蛋白質(zhì)水解及氨基酸代謝

1、第十章 蛋白質(zhì)的酶促降解 及氨基酸的代謝,蛋白質(zhì)的水解 氨基酸的代謝 氨基酸的分解 氨基酸的合成,1.1 蛋白質(zhì)的功能 是構(gòu)成組織細(xì)胞的重要成分； 參與組織細(xì)胞的更新和修補(bǔ)； 參與物質(zhì)代謝及生理功能的調(diào)控； 氧化供能； 其他功能：如轉(zhuǎn)運(yùn)、凝血、免疫、記憶、識別等,第一節(jié) 蛋白質(zhì)的酶促水解,氮平衡(nitrogen balance,人體每日須分解一定量的組織蛋白質(zhì)，并以含氮終產(chǎn)物的形式排出體外。同時，須從食物中攝取一定量的蛋白質(zhì)，以維持正常生理活動之需。由于食物中的含氮物主要是蛋白質(zhì)，故可用氮的攝入量來代表蛋白質(zhì)的攝入量。 體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成與分解處于動態(tài)平衡中，故每日氮的攝入量與排出量也維持著動

2、態(tài)平衡，這種動態(tài)平衡就稱為氮平衡(nitrogen balance,氮平衡有以下幾種情況： 1氮總平衡：每日攝入氮量與排出氮量大致相等，表示體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成量與分解量大致相等，稱為氮總平衡。此種情況見于正常成人。 2氮正平衡：每日攝入氮量大于排出氮量，表明體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成量大于分解量，稱為氮正平衡。此種情況見于兒童、孕婦、病后恢復(fù)期。 3氮負(fù)平衡：每日攝入氮量小于排出氮量，表明體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成量小于分解量，稱為氮負(fù)平衡。此種情況見于消耗性疾病患者（結(jié)核、腫瘤），饑餓者,必需氨基酸一共有八種：賴氨酸（Lys）、色氨酸（Trp）、苯丙氨酸（Phe）、蛋氨酸（Met）、蘇氨酸（Thr）、亮氨酸（Le

3、u）、異亮氨酸（Ile）、纈氨酸（Val）。 Met Trp Lys Val Ile Leu Phe Thr “假 設(shè) 來 借 一 兩 本 書” 由于酪氨酸在體內(nèi)需由苯丙氨酸為原料來合成，半胱氨酸必需以蛋氨酸為原料來合成，故這兩種氨基酸被稱為半必需氨基酸,蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值及互補(bǔ)作用,決定蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值高低的因素有： 必需氨基酸的含量； 必需氨基酸的種類； 必需氨基酸的比例，即具有與人體需求相符的氨基酸組成。 將幾種營養(yǎng)價值較低的食物蛋白質(zhì)混合后食用，以提高其營養(yǎng)價值的作用稱為食物蛋白質(zhì)的互補(bǔ)作用。 蛋白質(zhì)互補(bǔ)三原則： 1 食物生物學(xué)種屬愈遠(yuǎn)愈好 2 搭配種類愈多愈好 3 食用時間愈近愈好，最好

4、同時食用,1.2 蛋白質(zhì)的消化 （一）胃中的消化： 胃蛋白酶水解食物蛋白質(zhì)為多肽、寡肽及少量氨基酸。 （二）腸中的消化： 有兩種類型的酶： 肽鏈外切酶：如羧肽酶A、羧肽酶B、氨基肽酶、二肽酶等； 肽鏈內(nèi)切酶：如胰蛋白酶、糜蛋白酶、彈性蛋白酶等。 蛋白質(zhì)在腸中完全水解為氨基酸，由腸粘膜上皮細(xì)胞吸收進(jìn)入機(jī)體，游離氨基酸進(jìn)入血液循環(huán)輸送到肝臟,胰蛋白酶原,腸激酶,胰蛋白酶,糜蛋白酶原,糜蛋白酶,彈性蛋白酶原,彈性蛋白酶,羧基肽酶原A及B,羧基肽酶A及B,提問：不同蛋白酶之間功能上區(qū)別可能有什么,外切酶氨肽酶,內(nèi)切酶,限制性內(nèi)切酶,外切酶羧肽酶,最終產(chǎn)物氨基酸,氨基酸的吸收,主要在小腸進(jìn)行，是一種主動

