蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)作用蛋白質(zhì)代謝概述

1、1蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)作用Nutritional Function of Protein 蛋白質(zhì)代謝概述第一節(jié)23（一）結(jié)構(gòu)蛋白:構(gòu)成組織細(xì)胞的重要成分，維持組織細(xì)胞的生長(zhǎng)、更新和修補(bǔ)（二）功能蛋白:參與多種重要的生理活動(dòng)（三） 氧化供能:人體每日18%能量由蛋白質(zhì)提供。 一、蛋白質(zhì)的生理功能催化（酶）、免疫（抗原及抗體）、運(yùn)動(dòng)（肌肉）、物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)（載體）、凝血（凝血系統(tǒng)）等。4二、蛋白質(zhì)需要量和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值1. 氮平衡(nitrogen balance)攝入食物的含氮量與排泄物（尿與糞）中含氮量之間的關(guān)系。氮總平衡：攝入氮 = 排出氮（正常成人）氮正平衡：攝入氮 排出氮（兒童、孕婦等）氮負(fù)平衡：攝入氮 排

2、出氮（饑餓、消耗性疾病患者） 氮平衡的意義：可以反映體內(nèi)蛋白質(zhì)代謝的慨況。52. 生理需要量 成人每日最低蛋白質(zhì)需要量為3050g，我國(guó)營(yíng)養(yǎng)學(xué)會(huì)推薦成人每日蛋白質(zhì)需要量為80g。3. 蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值 必需氨基酸(essential amino acid)指體內(nèi)需要而又不能自身合成，必須由食物供給的氨基酸，共有8種：Val、Ile、Leu、Thr、Met、Lys、Phe、Trp。 其余12種氨基酸體內(nèi)可以合成，稱非必需氨基酸。 6 蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值(nutrition value)蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值取決于必需氨基酸的數(shù)量、種類、量質(zhì)比。 蛋白質(zhì)的互補(bǔ)作用 指營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較低的蛋白質(zhì)混合食用，其必需氨

3、基酸可以互相補(bǔ)充而提高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。7第二節(jié) 蛋白質(zhì)的消化、吸收和腐敗Digestion, Absorption and Putrefaction of Proteins8蛋白質(zhì)的消化吸收食物蛋白胃胃蛋白酶多肽，未消化蛋白質(zhì)小腸胰蛋白酶，糜蛋白酶寡肽（60）、氨基酸（40）氨肽酶、羧肽酶，二肽酶氨基酸腸壁細(xì)胞肝臟血液組織、細(xì)胞。 9 消化過程 （一）胃中的消化作用 胃蛋白酶的最適pH為，對(duì)蛋白質(zhì)肽鍵作用特異性差，產(chǎn)物主要為多肽及少量氨基酸。 胃蛋白酶原胃蛋白酶 + 多肽碎片胃酸、胃蛋白酶(pepsinogen) (pepsin) 10（二）小腸中的消化小腸是蛋白質(zhì)消化的主要部位。.胰酶及其作用胰酶

4、是消化蛋白質(zhì)的主要酶，最適pH為7.0左右，包括內(nèi)肽酶和外肽酶。 內(nèi)肽酶(endopeptidase)水解蛋白質(zhì)肽鏈內(nèi)部的一些肽鍵，如胰蛋白酶、糜蛋白酶、彈性蛋白酶。 外肽酶(exopeptidase)自肽鏈的末段開始每次水解一個(gè)氨基酸殘基，如羧基肽酶(A、B)、氨基肽酶。11氨基肽酶內(nèi)肽酶羧基肽酶氨基酸 +氨基酸二肽酶蛋白水解酶作用示意圖2. 小腸粘膜細(xì)胞對(duì)蛋白質(zhì)的消化作用主要是寡肽酶(oligopeptidase)的作用，例如氨基肽酶(aminopeptidase)及二肽酶(dipeptidase)等。12體腔（腹腔）疾?。–eliac disease） 消化酶不能分解小麥中水不溶性蛋白（

5、尤其是麥醇溶蛋白，gliadin）對(duì)腸襯細(xì)胞產(chǎn)生不利作用，引起體腔（腹腔）疾病。 13急性胰腺炎（Acute pancteatitis） 胰液分泌到腸內(nèi)的分泌途徑障礙，蛋白水解酶酶原預(yù)先成熟轉(zhuǎn)變?yōu)榇呋幕钚孕问?，這些活性水解酶在胰腺細(xì)胞內(nèi)攻擊自身組織，損傷器官，嚴(yán)重時(shí)可致命。14食物蛋白過敏有時(shí)體內(nèi)蛋白酶受抑制或缺失，少量蛋白可直接被吸收進(jìn)入血液，導(dǎo)致食物蛋白過敏。 15蛋白質(zhì)的腐敗作用 腸道細(xì)菌對(duì)未被消化和吸收的蛋白質(zhì)及其消化產(chǎn)物所起的作用 腐敗作用的產(chǎn)物大多有害，如胺、氨、苯酚、吲哚等；也可產(chǎn)生少量的脂肪酸及維生素等可被機(jī)體利用的物質(zhì)。 蛋白質(zhì)的腐敗作用(putrefaction)16（一

