第十章 蛋白質降解與氨基酸代謝 2output

1、第十章 蛋白質降解與氨基酸代謝 2output教學內容第一節(jié) 蛋白質的營養(yǎng)作用第二節(jié) 蛋白質的消化、吸收與腐敗第三節(jié) 氨基酸的代謝概況第四節(jié) 氨基酸的一般代謝第五節(jié) 個別氨基酸的特殊代謝 第一節(jié) 蛋白質的營養(yǎng)作用一、蛋白質營養(yǎng)的重要性1、參與催化、代謝調節(jié)、運動、運輸、 免疫防御等生命活動2、作為組織結構的材料3、氧化供能二、蛋白質的需要量*氮總平衡：攝入氮=排出氮 如成人*氮正平衡：攝入氮排出氮 如兒童、孕婦*氮負平衡：攝入氮排出氮 如饑餓、消耗性疾病 1、氮平衡2、 生理需要量（2）最低生理需要量 成人每日最低需要量: 3050g/d我國營養(yǎng)學會推薦的 成人每日需要量: 80g/d（1）每

2、天最低分解量 成人每日最低分解量約為20g/d蛋白質三、蛋白質的營養(yǎng)價值與互補作用蛋白質的營養(yǎng)價值： 取決于其含必需氨基酸數(shù)量及種類的多少纈、異亮、亮、苯丙、蛋、色、蘇、賴氨酸共8種*必需氨基酸：體內需要而又不能自身合成，必須由食物供應的氨基酸。蛋白質的互補作用：指營養(yǎng)價值較低的蛋白質混合食用，必需氨基酸互相補充從而提高營養(yǎng)價值谷類蛋白質含賴氨酸較少而含色氨酸較多豆類蛋白質含賴氨酸較多而含色氨酸較少兩者混合食用可提高營養(yǎng)價值蛋白質的生理價值 是指被消化吸收的食物或飼料蛋白質經(jīng)代謝轉化為機體組織蛋白的利用率. 氮的保留量 生理價值 100 氮的吸收量生理價值單獨食用 混合食用食物玉米 60小米

3、57大豆 64小麥 67小米 57大豆 64牛肉 69 73 89第二節(jié) 蛋白質的消化、吸收與腐敗一、蛋白質的消化內肽酶：水解蛋白質內部肽鍵的酶 胃蛋白酶、胰蛋白酶、彈性蛋白酶外肽酶：水解肽鏈兩端肽鍵的酶 氨基肽酶、羧基肽酶1主要的酶類：（1）胃中消化胃蛋白酶原 胃蛋白酶 H+ 蛋白質 多肽（主）胃蛋白酶2消化的部位：*酶原的激活*水解作用內肽酶 胰蛋白酶 糜蛋白酶 彈性蛋白酶 （2）小腸內消化（主要部位） 主要的酶類：外肽酶 羧基肽酶A 羧基肽酶B 腸激酶:激活胰蛋白酶原,胰蛋白酶再激活糜 蛋白酶、彈性蛋白酶、羧肽酶等酶原 小腸粘膜細胞對蛋白質的消化作用: 經(jīng)胃液和胰液中蛋白酶和肽酶的水解，

4、產(chǎn)物中1/3為氨基酸， 2/3是寡肽。寡肽再被腸粘膜細胞分泌的寡肽酶從氨基末端逐個水解成二肽,再經(jīng)二肽酶水解成氨基酸. H二、 氨基酸的吸收和轉運1 主要部位：小腸2 吸收機制：中性氨基酸載體堿性氨基酸載體酸性氨基酸載體亞氨基酸和甘氨酸載體為主動運輸，需載體蛋白、需鈉、耗能三、蛋白質的腐敗作用未被消化蛋白質未被吸收氨基酸腸道細菌產(chǎn)生一系列對人體有害的物質 胺類、酚類、吲哚、硫化氫、氨、甲烷組氨酸 賴氨酸 酪氨酸 苯丙氨酸氨基酸CO2胺類經(jīng)過肝臟代謝轉化腐敗作用產(chǎn)生的各種物質胺類的毒性（假神經(jīng)遞質的形成）假神經(jīng)遞質：某些物質結構與神經(jīng)遞質相似，可取代正常神經(jīng)遞質從而影響腦功能，稱假神經(jīng)遞質。假神

