蛋白质的分解代谢3

一、食物蛋白质的生理功能1.维持细胞、组织的生长、发育和修补作用2.参与合成重要的含氮化合物酶、抗体、血红蛋白、多肽类激素等。3.氧化供能人体每日18%能量由蛋白质提供。

当前第1页\共有86页\编于星期六\10点二、氮平衡1.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。氮总平衡：摄入氮=排出氮（正常成人）氮正平衡：摄入氮>排出氮（儿童、孕妇等）氮负平衡：摄入氮<排出氮（饥饿、消耗性疾病患者）①氮平衡的意义：可以反映体内蛋白质代谢的慨况。当前第2页\共有86页\编于星期六\10点三、蛋白质的营养价值①必需氨基酸(essentialaminoacid)指体内需要而又不能自身合成，必须由食物供给的氨基酸，共有8种：Val、Ile、Leu、Thr、Met、Lys、Phe、Trp。其余12种氨基酸体内可以合成，称非必需氨基酸。当前第3页\共有86页\编于星期六\10点2.蛋白质营养的评价(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。4.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。3.蛋白质的需要量

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。当前第4页\共有86页\编于星期六\10点当前第5页\共有86页\编于星期六\10点当前第6页\共有86页\编于星期六\10点第二节

蛋白质的消化、吸收和腐败Digestion,AbsorptionandPutrefactionofProteins当前第7页\共有86页\编于星期六\10点一、蛋白质的消化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。当前第8页\共有86页\编于星期六\10点（一）蛋白质的水解酶类及其作用特点当前第9页\共有86页\编于星期六\10点

蛋白水解酶的特异性

酸性：酸性氨基酸碱性：碱性氨基酸R：任一氨基酸芳族：芳香族氨基酸脂族：脂肪族氨基酸当前第10页\共有86页\编于星期六\10点当前第11页\共有86页\编于星期六\10点（二）蛋白质的消化过程当前第12页\共有86页\编于星期六\10点二、肽和氨基酸的吸收吸收部位：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当前第13页\共有86页\编于星期六\10点1.主动转运载体蛋白与氨基酸、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。载体类型中性氨基酸载体碱性氨基酸载体酸性氨基酸载体亚氨基酸与甘氨酸载体当前第14页\共有86页\编于星期六\10点2.γ-谷氨酰基循环对氨基酸的转运作用γ-谷氨酰基循环(γ-glutamylcycle)过程：谷胱甘肽对氨基酸的转运谷胱甘肽再合成当前第15页\共有86页\编于星期六\10点半胱氨酰甘氨酸(Cys-Gly)半胱氨酸甘氨酸肽酶γ-谷氨酸环化转移酶氨基酸5-氧脯氨酸谷氨酸

5-氧脯氨酸酶ATPADP+Piγ-谷氨酰半胱氨酸γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶ADP+PiATP谷胱甘肽合成酶ATPADP+Pi细胞外

γ-谷氨酰基转移酶细胞膜谷胱甘肽

GSH细胞内γ-谷氨酰基循环过程γ-谷氨酰氨基酸氨基酸目录当前第16页\共有86页\编于星期六\10点利用肠粘膜细胞上的二肽或三肽的转运体系此种转运也是耗能的主动吸收过程吸收作用在小肠近端较强3.肽的吸收当前第17页\共有86页\编于星期六\10点三、蛋白质及其消化产物在肠中的腐败作用

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)当前第18页\共有86页\编于星期六\10点细胞内的蛋白质降解第三节当前第19页\共有86页\编于星期六\10点真核生物中蛋白质的降解有两条途径不依赖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泛素、酶、蛋白酶体参与降解当前第20页\共有86页\编于星期六\10点（一）泛素76个氨基酸的小分子蛋白(8.45kD)普遍存在于真核生物而得名一级结构高度保守1.泛素化(ubiquitination)