6、）胺類(amines)的生成蛋白質(zhì) 氨基酸胺類蛋白酶 脫羧基作用 組氨酸組胺 賴氨酸尸胺 色氨酸 色胺 酪氨酸酪胺17 假神經(jīng)遞質(zhì)(false neurotransmitter) 某些物質(zhì)結(jié)構(gòu)與神經(jīng)遞質(zhì)結(jié)構(gòu)相似，可取代正常神經(jīng)遞質(zhì)從而影響腦功能，稱假神經(jīng)遞質(zhì)。苯乙胺苯乙醇胺酪胺 -羥酪胺18 -羥酪胺和苯乙醇胺結(jié)構(gòu)類似兒茶酚胺，它們可取代兒茶酚胺與腦細(xì)胞結(jié)合，但不能傳遞神經(jīng)沖動(dòng)，使大腦發(fā)生異常抑制。19（二） 氨的生成未被吸收的氨基酸滲入腸道的尿素氨(ammonia)腸道細(xì)菌脫氨基作用尿素酶 降低腸道pH，NH3轉(zhuǎn)變?yōu)镹H4+以胺鹽形式排出，可減少氨的吸收，這是酸性灌腸的依據(jù)。20 （三）其它

7、有害物質(zhì)的生成酪氨酸 苯酚半胱氨酸 硫化氫 色氨酸 吲哚21第三節(jié)氨基酸的分解代謝General Metabolism of Amino Acids22分解代謝部位： 主要在肝臟中進(jìn)行。不同的氨基酸化學(xué)結(jié)構(gòu)不同，各有其代謝 特點(diǎn)，但由于它們都含有-氨基和-羧基， 所以在代謝上有共同之處。一、分解代謝概述23 特殊分解代謝 特殊側(cè)鏈的分解代謝氨基酸的分解代謝 脫羧基作用 CO2 + 胺 一般分解代謝 脫氨基作用 NH3 + -酮酸 氨基酸的一般代謝就是指氨基酸的脫氨基作用和脫羧基作用。24 氨基酸代謝庫(metabolic pool)食物蛋白經(jīng)消化吸收的氨基酸（外源性氨基酸）與體內(nèi)組織蛋白降解產(chǎn)

8、生的氨基酸（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。25氨基酸代謝庫食物蛋白質(zhì)消化吸收 組織蛋白質(zhì)分解 體內(nèi)合成氨基酸 (非必需氨基酸)氨基酸代謝概況 -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(zhuǎn)變其它含氮化合物 (嘌呤、嘧啶等)合成 目 錄26二、 氨基酸的脫氨基作用定義指氨基酸脫去氨基生成相應(yīng)-酮酸的過程。脫氨基方式轉(zhuǎn)氨基作用氧化脫氨基聯(lián)合脫氨基 27（一）轉(zhuǎn)氨基作用(transamination)1、概 念在酶促作用下， 氨基酸之間進(jìn)行的氨基移換作用2、作用模式酶及輔酶3、意義特征 廣泛進(jìn)行 (尤其在肝 ), 但只轉(zhuǎn)氨而沒有真正脫氨（ 反

9、應(yīng)可逆 ）（ 轉(zhuǎn)氨酶、磷酸吡哆胺 / 醛 ）28（一）轉(zhuǎn)氨基作用1. 定義在轉(zhuǎn)氨酶(transaminase)的作用下，某一氨基酸的-氨基轉(zhuǎn)移到另一種-酮酸的酮基上，生成相應(yīng)的氨基酸，原來的氨基酸則轉(zhuǎn)變成-酮酸的過程。29 2. 反應(yīng)式 特點(diǎn)：沒有游離的氨產(chǎn)生，但改變了氨基酸代謝庫中各種氨基酸的比例。 大多數(shù)氨基酸可參與轉(zhuǎn)氨基作用，但賴氨酸、脯氨酸、羥脯氨酸除外。30 COOH| (CH2)2| HC-NH2| COOH COOH| (CH2)2| HC-NH2| COOH COOH| (CH2)2| C=O| COOH COOH| (CH2)2| C=O| COOH CH3| C=O | C

10、OOH CH3 | HC-NH2| COOH COOH| CH2| C=O| COOH COOH| CH2| C -NH2| COOHALT / B6 PAST / B6 P谷氨酸-酮戊二酸谷氨酸-酮戊二酸丙酮酸丙氨酸草酰乙酸天冬氨酸轉(zhuǎn) 氨 基 作 用31 3. 轉(zhuǎn)氨酶 正常人各組織GOT及GPT活性 (單位/克濕組織)血清轉(zhuǎn)氨酶活性，臨床上可作為疾病診斷和預(yù)后的指標(biāo)之一。32（二） 氧化脫氨基作用1、概 念 3、作用模式 2、參與的酶及輔酶 谷氨酸脫氫酶 (肝)、NAD+4、意義及特征真正脫氨，且為氨基酸產(chǎn)能方式之一（3ATP）但只限于谷氨酸（反應(yīng)可逆 ）在酶促作用下，伴有脫氫（氧化）的脫氨