5、轉(zhuǎn)運(yùn)過程，需由特殊載體攜帶。轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸進(jìn)入細(xì)胞時，同時轉(zhuǎn)運(yùn)入Na+。 除此之外，也可經(jīng)-谷氨酰循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行。需由-谷氨酰基轉(zhuǎn)移酶催化，利用GSH，合成-谷氨酰氨基酸進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)。消耗的GSH可重新再合成,蛋白質(zhì)在腸中的腐敗,主要在大腸中進(jìn)行，腸道細(xì)菌對未被消化的蛋白質(zhì)及其消化產(chǎn)物所起的分解作用，稱為腐敗作用（putrefaction）。 腐敗分解作用包括水解、氧化、還原、脫羧、脫氨、脫巰基等反應(yīng)?？僧a(chǎn)生有毒物質(zhì)，如胺類（腐胺、尸胺），酚類，吲哚類，氨及硫化氫等。 這些有毒物質(zhì)被吸收后，由肝臟進(jìn)行解毒,氨基酸代謝庫,食物蛋白質(zhì)經(jīng)消化吸收產(chǎn)生的氨基酸（外源性氨基酸）與體內(nèi)組織蛋白質(zhì)降解生成的氨基酸以及

6、其它物質(zhì)經(jīng)代謝轉(zhuǎn)變而來的氨基酸（內(nèi)源性氨基酸）混在一起，分布于體內(nèi)各處，參與代謝，稱為氨基酸代謝庫（metabolic pool,第二節(jié) 氨基酸的代謝,氨基酸的來源和去路,氨基酸,1.氧化脫氨-AA在酶的催化下氧化生成-酮酸，消耗氧并產(chǎn)生氨的過程,脫氨酶脫氫氧化酶,亞氨基酸不穩(wěn)定,H2O+H,水解加氧,脫氫,NH4,酮酸,2.1 氨基酸的分解 只介紹最普遍的脫氨基作用氧化脫氨、轉(zhuǎn)氨基、聯(lián)合脫氨,L-谷氨酸脫氫酶,谷氨酸,酮戊二酸,谷氨酸氧化脫氨,若外環(huán)境NH3大量進(jìn)入細(xì)胞，或細(xì)胞內(nèi)NH3大量積累,酮戊二酸大量轉(zhuǎn)化 NADPH大量消耗 三羧酸循環(huán)中斷，能量供應(yīng)受阻，某些敏感器官（如神經(jīng)、大腦）功

7、能障礙。 表現(xiàn)：語言障礙、視力模糊、昏迷、死亡,氨中毒原理,要點(diǎn),氧化脫氨反應(yīng)可逆。 L-谷氨酸脫氫酶為不需氧脫氫酶，輔酶為NAD+或NADP+。 此酶分布廣泛，但以肝、腎、腦中活性較強(qiáng)。 此酶為別構(gòu)酶。此反應(yīng)與能量代謝密切相關(guān),2.轉(zhuǎn)氨基作用（transamination,特點(diǎn)：a. 可逆，受平衡影響 b. 氨基大多轉(zhuǎn)給了-酮戊二酸（產(chǎn)物谷氨酸,提問：為什么多轉(zhuǎn)給-酮戊二酸？ 答案：來源有保證，谷氨酸可由氧化脫氨迅速降解產(chǎn)生-酮戊二酸， L-谷氨酸脫氫酶分布最廣，活性最強(qiáng),在轉(zhuǎn)氨酶的作用下，-氨基酸的氨基轉(zhuǎn)移到-酮酸的-碳上，生成相應(yīng)的氨基酸，而原來的氨基酸則轉(zhuǎn)變成-酮酸,谷氨酸氧化脫氨,L

8、-谷氨酸脫氫酶,NAD+H2O,NADH+H+NH4,L-谷氨酸,酮戊二酸,氧化脫氨,轉(zhuǎn)氨酶制谷氨酸,體內(nèi)重要的轉(zhuǎn)氨酶,丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（alanine amino-transferase, ALT或glutamic pyruvic transaminase, GPT）：肝中活性最高 天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（aspartate amino-transferase, AST或glutamic oxalo-acetic transaminase, GOT）：心肌中活性最高,or GPT,or GOT,提示：肝細(xì)胞中轉(zhuǎn)氨酶活力比其他組織高出許多，是血液的100倍 抽血化驗(yàn)若轉(zhuǎn)氨酶比正常水平偏高則有可能肝

9、組織受損破裂，肝細(xì)胞的轉(zhuǎn)氨酶進(jìn)入血液,查肝功為什么要抽血化驗(yàn)轉(zhuǎn)氨酶指數(shù)呢,轉(zhuǎn)氨基本質(zhì)上沒有真正脫氨,3、聯(lián)合脫氨基作用,在轉(zhuǎn)氨酶和谷氨酸脫氫酶的聯(lián)合作用下，使各種氨基酸脫下氨基的過程。它是體內(nèi)各種氨基酸脫氨基的主要形式。其逆反應(yīng)也是體內(nèi)生成非必需氨基酸的途徑,Ala + -酮戊二酸,丙酮酸 + Glu,Glu + NAD+ + H2O,酮戊二酸+ NADH + NH4,Ala + NAD+ + H2O,丙酮酸 + NADH + NH4,4、嘌呤核苷酸循環(huán),肌肉中的脫氨基反應(yīng) 是一種特殊的聯(lián)合脫氨基作用,嘌呤核苷酸循環(huán),腺苷酸琥珀酸,草酰乙酸,NH3,天冬氨酸,H2O,NH3,谷-草轉(zhuǎn)氨酶,反應(yīng)