泛素与选择性被降解蛋白质形成共价连接，并使其激活。（二）泛素介导的蛋白质降解过程一、细胞内蛋白质降解过程中的重要物质当前第21页\共有86页\编于星期六\10点当前第22页\共有86页\编于星期六\10点E1：泛素活化酶（功能：激活泛素）E2：泛素结合酶(连接泛素到被降解的蛋白质)E3：泛素蛋白连接酶(识别被降解的蛋白质)2酶当前第23页\共有86页\编于星期六\10点3蛋白酶体（proteasome)当前第24页\共有86页\编于星期六\10点二细胞内蛋白质降解过程当前第25页\共有86页\编于星期六\10点当前第26页\共有86页\编于星期六\10点

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、病理调节作用当前第27页\共有86页\编于星期六\10点第四节

氨基酸的一般代谢GeneralMetabolismofAminoAcids当前第28页\共有86页\编于星期六\10点氨基酸代谢库食物蛋白质消化吸收

组织蛋白质分解体内合成氨基酸

(非必需氨基酸)一、氨基酸在体内的代谢动态α-酮酸脱氨基作用酮体氧化供能糖胺类脱羧基作用氨尿素代谢转变其它含氮化合物

(嘌呤、嘧啶等)合成目录当前第29页\共有86页\编于星期六\10点氨基酸代谢库(metabolicpool)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。当前第30页\共有86页\编于星期六\10点二、氨基酸的脱氨基作用定义指氨基酸脱去氨基生成相应α-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

转氨基耦联氧化脱氨基作用转氨基耦联嘌呤核苷酸循环当前第31页\共有86页\编于星期六\10点1.氨基酸氧化酶分布不广，活性不高属黄酶类，辅酶为FAD需要氧参与产物α-酮酸、NH3

和H2O2氨基酸脱氨伴有氧化反应，称为氧化脱氨作用（oxidativedeamination)（一）氧化脱氨作用当前第32页\共有86页\编于星期六\10点2.L-谷氨酸氧化脱氨基作用存在于肝、脑、肾中辅酶为

NAD+或NADP+GTP、ATP为其抑制剂GDP、ADP为其激活剂催化酶：

L-谷氨酸脱氢酶L-谷氨酸NH3α-酮戊二酸NAD(P)+NAD(P)H+H+H2O当前第33页\共有86页\编于星期六\10点（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α-氨基生成相应的α-酮酸，而另一种α-酮酸得到此氨基生成相应的氨基酸的过程。当前第34页\共有86页\编于星期六\10点2.反应式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。当前第35页\共有86页\编于星期六\10点当前第36页\共有86页\编于星期六\10点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。当前第37页\共有86页\编于星期六\10点4.转氨基作用的机制转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛氨基酸

磷酸吡哆醛α-酮酸

磷酸吡哆胺谷氨酸α-酮戊二酸转氨酶当前第38页\共有86页\编于星期六\10点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。通过此种方式并未产生游离的氨。5.转氨基作用的生理意义当前第39页\共有86页\编于星期六\10点（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α-氨基生成α-酮酸的过程。2.类型①转氨基偶联氧化脱氨基作用1.

定义②转氨基偶联嘌呤核苷酸循环当前第40页\共有86页\编于星期六\10点①转氨基偶联氧化脱氨基作用氨基酸

谷氨酸

α-酮酸α-酮戊二酸H2O+NAD+转氨酶NH3+NADH+H+L-谷氨酸脱氢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、肾组织进行。当前第41页\共有86页\编于星期六\10点②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α-酮戊二酸氨基酸

谷氨酸α-酮酸转氨酶1草酰乙酸天冬氨酸转氨酶

2此种方式主要在肌肉组织进行。腺苷酸脱氢酶H2ONH3延胡索酸腺嘌呤核苷酸(AMP)当前第42页\共有86页\编于星期六\10点（四）非氧化脱氨作用

１.脱水脱氨当前第43页\共有86页\编于星期六\10点２.脱硫化氢脱氨当前第44页\共有86页\编于星期六\10点３.直接脱氨当前第45页\共有86页\编于星期六\10点三、氨的代谢MetabolismofAmmonia当前第46页\共有86页\编于星期六\10点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58.7μmol/L。

