢和非必需氨基酸的合成个别氨基酸代谢核苷酸的合成代谢核苷酸的分解代谢糖、脂类、氨基酸和核苷酸代谢的联系,本章主要内容,第一节蛋白质的营养作用,一、饲料蛋白质的生理功能蛋白质在动物体内的生理功能主要有三方面：（一）维持组织细胞的生长、修补和更新（二）转变为生理活性分子（三）氧化供能二、氮平衡(nitrogenbalance),氮的总平衡：摄入氮量=排出氮量氮的正平衡：摄入氮量排出氮量氮的负平衡：摄入氮量排出氮量,三、蛋白质的生理价值与必需氨基酸（一）蛋白质的生理价值蛋白质的生理价值是指饲料蛋白质被动物机体合成组织蛋白质的利用率。即：（二）必需氨基酸（essentialaninoacid）动物体内不能合成或合成量不足而需由饲料供给的氨基酸。约有10种，包括赖氨酸、蛋氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、苏氨酸、组氨酸和精氨酸。对雏鸡还有甘氨酸。,四、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,第二节氨基酸的一般分解代谢,一动物体内氨基酸的代谢概况,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作用转氨基作用联合脱氨基作用,二、氨基酸的脱氨基作用(deamination),（一）氧化脱氨基作用,氨基酸在脱氨酶的作用下形成相应酮酸的反应。,动物体内有多种氨基酸氧化酶，由于其活性低或缺乏可利用底物，一般作用不大。大部分氨基酸的脱氨借助活性强、分布广的谷氨酸脱氢酶与转氨酶的协同作用或联合转氨基完成。,动物的脱氨基作用主要在肝脏和肾脏中进行。,COOHCOOHCOOH|CH2CH2CH2|L-谷氨酸脱氢酶|+H2O|CH2CH2CH2+NH3|CHNH2NADH+H+C=NHC=O|COOHCOOHCOOH谷氨酸亚氨基戊二酸a一酮戊二酸,氧化脱氨基作用,氨基酸在酶的催化下脱去氨基生成相应的-酮酸的过程称为氧化脱氨基作用。主要有以下两种类型：,（二）转氨基作用（transamination）,在转氨酶的作用下可逆的将-氨基酸的氨基转移给-酮酸的反应。大部分氨基酸都可以参加转氨基作用。,转氨酶以磷酸吡哆醛为辅酶，广泛分布于动物组织中，如谷丙转氨酶（GPT）在肝脏中，谷草转氨酶（GOT）在肝脏和心肌中都有很高的活性。,谷丙转氨酶和谷草转氨酶,谷丙转氨酶（GPT）,谷草转氨酶(GOT),转氨作用,氧化脱氨基作用,（三）联合脱氨基作用,（三）联合脱氨基作用（symphysisdeamination）,指氨基酸与-酮戊二酸经转氨作用生成-酮酸和谷氨酸，后者经L-谷氨酸脱氢酶作用生成游离氨和-酮戊二酸的过程。,是转氨基作用和氧化脱氨基作用联合反应。是肝肾等组织中氨基酸脱氨的主要途径，其逆反应也是非必需氨基酸合成的途径。,（四）嘌呤核苷酸循环(purinenucleotidecycle),指骨骼肌和心肌中存在的一种氨基酸脱氨基作用方式,二氨基酸的脱羧作用(deCarboxylation),脱羧作用氨基酸在脱羧酶的作用下形成胺类的反应。,各种氨基酸的脱羧基作用在其各自特异的脱羧酶催化下进行，肝、肾、脑和肠的细胞中都有这类酶。磷酸吡哆醛是各种氨基酸脱羧酶的辅酶,动物机体中一些胺类的来源及功能,第三节氨的代谢,一、动物体内氨的来源与去路,（一）氨的来源（二）氨的去路,二氨的转运,（一）丙氨酸-葡萄糖循环（alanine-giucosecycle）,（二）谷氨酰胺的运氨作用,三、尿素的合成,（一）尿素合成过程,1、氨甲酰磷酸的生成（线粒体中进行）,2、瓜氨酸的生成,3、精氨酸的生成（胞液中进行）,4、精氨酸的水解和尿素的生成（胞液中进行）,尿素循环的总过程,尿素的生成-鸟氨酸循环,四、尿酸的生成和排出,氨在家禽体内也可以合成谷氨酰胺以及用于其他一些氨基酸和含氮物质的合成，但不能合成尿素，而是把体内大部分的氨通过合成尿酸排出体外。其过程是首先利用氨基酸提供的氨基合成嘌呤，再由嘌呤分解产生出尿酸（详见嘌呤的合成与分解）。,尿酸中的氮原子都来源于氨基酸的-氨基，以内酰胺、内亚酰胺和完全解离三种形式存在，其结构式如图,第四节-酮酸的代谢和非必需氨基酸的合成,一-酮酸的代谢,-酮酸的具体代谢有三种去路（一）氨基化（二）转变成糖和脂类（三）氧化供能,氨基酸碳骨架的代谢去向,二、非必需氨基酸的生成,（一）由-酮酸氨基化生成,（二）由氨基酸之间转变生成,第五节个别氨基酸代谢,一碳基团的代谢芳香族氨基酸的代谢含硫氨基酸的代谢,一、一碳基团的代谢,（一）一碳基团的定义及存在形式1、定义某些氨基酸在分解代谢过程中产生的含有一个碳原子的基团(不包括羧基)，称为一碳单位（onecarbonunit）。