10、物,次黃苷酸,嘌呤核苷酸聯(lián)合脫氨基,5、谷氨酰胺和天冬酰胺的脫氨,脫氨,H2O,NH3,谷氨酰胺,谷氨酸,天冬酰胺與之類似,NH3何處去呢,2.2 NH3的轉(zhuǎn)運(yùn)與排泄,氨是有毒物質(zhì)，血中的NH3主要是以無毒的Ala及Gln兩種形式運(yùn)輸?shù)?1、氨的轉(zhuǎn)運(yùn),是肌肉與肝之間氨的轉(zhuǎn)運(yùn)形式。 意義：既使肌肉中的氨以無毒的Ala形式運(yùn)到肝，肝又為肌肉提供生成丙酮酸的葡萄糖,1）丙氨酸-葡萄糖循環(huán),2）谷氨酰胺的運(yùn)氨作用,主要是從腦、肌肉等組織向肝或腎運(yùn)氨,Gln即是氨的一種解毒形式，也是氨的儲存和運(yùn)輸形式,2、排氨,是體內(nèi)解除氨毒的主要方式。也是體內(nèi)氨的最主要去路。 鳥氨酸循環(huán) 又叫尿素循環(huán)或Krebs-H

11、enseleit循環(huán) 部位：肝細(xì)胞的線粒體和胞液,1）尿素的生成人,鳥氨酸循環(huán)要點(diǎn),尿素分子中的氮，一個來自氨甲酰磷酸（或游離的NH3），另一個來自Asp； 每合成1分子尿素需消耗4個P； 循環(huán)中消耗的Asp可通過延胡索酸轉(zhuǎn)變?yōu)椴蒗Ｒ宜?，再通過轉(zhuǎn)氨基作用，從其他-氨基酸獲得氨基而再生； 精氨酸代琥珀酸合成酶（ASS）為尿素合成的限速酶,水生生物直接擴(kuò)散脫氨（NH3,哺乳、兩棲動物排尿素,各種生物根據(jù)安全、價廉的原則排氨,直接排氨，不消耗能量但毒性大；轉(zhuǎn)化為排氨形式越復(fù)雜，越安全，但越耗能,體內(nèi)水循環(huán)迅速，NH3濃度低，擴(kuò)散流失快，毒性小,體內(nèi)水循環(huán)較慢，NH3濃度較高，需要消耗能量使其轉(zhuǎn)化為較

12、簡單，低毒的尿素形式,2）其他排氨方式,鳥類、爬蟲排尿酸,均來自轉(zhuǎn)氨,不溶于水，毒性很小，合成需要更多的能量,提問：為什么這類生物如此排氨,水循環(huán)太慢，保留水分同時不中毒得付出高能量代價,高等植物，以谷氨酰胺或天冬酰胺形式儲存氨，不排氨,2.3 -酮酸的代謝,脫掉氨基后的-酮酸可轉(zhuǎn)變成,酮戊二酸,琥珀酰 CoA,延胡索酸,草酰乙酸,丙酮酸,乙酰CoA,乙酰乙酰 CoA,三羧酸循環(huán)中間產(chǎn)物,PEP,葡萄糖,脂肪酸,酮體,小結(jié)： (1)合成氨基酸（合成代謝占優(yōu)勢時） (2)進(jìn)入三羧酸循環(huán)徹底氧化分解! (3)轉(zhuǎn)化為糖及脂肪,生糖氨基酸：在體內(nèi)能轉(zhuǎn)變成糖的氨基酸。 生酮氨基酸：在體內(nèi)能轉(zhuǎn)變成酮體的氨基酸。有Leu和Lys。 生糖兼生酮氨基酸：既能轉(zhuǎn)變成糖也能轉(zhuǎn)變成酮體的氨基酸。有Ile、Phe、Tyr、Trp、Thr,除亮氨酸、賴氨酸外的氨基酸可由？轉(zhuǎn)化為糖,糖異生,必需分解不可逆，缺乏碳骨架供給,第三節(jié) 氨基酸的合成,由糖代謝中間產(chǎn)物轉(zhuǎn)化而來,糖,酮體,由植物制造，動物取食,CO2+H2O,戊糖磷酸途徑,葡萄糖,葡糖-6-磷酸,3磷酸-甘油酸,丙酮酸,三羧酸循環(huán) 乙醛酸循環(huán),核糖-5-磷酸,酵解,組氨酸,色氨酸 苯丙氨酸酪氨酸,絲氨酸 半胱氨酸甘氨酸,亮氨酸 異亮氨酸纈氨酸 丙氨酸,草酰乙酸,酮戊二酸,天冬氨酸天冬酰胺甲硫氨酸蘇氨酸,微生物和植物