5、經(jīng)遞質肝性腦昏迷苯丙氨酸酪氨酸腸菌苯乙胺酪 胺肝臟正常解毒肝病-羥化酶腦組織苯乙醇胺羥酪胺（三）蛋白質的體外水解酸水解：6mol/LHCI或4mol/LH2SO4真空100110 水解1024小時。Trp被破壞，Asn和Gln轉變?yōu)锳sp和Glu。堿水解：5mol/LNaOH真空110 水解20小時。 Trp不被破壞。酶水解：在最適條件下，根據(jù)需要選擇不同專一性的蛋白酶進行水解，得到不同水解產(chǎn)物。第三節(jié) 氨基酸的代謝概況氨基酸代謝庫(metabolic pool)： 全身各組織細胞內參與代謝的氨基酸氨基酸代謝庫食物蛋白質消化吸收 組織蛋白質分解 體內合成氨基酸 (非必需氨基酸)氨基酸代謝概況

6、-酮酸 脫氨基作用 酮 體氧化供能糖胺 類脫羧基作用氨 尿素代謝轉變其它含氮化合物 (嘌呤、嘧啶等)合成 第四節(jié) 氨基酸的一般代謝General Metabolism of Amino Acids一、氨基酸的脫氨基作用定義： 指氨基酸脫去氨基生成相應-酮酸的過程。氨基酸氨-酮酸（一）轉氨基作用(transamination)1. 定義 在轉氨酶(transaminase)的作用下，某一氨基酸去掉-氨基生成相應的-酮酸，而另一種-酮酸得到此氨基生成相應的氨基酸的過程。（一）轉氨基作用(transamination) 2. 反應過程大多數(shù)氨基酸 + -酮戊二酸 相應的酮酸 + 谷氨酸-NH23、體

7、內重要的轉氨酶丙氨酸氨基轉移酶(ALT或GPT)天冬氨酸氨基轉移酶(AST或GOT)(alanine aminotransferase)(aspartate aminotransferase)磷酸吡哆醛4、轉氨基作用的機制5. 轉氨基作用的生理意義是體內多數(shù)氨基酸脫氨基的重要方式是機體合成非必需氨基酸的重要途徑6.特點:只有氨基的轉移，沒有氨的生成 轉氨基反應是可逆的水解脫氨氧化脫氫酶L-谷氨酸脫氫酶：主要的酶氨基酸氧化酶：對體內脫氨基無意義（二）氧化脫氨基作用1、L-谷氨酸脫氫酶的氧化脫氨基活性高、分布廣，（肌肉中活性很低）催化的反應可逆，逆過程可合成谷氨酸3、氧化脫氨基作用的局限性：僅谷氨

8、酸經(jīng)此脫氨2、谷氨酸脫氫酶的特點：（三）聯(lián)合脫氨基作用1.定義： 兩種脫氨基方式的聯(lián)合作用，使氨基酸脫下-氨基生成-酮酸和氨的過程。2. 方式： 轉氨基偶聯(lián)氧化脫氨基作用使體內許多AA能真正脫氨其逆反應是合成非必需AA的主要途徑 轉氨基偶聯(lián)嘌呤核苷酸循環(huán)肌肉組織中的聯(lián)合脫氨基作用（一） 體內氨的來源和去路二、氨的代謝（二） 氨的轉運轉運方式：丙氨酸 谷氨酰胺特點：無毒1、葡萄糖-丙氨酸循環(huán)生理意義 肌肉中氨以無毒的丙氨酸形式運輸?shù)礁?肝為肌肉提供葡萄糖2. 谷氨酰胺的運氨作用(腦、肌肉)臨床上用谷氨酸鹽降低血氨 在腦、肌肉合成谷氨酰胺，運輸?shù)礁魏湍I后再分解為氨和谷氨酸，從而進行解毒。生理意義