当前第47页\共有86页\编于星期六\10点血氨的来源与去路血氨的来源①

氨基酸脱氨基作用产生的氨是血氨主要来源,

胺类的分解也可以产生氨RCH2NH2RCHO+NH3胺氧化酶②

肠道吸收的氨氨基酸在肠道细菌作用下产生的氨尿素经肠道细菌尿素酶水解产生的氨③肾小管上皮细胞分泌的氨主要来自谷氨酰胺

谷氨酰胺谷氨酸+NH3谷氨酰胺酶当前第48页\共有86页\编于星期六\10点血氨的去路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

谷氨酸+NH3谷氨酰胺

谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi④肾小管泌氨分泌的NH3在酸性条件下生成NH4+，随尿排出。当前第49页\共有86页\编于星期六\10点

（一）尿素的合成

生成部位

主要在肝细胞的线粒体及胞液中。

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。当前第50页\共有86页\编于星期六\10点1.氨基甲酰磷酸的合成

CO2+NH3+H2O+2ATP氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ（N-乙酰谷氨酸，Mg2+）COH2NO~

PO3H2+2ADP+Pi氨基甲酰磷酸反应在肝细胞的线粒体中进行当前第51页\共有86页\编于星期六\10点反应由氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ(carbamoylphosphatesynthetaseⅠ,CPS-Ⅰ)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)当前第52页\共有86页\编于星期六\10点2.瓜氨酸的合成鸟氨酸氨基甲酰转移酶H3PO4+氨基甲酰磷酸反应在肝细胞的线粒体中进行，瓜氨酸生成后进入肝细胞的胞液。NH2COO~NH2COO~PO3H2当前第53页\共有86页\编于星期六\10点3.精氨酸的合成反应在肝细胞的胞液中进行。

精氨酸代琥珀酸合成酶ATPAMP+PPiH2OMg2++天冬氨酸精氨酸代琥珀酸当前第54页\共有86页\编于星期六\10点精氨酸延胡索酸精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸代琥珀酸COOHCHCHCOOH+NH(CH2)3CHCOOHNH2NH2CNHNH(CH2)3CHCOOHNH2NH2CNCOOHCHCH2COOHNH(CH2)3CHCOOHNH2NH2CNCOOHCHCH2COOH当前第55页\共有86页\编于星期六\10点4.精氨酸水解生成尿素反应在肝细胞的胞液中进行尿素鸟氨酸精氨酸H2O当前第56页\共有86页\编于星期六\10点当前第57页\共有86页\编于星期六\10点鸟氨酸循环2ADP+PiCO2+NH3+H2O氨基甲酰磷酸2ATPN-乙酰谷氨酸Pi鸟氨酸瓜氨酸精氨酸代琥珀酸瓜氨酸天冬氨酸ATPAMP+PPi线粒体2ADP+PiCO2+NH3+H2O氨基甲酰磷酸2ATPN-乙酰谷氨酸精氨酸代琥珀酸合成酶（限速酶）精氨酸延胡索酸氨基酸草酰乙酸苹果酸α-酮戊二酸谷氨酸α-酮酸鸟氨酸尿素胞液精氨酸酶当前第58页\共有86页\编于星期六\10点反应小结原料：2分子氨，一个来自于游离氨，另一个来自天冬氨酸。过程：先在肝细胞的线粒体中进行，再在肝细胞的胞液中进行。耗能：3个ATP，4个高能磷酸键的能量。关键酶：精氨酸代琥珀酸合成酶肝特有的酶：精氨酸酶当前第59页\共有86页\编于星期六\10点临床病例肝昏迷？肝硬化患者血氨↑当前第60页\共有86页\编于星期六\10点氨中毒的生化机制肝硬化高蛋白膳食