是氨基酸的代谢产物，是合成嘌呤和嘧啶核苷酸的原料。,2存在形式1）亚氨甲基（-CH=NH，formimino-）2）甲酰基（-CHO，formyl-）3）羟甲基（-CH2OH，hydroxymethyl-）4）甲烯基（-CH2-，methylene）5）甲炔基或次甲基（-CH=，methenyl-）6）甲基（-CH3-methyl-）,（二）一碳基团的载体-四氢叶酸,FH4是一碳单位的运载体，携带甲基的部位是在N5,N10位,（三）一碳基团的来源及相互转变,1.来源主要来源于色氨酸、甘氨酸、丝氨酸、组氨酸和蛋氨酸的代谢,甘氨酸与一碳单位,丝氨酸与一碳单位,色氨酸与一碳单位,2.一碳基团的相互转变,与四氢叶酸相连的各类一碳基团可以通过氧化还原过程相互转变,二芳香族氨基酸的代谢,包括Phe,F;Tyr,Y;Trp,W,（一）苯丙氨酸的代谢,苯丙氨酸是必需氨基酸，正常情况下，其主要代谢是经羟化作用，生成酪氨酸。催化此反应的酶是苯丙氨酸羟化酶（phenylalaninehydroxylase）。,此反应是苯丙氨酸的主要代谢途径,苯丙酮酸尿症（phenylKeronuria,PKU）,（二）酪氨酸代谢,1.生成甲状腺素,2.生成儿茶酚胺,3酪氨酸氧化分解（生糖兼生酮）,体内尿黑酸生成的酶先天性缺陷，尿黑酸分解受阻，出现尿黑酸症,转氨酶,羟化酶,羟化酶,儿茶酚胺,（三）色氨酸代谢,三含硫氨基酸代谢,体内的含硫氨基酸有三种即甲硫氨酸、半胱氨酸和胱氨酸,（一）谷胱甘肽的合成,谷胱甘肽是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸所组成的三肽。它的生物合成不需要编码的RNA，与“谷氨酰基循环”(Glutamy!cycle)的氨基酸转运系统相联系,（二）甲硫（蛋）氨酸代谢,1、甲硫（蛋）氨酸与转甲基作用,甲硫氨酸循环（methioninecycle）,（三）肌酸代谢,肌酸(creatine)，即甲基胍乙酸，存在于动物的肌肉、脑和血液，特别在骨骼肌中含量高。既可以游离存在，也可以磷酸化形式存在。后者称为磷酸肌酸。肌酸和磷酸肌酸在储存和转移磷酸键能中起重要作用,肌酸代谢总过程,（四）半胱氨酸与光氨酸的互变,第五节核苷酸的合成代谢,核苷酸的生理功能嘌呤核苷酸的合成代谢嘧啶核苷酸的合成代谢脱氧核苷酸的合成代谢,一核苷酸的生理功能,1核酸合成的原料2能量的利用形式3参与代谢和生理调节4组成辅酶（基）5活性中间代谢物,二、嘌呤核苷酸的合成,(一)嘌呤核苷酸的从头合成,嘌呤碱合成的元素来源,合成过程：,1.IMP的合成：经过11步反应,1）5-磷酸核糖（磷酸戊糖途径中产生）经过磷酸核糖焦磷酸合成酶作用，活化生成磷酸核糖焦磷酸（phosphoribosylpyrophosphate，PRPP）2）谷氨酰胺提供酰氨基取代PRPP上的焦磷酸，形成5-磷酸核糖胺（PRA），此反应由磷酸核糖酰胺转移酶（amidotransferase）催化3）由ATP供能，甘氨酸和PRA加合，生成甘氨酰胺核苷酸（GAR）4）N5，N10-甲炔四氢叶酸供给甲酰基，使GAR甲酰化，生成甲酰甘氨酰胺核苷酸（FGAR）5）谷氨酰胺提供酰氨氮，使FGAR甲酰甘氨咪核苷酸（FGAM），此反应消耗1分子ATP。6）FGAM脱水环化形成5-氨基咪唑核苷酸（AIR），此反应需ATP参与。至此，合成嘌呤环中的咪唑环部分。,7）CO2连接到咪唑环上，作为嘌呤碱中C6的来源，生成5-氨基咪唑，4-羧酸核苷酸（CAIR）8）在ATP存在下，天氡氨酸与CAIR缩合生成5-氨基咪唑-4（N-琥珀酸）-甲酰胺核苷酸（SAICAR）9）SAICAR在裂解酶的催化下，脱去一分子延胡索酸生成5-氨基咪唑-4-甲酰胺核苷酸（AICAR）10）N10-甲酰四氢叶酸提供一碳单位，使AICAR甲酰化，生成5-甲酰氨基咪唑-4-甲酰胺核苷酸（FAICAR）11）FAICAR脱水环化，生成IMP,2.AMP和GMP的生成,(二)嘌呤核苷酸的补救合成,利用体内现有游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简单的反应合成嘌呤核苷酸的过程。,三、嘧啶核苷酸的合成,（一）嘧啶核苷酸的从头合成,合成过程,CTP的合成,（二）嘧啶核苷酸的补救合成,四、脱氧核糖核苷酸的合成,(一)脱氧核糖核苷酸的合成,核糖核苷酸还原酶从NADPH获得电子时，需要硫氧化还原蛋白作为电子载体，使其所含的巯基氧化为二硫键。氧化型的硫氧化还原蛋白再由硫氧化还原蛋白还原酶催化(以FAD为辅基)，重新生成还原型的硫氧化还原蛋白，由此构成一个复杂