9、谷氨酰胺是氨的解毒產(chǎn)物，也是氨的儲存及運輸形式 （三） 尿素的合成 1. 尿素合成的主要器官：肝臟 2. 尿素合成的原料：氨和CO2 3. 尿素合成的過程：鳥氨酸循環(huán) 尿素合成的詳細過程4. 鳥氨酸循環(huán)的詳細步驟 氨基甲酰磷酸的合成（反應部位：線粒體） 瓜氨酸的合成（反應部位：線粒體） 精氨酸的合成（反應部位：胞液） 精氨酸水解為尿素尿素合成小結：CO2 + 2NH3 + 3H2O +3ATP = NH2CNH2 + 2ADP + AMP + 4PiO=總結果：1CO2、2NH3、3ATP、4 P合成部位：線粒體、胞液氨的來源：游離氨、天冬氨酸提供氨耗能：3ATP（4個高能磷酸鍵）意義：是肝臟

10、解除氨毒的主要方式尿素循環(huán)的調節(jié)： 氨甲酰磷酸合成酶（CPSI）是線粒體內變構酶，其變構激活劑N-乙酰谷氨酸（AGA）由N-乙酰谷氨酸合成酶催化生成，并由特異水解酶水解。肝臟生成尿素的速度與AGA濃度相關。當氨基酸分解旺盛時，由轉氨作用引起谷氨酸濃度升高，增加AGA的合成，從而激活CPS-I，加速氨基甲酰磷酸合成，推動尿素循環(huán)。精氨酸是AGA合成酶的激活劑，因此，臨床利用精氨酸治療高氨血癥。5. 高血氨癥與肝昏迷* 血氨正常參考值：5.5465mol/L*引起高血氨癥主要原因： 肝功能嚴重損傷，尿素合成障礙*機制： 腦中氨升高，消耗-酮戊二酸（轉變?yōu)楣劝彼幔?，使三羧酸循環(huán)減弱，ATP合成減少，

11、引起大腦功能障礙，嚴重時昏迷。*降低血氨的措施： 限制蛋白進食量，給腸道抑菌藥物， 給谷氨酸使其與氨結合為谷氨酰胺三、-酮酸的代謝-酮酸還原氨基化非必需氨基酸合成糖或脂類氧化CO2 + H2O + ATP生糖氨基酸生酮氨基酸生糖兼生酮氨基酸氨基酸NH3三、 -酮酸的代謝 氨基酸經(jīng)聯(lián)合脫氨或其它方式脫氨所生成的-酮酸有下述去路： 1. 生成非必需氨基酸 -酮酸經(jīng)聯(lián)合加氨反應可生成相應的氨基酸。八種必需氨基酸中，除賴氨酸和蘇氨酸外其余六種亦可由相應的-酮酸加氨生成。但和必需氨基酸相對應的酮酸不能在體內合成，所以必需氨基酸依賴于食物供應。2. 氧化生成CO2和水 這是-酮酸的重要去路之一。-酮酸通過

12、一定的反應途徑先轉變成丙酮酸、乙酰CoA、或三羧酸循環(huán)的中間產(chǎn)物，再經(jīng)過三羧酸循環(huán)徹底氧化分解。三羧酸循環(huán)將氨基酸代謝與糖代謝、脂肪代謝緊密聯(lián)系起來。3. 轉變生成糖和酮體建立人工糖尿病犬的模型。待犬體內糖原和脂肪耗盡后，用某種氨基酸飼養(yǎng)，并檢查犬尿中糖與酮體的含量。若進食某種氨基酸后尿中排出葡萄糖增多，稱此氨基酸為稱生糖氨基酸(glucogenic amino acid)；若尿中酮體(p415)含量增多，則稱為生酮氨基酸(ketogenic amino acid)。尿中二者都增多者稱為生糖兼生酮氨基酸(glucogenic and ketogenic amino acid)。凡能生成丙酮酸或

