生物化学蛋白质分解代谢专家讲座

第八章蛋白质分解代谢

（ProteinCatabolism）生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第1页内容提要蛋白质营养价值与氮平衡外源蛋白质消化吸收与腐败氨基酸分解、氨基酸脱氨基方式

α-酮酸代谢去路血氨运输、代谢去路尿素生成过程一碳单位、蛋氨酸循环蛋氨酸、半胱氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸特殊代谢衍生物生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第2页第一节蛋白质营养作用蛋白质生物学功效：是生物体构件分子；含有塑造功效；含有支持作用；含有催化作用；含有运输作用；含有贮存作用；含有免疫功效；含有调整作用。维持细胞和组织生长、更新和修补、以及催化、运输、代谢调整等作用提供能量：16.7kJ/克蛋白质；16.7kJ/克葡萄糖；38.9kJ/克脂肪生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第3页一、人体氮平衡及对蛋白质需要量（一）氮平衡：测定摄入氮量与排出氮量来反应蛋白质代谢情况。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<排出氮生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第4页（二）生理需要量：一个个体在不进食蛋白质8～10天后，排氮量基本恒定为53mg/kg体重。问：60Kg体重人天天分解多少克蛋白质？答：20g问：天天补充20克食物蛋白能满足机体需求吗？答：不能问：为什麽？答：存在利用率与质差异生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第5页二、蛋白质营养价值（一）必需氨基酸与非必需氨基酸1.必需氨基酸定义：2.必需氨基酸种类：Val、Ile、Leu、Thr、Met、Lys、Phe、Trp3.非必需氨基酸半必需氨基酸：Tyr和Cys生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第6页（二）蛋白质营养价值蛋白质营养价值取决于其所含有必需氨基酸数量及种类。食物蛋白互补作用：谷类蛋白质中Lys↓、Trp↑;大豆蛋白质Lys↑、Trp↓生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第7页第二节食物蛋白质消化、吸收与腐败一、蛋白质消化生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第8页生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第9页生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第10页二、氨基酸吸收与转运经过氨基酸载体吸收中性氨基酸转运蛋白碱性氨基酸转运蛋白酸性氨基酸转运蛋白亚氨基酸转运蛋白β-氨基酸转运蛋白二肽转运蛋白三肽转运蛋白生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第11页三、蛋白质腐败作用蛋白质腐败作用是肠菌对未消化蛋白质及未吸收氨基酸代谢作用。产生有用物质如维生素K、泛酸、生物素、叶酸和维生素B12产生有害物质如胺类、酚类、吲哚、H2S、NH3等生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第12页（一）胺类生成生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第13页生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第14页生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第15页3生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第16页4生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第17页（二）酚类生成生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第18页(三)生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第19页（四）硫化氢生成生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第20页（五）氨生成生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第21页第三节体内蛋白质降解体内蛋白质降解路径：溶酶体路径：主要降解细胞外起源蛋白质，以及膜蛋白和细胞内长寿命蛋白质。细胞液路径：主要降解异常蛋白质和短寿命蛋白质生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第22页（一）溶酶体路径—非ATP依赖性蛋白降解路径生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第23页（二）细胞液路径—ATP依赖性蛋白降解路径ε生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第24页第四节氨基酸普通代谢生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第25页一、氨基酸脱氨基作用（一）转氨基作用1.转氨基反应及转氨酶生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第26页体内两个主要转氨基反应ALT是反应肝损伤一个灵敏指标。血清ALT正常参考值（连续检测法）：5～40U/L生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第27页AST以往用于诊疗急性心梗血清AST正常参考值（连续检测法）：8～40U/L生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第28页2.转氨酶催化机理转氨酶辅酶是磷酸吡哆醛或磷酸吡哆胺生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第29页正常成人各种组织器官中AST和ALT含量组织器官AST（U/g湿组织）ALT（U/g湿组织）心肌1560007100肝1444000骨骼肌990004800肾9100019000胰腺28000