血中NH3↑TAC速率↓

脑供能不足α-酮戊二酸谷氨酸谷氨酰胺NH3NH3

脑内α-酮戊二酸↓脑组织NH3↑肝昏迷尿素合成↓氨基酸↑当前第61页\共有86页\编于星期六\10点（二）丙氨酸-葡萄糖循环

(alanine-glucosecycle)2.反应过程1.生理意义①肌肉中氨以无毒的丙氨酸形式运输到肝。②肝为肌肉提供葡萄糖。当前第62页\共有86页\编于星期六\10点丙氨酸葡萄糖

肌肉蛋白质氨基酸NH3谷氨酸α-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α-酮戊二酸谷氨酸丙酮酸NH3尿素尿素循环糖异生肝丙氨酸-葡萄糖循环葡萄糖当前第63页\共有86页\编于星期六\10点(三）谷氨酰胺的生成反应过程谷氨酸+NH3谷氨酰胺谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi谷氨酰胺酶在脑、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。生理意义谷氨酰胺是氨的解毒产物，也是氨的储存及运输形式。当前第64页\共有86页\编于星期六\10点四、α-酮酸的代谢（一）经氨基化生成非必需氨基酸（二）转变成糖及脂类当前第65页\共有86页\编于星期六\10点（三）氧化供能α-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。当前第66页\共有86页\编于星期六\10点第五节

个别氨基酸的代谢MetabolismofIndividualAminoAcids当前第67页\共有86页\编于星期六\10点

一、氨基酸脱羧基作用脱羧基作用(decarboxylation)氨基酸脱羧酶氨基酸胺类RCH2NH2+CO2磷酸吡哆醛当前第68页\共有86页\编于星期六\10点L-谷氨酸GABACO2L-谷氨酸脱羧酶γ-氨基丁酸(γ-aminobutyricacid,GABA)GABA是抑制性神经递质，对中枢神经有抑制作用。1.谷氨酸的脱羧作用当前第69页\共有86页\编于星期六\10点2.组氨酸脱羧作用L-组氨酸组胺组氨酸脱羧酶CO2

组胺(histamine)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。当前第70页\共有86页\编于星期六\10点3.鸟氨酸的脱羧作用鸟氨酸腐胺

S-腺苷甲硫氨酸

(SAM)脱羧基SAM

鸟氨酸脱羧酶CO2SAM脱羧酶CO2精脒(spermidine)丙胺转移酶5'-甲基-硫-腺苷丙胺转移酶

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。当前第71页\共有86页\编于星期六\10点

二、氨基酸与“一碳基团”的代谢（一）“一碳基团”的概念

某些氨基酸代谢过程中产生的只含有一个碳原子的基团，称为一碳基团(onecarbonunit)。

当前第72页\共有86页\编于星期六\10点种类甲基

(methyl)-CH3甲烯基

(methylene)也称亚甲基-CH2-甲炔基

(methenyl)也称次甲基-CH=甲酰基

(formyl)-CHO亚氨甲基

(formimino)-CH=NH

当前第73页\共有86页\编于星期六\10点四氢叶酸是一碳单位的载体FH4的生成FFH2FH4FH2还原酶FH2还原酶NADPH+H+NADP+NADPH+H+NADP+

（一碳单位通常是结合在FH4分子的N5、N10位上）当前第74页\共有86页\编于星期六\10点（二）“一碳基团”的来源与互变当前第75页\共有86页\编于星期六\10点（三）一碳基团的生物学意义1.四氢叶酸“一碳基团”作为合成嘌呤和嘧啶的原料2.S-腺苷甲硫氨酸“一碳基团”参与体内甲基化反应的主要甲基来源3.“一碳基团”代谢与新药