13、三羧酸循環(huán)的中間產(chǎn)物的氨基酸均為生糖氨基酸；凡能生成乙酰CoA或乙酰乙酸的氨基酸均為生酮氨基酸；凡能生成丙酮酸或三羧酸循環(huán)中間產(chǎn)物同時能生成乙酰CoA或乙酰乙酸者為生糖兼生酮氨基酸。亮氨酸為生酮氨基酸，賴氨酸、異亮氨酸、色氨酸、苯丙氨酸和酪氨酸為生糖兼生酮氨基酸，其余氨基酸均為生糖氨基酸。四、氨基酸的脫羧基作用氨基酸氨基酸脫羧酶磷酸吡哆醛胺+CO2(堆積)神經(jīng)系統(tǒng)、心血管功能紊亂幾種重要的生物活性胺類谷氨酸-氨基丁酸（GABA）色氨酸5-羥色胺（5-HT）組氨酸組胺半胱氨酸牛磺酸鳥氨酸、甲硫氨酸多胺1. -氨基丁酸（GABA）功能：為一種抑制性神經(jīng)遞質，對中樞神經(jīng)系統(tǒng)有抑制作用。-氨基丁酸用于

14、肝昏迷及腦代謝障礙。還可抗精神不安，對高血壓也有改善作用。 2. 5-羥色胺（5-HT）功能：體內的5-羥色胺缺乏，會出現(xiàn)情緒低落、緊張易怒現(xiàn)象。很多抗抑郁藥物也正是通過提高體內5-羥色胺含量來起到治療作用的。外周組織的5-HT有收縮血管的作用 功能：肝臟中牛磺酸的作用是與膽汁酸結合形成牛黃膽酸，牛磺膽酸對消化道中脂類的吸收是必需的。牛磺膽酸能增加脂質和膽固醇的溶解性，解除膽汁阻塞，降低某些游離膽汁酸的細胞毒性，抑制膽固醇結石的形成，增加膽汁流量等。功能：擴張血管、降低血壓 刺激胃酸分泌 血尿中多胺的水平可作為癌瘤病的輔助 診斷及觀察病情變化的指標 功能：調節(jié)細胞增長 促進細胞增殖個別氨基酸的

15、特殊代謝Metabolism of Individual Amino Acids第五節(jié)1. 一碳單位代謝2. 含硫氨基酸代謝3. 芳香族氨基酸代謝4. 支鏈氨基酸代謝個別氨基酸特殊代謝一、一碳單位的代謝分解含一個碳原子的基團概念：氨基酸甘氨酸、組氨酸、絲氨酸、色氨酸、甲硫氨酸載體：四氫葉酸（FH4）（一）一碳單位的種類和來源一碳單位 結構 與FH4結合位點甲基 -CH3 N5甲烯基 -CH2- N5和N10甲?；?-CHO- N5和N10甲炔基 -CH= N5和N10亞氨甲基 -CH=NH N5一碳單位的種類一碳單位的結合點（二）一碳單位的生成與FH4（三）一碳單位的相互轉變 嘌呤C2嘌呤C8

16、胸腺嘧啶甲硫氨酸甲硫氨酸循環(huán)（四）一碳單位的生理意義是聯(lián)系氨基酸代謝與核苷酸代謝的樞紐一碳單位為嘌呤及嘧啶合成提供原料參與活性甲基的合成一碳單位代謝障礙可造成某些疾病， 如巨幼紅細胞性貧血等二、含硫氨基酸的代謝含硫氨基酸甲硫氨酸半胱氨酸胱氨酸（一） 甲硫氨酸的代謝1、甲硫氨酸循環(huán)過程+（ATP）（SAM）S-腺苷同型半胱氨酸-CH3肌酸、肉毒堿、膽堿、腎上腺素RHR-CH3（VitB12）CH3-缺陷同型半胱氨酸血癥（動脈粥樣硬化的危險因子）半胱氨酸胱硫醚合成酶-酮丁酸絲氨酸2、 甲硫氨酸循環(huán)的生理意義為體內甲基化反應提供甲基使四氫葉酸得到再生同型半胱氨酸堆積，引起同型半胱氨酸血癥（二） 半胱