脾140001200肺10000700血清2016生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第30页（二）L-谷氨酸氧化脱氨基作用生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第31页（三）联合脱氨基作用转氨酶与Ｌ-谷氨酸脱氢酶联合脱氨基作用嘌呤核苷酸循环（骨骼肌和心肌）（Ｌ-谷氨酸脱氢酶活性低）生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第32页生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第33页

生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第34页（四）其它脱氨基作用H2ONH3COOHCH—NH2CH2—OHCOOHCH—NHCH3分子重排H2OCOOHCH—OCH3生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第35页二、氨代谢（一）血氨起源1.氨基酸脱氨基作用(主要起源)2.肠道吸收氨（主要起源）（1）肠菌腐败（2）尿素分解3.肾小管上皮细胞泌氨4.其它（1）胺氧化（2）嘧啶碱分解生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第36页二、氨转运血氨正常值：<60μmol/L生理pH时，血氨98.5%以NH4+形式存在血氨运输形式：1.谷氨酰胺运氨作用；2.丙氨酸-葡萄糖循环体内NH3主要去路是在肝合成尿素生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第37页1.谷氨酰胺（Gln）运氨作用意义：Gln即是氨一个解毒形式，也是氨储存和运输形式。生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第38页临床上用天冬氨酸酶治疗白血病生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第39页2.丙氨酸-葡萄糖循环意义：首先使肌肉中氨以无毒Ala形式运到肝合成尿素，另首先又为肝糖异生提供原料。此循环为预防血氨增高有主要意义。生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第40页（三）尿素生成—鸟氨酸循环概况合成尿素是体内NH3主要去路合成尿素组织器官：肝（主要）、肾、脑合成尿素细胞部位：线粒体和胞液关键酶：精氨酸代琥珀酸合成酶尿素分子中两个N原子：直接或间接来自于各种氨基酸合成尿素所需CO2：来自于HCO3-生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第41页（1）肝是尿素合成主要器官—试验证实(1)将狗肝切除，发觉血中尿素量下降。(2)给肝切除狗喂氨基酸，发觉其血内氨基酸积存，血氨增高。(3)将狗肾切除，发觉血中尿素增加。(4)将狗肝、肾同时切除，发觉血氨显著增加。1.鸟氨酸循环发觉生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第42页（2）鸟氨酸循环发觉(1)大鼠肝切片与碳酸盐和铵盐保温，发觉铵盐降低，尿素生成说明NH4+参加了尿素合成(2)大鼠肝切片与碳酸盐、铵盐，并分别加入瓜氨酸、鸟氨酸和精氨酸保温。发觉任何一个它们都能加速尿素合成。说明瓜氨酸、鸟氨酸和精氨酸参加了尿素合成(3)大鼠肝切片与碳酸盐、铵盐，瓜氨酸和鸟氨酸一起精氨酸保温。发觉鸟氨酸降低，瓜氨酸增多。推测鸟氨酸是瓜氨酸前体。(4)精氨酸酶催化精氨酸水解产生尿素和鸟氨酸推测精氨酸是鸟氨酸前体。(5)15NH4Cl饲犬，发觉精氨酸和尿素分子中含15N，鸟氨酸分子中不含15N深入说明精氨酸是鸟氨酸前体，NH3参加尿素合成。生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第43页(6)用3H标识鸟氨酸饲犬，发觉精氨酸分子中出现3H说明鸟氨酸形成了精氨酸碳架(7)15NH4Cl和用NaH14CO3标识碳酸盐饲犬，发觉尿素分子中出现15N和14C。说明NH4+和CO2参加尿素合成你能写出鸟氨酸循环简单过程吗？生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第44页2.鸟氨酸循环详细过程生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第45页生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第46页生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第47页生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第48页生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第49页

