蛋白质的分解代谢代谢.ppt

蛋白质的营养作用,第一节,一、食物蛋白质的生理功能,1.维持细胞、组织的生长、更新和修补,2.参与合成重要的含氮化合物,3.氧化供能,二、氮平衡(nitrogenbalance)指摄入食物的含氮量与排泄物（尿与粪）中含氮量之间的关系。,1.氮总平衡：摄入氮=排出氮（正常成人）指示蛋白质合成=蛋白质分解,2.氮正平衡：摄入氮排出氮（儿童、孕妇等）蛋白质合成蛋白质分解,氮负平衡：摄入氮排出氮（饥饿、消耗性疾病患者）蛋白质合成蛋白质分解,氮平衡可以反映体内蛋白质代谢的慨况。,（二）蛋白质的营养价值,三.蛋白质的营养价值,蛋白质的营养价值取决于必需氨基酸的数量、种类、量质比。,（三）生理需要量,成人每日最低蛋白质需要量为3050g，我国营养学会推荐成人每日蛋白质需要量为80g。,（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的作用。,第二节蛋白质的消化、吸收和腐败,（一）胃中的消化作用,胃蛋白酶的最适pH为1.52.5，对蛋白质肽键作用特异性差，产物主要为多肽及少量氨基酸。,一、蛋白质的消化,蛋白质消化依赖蛋白水解酶，蛋白水解酶是以酶原的形式分泌，需一定条件被激活。,蛋白水解酶对所水解肽键的位置和形成肽键的氨基酸残基有一定的选择性,（二）肠中的消化小肠是蛋白质消化的主要部位。,内肽酶水解蛋白质肽链内部的一些肽键，如胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶。,外肽酶自肽链的末段开始每次水解一个氨基酸残基，如羧基肽酶(A、B)、氨基肽酶。,氨基酸+,蛋白水解酶作用示意图,2.小肠粘膜细胞对蛋白质的消化作用,主要是寡肽酶的作用，例如氨基肽酶及二肽酶。,二、氨基酸的吸收,收部位：主要在小肠吸收形式：氨基酸、寡肽、二肽吸收机制：耗能需钠、需要载体的主动转运过程,-谷氨酰基循环,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,三、蛋白质的腐败作用,腐败作用(putrefaction)是指肠道细菌对未被消化和吸收的蛋白质及其消化产物所起的分解作用。,(一)概念,(二)产物:胺、氨、苯酚、吲哚、硫化氢等。少量的肪酸及维生素,第三节细胞内的蛋白质降解,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,蛋白质在体内不断的转换更新,一、真核生物中蛋白质的降解途径,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,2.依赖泛素(ubiquitin)的降解过程,1.溶酶体内降解过程,依赖ATP降解异常蛋白和短寿命蛋白,二、泛素,76个氨基酸的小分子蛋白(8.5kD)普遍存在于真核生物而得名一级结构高度保守,泛素化过程,E1：泛素活化酶,E2：泛素携带蛋白,E3：泛素蛋白连接酶,如基因表达、细胞增殖、炎症反应、诱发癌瘤（促进抑癌蛋白P53降解）,体内蛋白质降解参与多种生理、病理调节作用,第四节氨基酸的一般代谢,一.氨基酸在体内的代谢动态,食物蛋白经消化吸收的氨基酸（外源性氨基酸）与体内组织蛋白降解产生的氨基酸（内源性氨基酸）混在一起，分布于体内各处参与代谢，称为氨基酸代谢库。,氨基酸代谢库,氨基酸代谢概况,目录,二、氨基酸的脱氨基作用,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非氧化脱氨基,（一）氧化脱氨基作用,存在于肝、脑、肾中辅酶为NAD+或NADP+肌肉组织活性低,L-谷氨酸脱氢酶,L-谷氨酸,NH3,-酮戊二酸,NAD(P)+,NAD(P)H+H+,H2O,L-谷氨酸脱氢酶催化的反应,2.反应,辅酶磷酸吡哆醛（胺）,大多数氨基酸可参与转氨基作用，但赖氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸除外。,（二）转氨基作用,1.概念：在转氨酶的作用下，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。,3.转氨酶,（1）有多种，平衡常数近于1（即催化可逆反应）,（2）辅酶是磷酸吡哆醛,（3）转氨酶是细胞酶，正常使血液中含量较低,（4）重要的转氨酶有丙氨酸转氨酶（谷丙转氨酶）和天冬氨酸转氨酶（谷草转氨酶）,谷氨酸+丙氨酸-酮戊二酸+丙氨酸,谷丙转氨酶,谷氨酸+草酰乙酸-酮戊二酸+天冬氨酸,谷草转氨酶,丙氨酸转氨酶ALT谷丙转氨酶GPT天冬氨酸转氨酶AST谷草转氨酶GOT,3.转氨酶,正常人各组织GOT及GPT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。,4.转氨基作用的机制,转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛,（1）是体内多数氨基酸脱氨基的起始步骤。（2）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,（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,转氨基偶联氧化脱氨基作用,H2O+NAD+,转氨酶,此种方式是氨基酸脱氨基的主要方式，是体内合成非必需氨基酸的主要方式。