17、氨酸與胱氨酸的代謝1、半胱氨酸與胱氨酸的互變2、半胱氨酸氧化分解為硫酸根PAPS是活性硫酸根，參與轉硫酸基反應3、半胱氨酸參與合成谷胱甘肽谷胱甘肽的生理功用： 抗氧化作用作：為抗氧化劑，維持酶-SH的還原性 和膜的完整性 參與生物轉化 參與氨基酸轉運三、芳香族氨基酸的代謝 苯丙氨酸酪氨酸色氨酸苯丙氨酸酪氨酸甲狀腺激素黑色素兒茶酚胺氧化分解苯丙酮酸（一）苯丙氨酸羥化為酪氨酸反應不可逆苯丙酮酸尿癥苯丙氨酸苯丙氨酸羥化酶酪氨酸苯丙酮酸轉氨基苯丙酮酸尿癥（PKU）對中樞神經(jīng)系統(tǒng)有毒性,智力發(fā)育障礙缺乏PKU患者智力低下，60%患兒有腦電圖異常，頭發(fā)細黃，皮膚色淡和虹膜淡黃色，驚厥，尿有“發(fā)霉”臭味或鼠

18、尿味。（二）酪氨酸轉變?yōu)榧谞钕偌に丶谞钕偌に刈饔?促進物質代謝、機體生長發(fā)育 甲狀腺素缺乏，引起呆小癥 缺碘影響甲狀腺素合成，引起甲狀腺腫（三）酪氨酸合成黑色素先天性缺乏白化病黑色素合成障礙酪氨酸酶皮膚乳白色，毛發(fā)淡黃或銀白色，瞳孔淡紅，虹膜淡灰或淡紅，半透明視網(wǎng)膜缺乏色素。白化?。ㄋ模├野彼徂D變?yōu)閮翰璺影奉悆翰璺影放两鹕『铣刹蛔悖ㄎ澹├野彼岬难趸纸猓ㄉ羌嫔┠蚝谒嵫趸改蚝谒岚Y缺陷酪氨酸代謝小結四、支鏈氨基酸的代謝第六節(jié) 氨基酸的合成一、非必需氨基酸的合成 除酪氨酸外，體內非必需氨基酸由四種共同代謝中間產(chǎn)物(丙酮酸、草酰乙酸、-酮戊二酸及3-磷酸甘油)之一作其前體簡單合成。如前所述，

19、酪氨酸由苯丙氨酸必需氨基酸羥化生成，嚴格講酪氨酸不是非必需氨基酸，對日糧中苯丙氨酸的需要量同時亦反映了對酪氨酸的需要量。二、必需氨基酸的生物合成 動物必需氨基酸的生物合成途徑都是根據(jù)細菌實驗得出的。絕大多數(shù)植物也可通過類似途徑合成這些氨基酸。天冬氨酸是賴氨酸、蘇氨酸和蛋氨酸的前體，首先合成芳香族氨基酸合成的主要中間代謝物分支酸(Chorismate)，分支酸是一個分支點，即以分支酸（分支酸圖）作為起始物質可以合成三種芳香族氨基酸（圖芳香族氨基酸）。組氨酸是由磷酸核糖焦磷酸、ATP和谷氨酰胺合成的（下圖）。 第七節(jié) 糖、脂類和蛋白質在代謝上的相互聯(lián)系一、在能量代謝上的相互聯(lián)系三大營養(yǎng)素糖脂肪蛋白

20、質共同中間產(chǎn)物乙酰CoA2H氧化磷酸化ATPCO2共同最終代謝通路TAC三大營養(yǎng)素可在體內氧化供能從能量供應角度看，三大營養(yǎng)素可以相互代替，并相互制約。一般情況下，供能以糖、脂為主，并盡量節(jié)約蛋白質的消耗。任一供能物質的代謝占優(yōu)勢，常能抑制和節(jié)約其他物質的降解。二、糖、脂和蛋白質代謝之間的相互聯(lián)系（一）糖與脂類在代謝的上的聯(lián)系糖變脂攝糖過多變構+乙酰輔酶A羧化酶合成脂肪酸儲脂 肥胖及血TG 檸檬酸ATP合成糖原儲存（肝、肌肉）乙酰輔酶A脂肪的甘油部分能在體內轉變?yōu)樘?，但脂酸不能轉變?yōu)樘侵局舅?動員甘油糖（少）-磷酸甘油 （少）乙酰CoA（多）脂肪分解代謝有賴于糖代謝正常進行糖代謝 草酰乙酸