生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第50页4.尿素合成调整食物蛋白影响氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ（CPS-Ⅰ）调整N-乙酰谷氨酸（AGA）是CPS-Ⅰ变构激活剂，精氨酸是AGA合成酶激活剂。精氨酸代琥珀酸合成酶调整生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第51页尿素循环小结合成主要器官肝合成细胞内部位线粒体和胞液限速酶精氨酸代琥珀酸合成酶尿素分子中C原子起源HCO32-尿素分子中N原子起源氨基酸生理意义解氨毒问题：您能对尿素循环做个小结吗？生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第52页(四)氨其它代谢去路1.生成铵盐排泄2.合成氨基酸3.参加嘧啶核苷酸合成生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第53页（五）高血氨症与氨中毒血氨正常值：<60μmol/L高血氨症:肝功效严重损伤，尿素合成障碍，血氨增高。肝昏迷或肝性脑病：严重肝病引发以代谢紊乱为基础中枢神经系统综合症。临床表现主要是意识障碍和昏迷。氨中毒学说是肝昏迷机制之一。血NH3增高谷氨酸大脑能量供给不足昏迷严重肝病尿素合成障碍生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第54页三、α--酮酸代谢（一）生成非必需氨基酸（二）转变成糖和脂类生酮氨基酸：Leu、Lys生酮兼生糖氨基酸：Ile、Phe、Trp、Tyr生糖氨基酸：余下者（三）氧化功效生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第55页氨基酸、糖、脂肪代谢联络

▲生酮氨基酸

○生糖兼生酮氨基酸

未标识为生糖氨基酸生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第56页第五节一些氨基酸特殊代谢生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第57页一、氨基酸脱羧基作用生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第58页

γ－氨基丁酸作用抑制性神经递质，抑制突触传导（一）-氨基丁酸（GABA）生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第59页（二）组胺体内许多组织肥大细胞及嗜碱性细胞在过敏反应、创伤等情况下产生组胺组胺是一个强血管扩张剂组胺可使平滑肌收缩组胺还能促进胃黏膜细胞分泌胃蛋白酶及胃酸生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第60页（三）5-羟色胺在脑视丘下部，大脑皮层以及神经细胞突触小泡内含量很高，它是一个神经递质，直接影响神经传导含有强烈血管收缩作用生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第61页（四）多胺包含腐胺、亚精胺和精胺亚精胺、精胺是调整细胞生长、促进细胞增殖主要物质。临床上经过测定癌瘤病人血液和尿液中多胺含量作为观察病情指标腐胺L-鸟氨酸CO2脱羧酶氨丙基转移酶（精脒合成酶）亚精胺（精脒）甲硫腺苷蛋氨酸SAM脱羧SAMCO2精胺氨丙基转移酶（精胺合成酶）脱羧SAM甲硫腺苷生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第62页生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第63页二、一碳单位代谢（一）一碳单位概念与形式概念：形式：一碳单位载体：生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第64页4.一碳单位通常结合在FH4N5和N10位甲基亚氨甲基甲酰基甲酰基亚甲基甲炔基生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第65页（二）一碳单位生成与互变1.一碳单位生成主要起源于Ser、Gly、His、Trp代谢生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第66页生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第67页生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第68页2.一碳单位互变生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第69页（三）一碳单位生理作用参加合成嘌呤和嘧啶核苷酸参加胆碱、肾上腺素、肌酸、肉毒碱合成生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第70页三、含硫氨基酸代谢体内含硫氨基酸：蛋氨酸（甲硫氨酸）、半胱氨酸和胱氨酸生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第71页（一）蛋氨酸代谢1.蛋氨酸循环—SAM生成与作用生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第72页问题：为何叶酸或维生素B12缺乏会引发巨幼红细胞贫血？生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第73页2.肌酸与磷酸肌酸生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第74页（二）半胱氨酸和胱氨酸代谢1.半胱氨酸与胱氨酸互变生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第75页2.牛磺酸生成CH2-SHCH-NH2COOHＬ－半胱氨酸3[O]CH2-SO3HCH-NH2COOH磺基丙氨酸CO2磺基丙氨酸脱羧酶CH2-SO3HCH2-NH2牛磺酸生物化学蛋白质分解代谢专家讲座第76页３、活性硫酸根生成脱巯基酶