,主要在肝、肾组织进行。,转氨基偶联嘌呤核苷酸循环,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,此种方式主要在肌肉组织进行。,三、氨的代谢,血氨的来源,氨基酸脱氨基产生的氨,胺类的分解产生氨。,2.肠道吸收的氨,3.肾小管泌氨主要来自谷氨酰胺,肠道吸收的氨和肾小管上皮细胞分泌的氨与肠道和肾小管的pH值有关，pH升高吸收的氨增多。,血氨的去路,1.在肝内合成尿素，这是最主要的去路,2.合成非必需氨基酸及其它含氮化合物,3.合成谷氨酰胺,（一）尿素的生成,1.生成部位主要在肝细胞的线粒体及胞液中。,2.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。,（1）氨基甲酰磷酸的合成,反应在线粒体中进行,（2）瓜氨酸的合成,鸟氨酸氨基甲酰转移酶,H3PO4,+,氨基甲酰磷酸,（3）精氨酸的合成,反应在胞液中进行。,+,天冬氨酸,精氨酸代琥珀酸,精氨酸,延胡索酸,精氨酸代琥珀酸裂解酶,精氨酸代琥珀酸,（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,鸟氨酸循环,线粒体,胞液,目录,3.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。,高氨血症和氨中毒,血氨浓度升高称高氨血症，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。,（二）氨的转运,1.丙氨酸-葡萄糖循环,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,目录,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。,四、-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,（三）氧化供能,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,第五节个别氨基酸的代谢,一、氨基酸脱羧基作用,脱羧基作用的产物是生物胺。,（一）谷氨酸脱羧生成氨基丁酸(GABA),L-谷氨酸,GABA,CO2,L-谷氨酸脱酶,GABA是抑制性神经递质，对中枢神经有抑制作用。,（二）组氨酸脱羧生成组胺,L-组氨酸,组胺,组氨酸脱羧酶,CO2,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。,（三）色氨酸羟化脱羧生成5-羟色胺(5-HT),色氨酸,5-羟色氨酸,5-HT,色氨酸羟化酶,5-羟色氨酸脱羧酶,CO2,5-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。,（四）鸟氨酸脱羧多胺,鸟氨酸,腐胺,S-腺苷蛋氨酸(SAM),鸟氨酸脱羧酶,CO2,精脒,精胺,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。,二、一碳单位的代谢,（一）概念种类,1.概念：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)。,2.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,（二）一碳单位的载体:四氢叶酸,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,（三）一碳单位的来源与互变,1.来源,（2）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,（五）一碳单位的生理功能,1.是嘌呤和嘧啶合成的原料之一,参与核酸代谢使氨基酸代谢和核酸代谢联系起来。,2.N5CH3FH4和SAM协同作用为体内多种物质合成提供甲基.。,3.一碳基团代谢与新药设计,抑菌药物抗肿瘤药物,（一）甲硫氨酸的代谢,1.甲硫氨酸与转甲基作用（SAM的生成）,腺苷转移酶,PPi+Pi,+,甲硫氨酸,ATP,S腺苷甲硫氨酸(SAM),三、含硫氨基酸代谢,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,2.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,同型半胱氨酸,FH4,N5CH3FH4,N5CH3FH4转甲基酶,(VitB12),H2O,腺苷,RH,ATP,PPi+Pi,意义,提供活性甲基,有利于FH4再生,3.肌酸的合成,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。,+,目录,半胱氨酸,胱氨酸（-S-S-）,活性硫酸PAPS,牛磺酸结合胆汁酸成分,谷胱甘肽抗氧化剂、参与生物转化,（二）半胱氨酸的代谢,PAPS参与体内生物转化,（3-磷酸腺苷-5-磷酸硫酸）,四、芳香族氨基酸的代谢,（一）苯丙氨酸的代谢,此反应为苯丙氨酸的主要代谢途径。,苯酮酸尿症(phenylkeronuria,PKU),体内苯丙氨酸羟化酶缺陷，苯丙氨酸不能正常转变为酪氨酸，苯丙氨酸经转氨基作用生成苯丙酮酸、苯乙酸等，并从尿中排出的一种遗传代谢病。,（二）.酪氨酸代谢