21、 三羧酸循環(huán)糖異生酮血癥食物中蛋白質能代替糖、脂供能但食物中糖、脂不能代替蛋白質（二）糖與蛋白質在代謝上的聯(lián)系（1）大部分氨基酸脫氨基后，生成相應的-酮酸，可轉變?yōu)樘侨纾罕彼岜崞咸烟敲摪被钱惿?）糖代謝中間產(chǎn)物可氨基化生成某些 非必需氨基酸糖 丙酮酸 草酰乙酸 乙酰CoA-酮戊二酸 檸檬酸丙氨酸 天冬氨酸谷氨酸（三）脂類與蛋白質在代謝上的聯(lián)系絲氨酸 磷脂酰絲氨酸（1）蛋白質可轉變?yōu)橹景被嵋阴oA脂肪（2）氨基酸可作為合成磷脂的原料膽堿 卵磷脂膽胺 腦磷脂（3）脂肪的甘油部分可轉變?yōu)榉潜匦璋被嶂?甘油 磷酸甘油醛 丙酮酸其他-酮酸糖酵解途徑某些非必需氨基酸第十七章 核苷酸代謝

22、 核苷酸在機體內廣泛分布，具有多種生物學功能：1）核苷酸是構成核酸的基本單位，這是其最主 要功能；2）儲存能量：如ATP，UDP-葡萄糖等；3）參與代謝和生理調節(jié)；4）組成輔酶，如腺苷酸可作為NAD+、NADP+、 FMN、FAD及CoA等的組成成分。 第一節(jié) 核苷酸生物合成 所有生物體和組織都有能力合成嘌呤和嘧啶核苷酸，核苷酸生物合成存在著兩條途徑，從頭合成途徑和補救途徑：從頭合成途徑是利用簡單的前體分子（例如氨基酸、CO2和NH3等分子）生物合成核苷酸的雜環(huán)堿基的途徑。補救途徑是直接利用核苷酸降解生成的完整的嘌呤和嘧啶堿基重新形成核苷酸的過程。一、 5-磷酸核糖焦磷酸的合成核苷酸的生物合成

23、都是先合成單磷酸核苷酸，各種嘌呤類核苷酸的前體是次黃嘌呤核苷酸（IMP，或稱之肌苷酸）；而各種嘧啶核苷酸則是從尿嘧啶核苷酸（UMP）衍生出來的。IMP和UMP的從頭合成實際上是次黃嘌呤堿基和尿嘧啶堿基的合成，因為這兩種核苷酸中都含有核糖-5-磷酸。IMP是在核糖-5-磷酸的基礎上合成次黃嘌呤環(huán)結構的，而UMP則是先合成尿嘧啶堿基，然后再連接5-磷酸核糖。但無論那種連接方式，使用的都是核糖-5-磷酸的活化形式5-磷酸核糖焦磷酸（5-phosphoribosyl 1-pyrophosphate，PRPP）。二、嘌呤核苷酸的生物合成 各種嘌呤類核苷酸的前體是次黃嘌呤核苷酸（IMP，或稱之肌苷酸）。同

24、位素標記實驗給出了嘌呤環(huán)中各個原子的來源。（一） IMP的合成（p486） 谷氨酰胺-PRPP轉酰胺酶（Glutamine-PRPP amidotransferase）,甘氨酰胺核苷酸合成酶（glycinamide ribonucleotide synthetase）,甘氨酰胺核苷酸轉甲?；福╣lycinamide ribonucleotide transformylase）, 甲酰甘氨脒核苷酸合成酶（formylglycinamidine ribonuleotide synthetase）,氨基咪唑核苷酸合成酶（aminoimidazole ribonucleotide synthetas

25、e）,氨基咪唑核苷酸羧化酶（aminoimidazole ribonucleotide carboxylase）,氨基咪唑琥珀基氨甲酰核苷酸合成酶（aminoimidazole succinylocarboxamide ribonucleotide synthetase）,腺苷琥珀酸裂解酶（adenylo-succinate lyase）,氨基咪唑氨甲酰核苷酸轉甲?；福╝minoimidazole carboxamide ribonucleotide transformylase），IMP環(huán)化水解酶（IMP cyclohydrolase）。反應所用的酶都存在于胞液中。（二） AMP和GMP的生物合成 （三）通過補救途徑合成嘌呤核苷酸三、嘧啶核