11、基作用返 回主菜單33 NH2 | CH-COOH |(CH2)2-COOH 谷氨酸脫 氫 酶NAD+ NH | C-COOH | (CH2)2 -COOH | C-COOH + | (CH2)2-COOHNH3+ H2O谷氨酸亞谷氨酸 NADHHH-H-H-O-氧化脫氨基作用34 NH2 | CH-COOH |(CH2)2-COOH 谷氨酸脫 氫 酶NAD+ NH | C-COOH | (CH2)2 -COOH | C-COOH + | (CH2)2-COOHNH3+ H2O- H2O谷氨酸亞谷氨酸 - 酮戊二酸 NADHHH-O-O谷氨酸NH3 - 酮戊二酸氧化脫氨基作用35（三） 聯(lián)合脫

12、氨基作用1、概 念 ( 特征 ) 為轉(zhuǎn)氨基和氧化脫氨基兩種作用的協(xié)同效應(yīng)2、酶與輔酶 轉(zhuǎn)氨酶（ B6 P）和 谷氨酸脫氫酶（ NAD+）3、作用模式 （反應(yīng)方式）（主要在肝臟進(jìn)行）4、反應(yīng)意義 是體內(nèi)氨基酸脫氨基的主要途徑 反應(yīng)可逆，其逆過程是合成非必需氨基酸的主要途徑 為氨基酸氧化產(chǎn)能方式之一（ 3ATP ）36 COOH| (CH2)2| HC-NH2| COOH COOH| (CH2)2| C=O| COOH CH3| C=O | COOH CH3| HC-NH2| COOHALT / B6 P谷氨酸丙酮酸丙氨酸 -酮戊二酸谷氨酸脫氫酶NAD+ NH3+ H2ONADH聯(lián)合脫氨基作用37

13、脫氨基作用的類型轉(zhuǎn)氨基作用氧化脫氨基作用聯(lián)合脫氨基作用 -氨基酸 - 酮酸+ NH3脫氨基作用小結(jié)脫氨基作用的產(chǎn)物38三、-酮酸的代謝（一）經(jīng)氨基化生成非必需氨基酸（二）轉(zhuǎn)變成糖及脂類39（三）氧化供能-酮酸在體內(nèi)可通過TAC 和氧化磷酸化徹底氧化為H2O和CO2，同時(shí)生成ATP。40琥珀酰CoA 延胡索酸草酰乙酸-酮戊二酸檸檬酸乙酰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丙氨酸半胱氨酸絲氨酸蘇氨酸色氨酸異亮氨酸亮氨酸色氨酸天冬氨酸天冬酰胺苯丙氨酸酪氨酸異亮氨酸 蛋氨酸絲氨酸 蘇氨酸 纈氨酸酮體亮氨酸 賴氨酸酪氨酸 色氨酸 苯丙氨酸 谷氨酸精氨酸 谷氨

14、酰胺組氨酸 纈氨酸CO2CO2氨基酸、糖及脂肪代謝的聯(lián)系T A C目 錄41定義：氨基酸在其脫羧酶催化下，脫羧產(chǎn)生CO2和相應(yīng)的胺的過程。RCHCOOHNH2氨基酸脫羧酶R-CH2NH2CO2組氨酸組胺：具有擴(kuò)張血管、降血壓、 胃腸分泌促進(jìn)等作用。CO2色氨酸CO2色胺OH5羥色胺：升高血壓谷氨酸r氨基丁酸：神經(jīng)傳導(dǎo)介質(zhì)，可抑制中樞神經(jīng)四、氨基酸的脫羧基作用42 氨基酸脫羧基作用 脫羧基作用(decarboxylation)氨基酸脫羧酶氨基酸胺類RCH2NH2+ CO2磷酸吡哆醛43（一）-氨基丁酸 (-aminobutyric acid, GABA) L-谷氨酸GABACO2L- 谷氨酸脫酶

15、 GABA是抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，對(duì)中樞神經(jīng)有抑制作用。44（二）牛磺酸(taurine) ?；撬崾墙Y(jié)合膽汁酸的組成成分。 L-半胱氨酸磺酸丙氨酸牛磺酸 磺酸丙氨酸脫羧酶CO245（三）組胺 (histamine)L-組氨酸組胺組氨酸脫羧酶CO2 組胺是強(qiáng)烈的血管舒張劑，可增加毛細(xì)血管的通透性，還可刺激胃蛋白酶及胃酸的分泌。46（四）5-羥色胺 (5-hydroxytryptamine, 5-HT)色氨酸5-羥色氨酸5-HT色氨酸羥化酶5-羥色氨酸脫羧酶CO2 5-HT在腦內(nèi)作為神經(jīng)遞質(zhì)，起抑制作用；在外周組織有收縮血管的作用。47（五）多胺(polyamines) 鳥氨酸腐胺 S-腺苷甲硫氨酸 (

16、SAM )脫羧基SAM 鳥氨酸脫羧酶CO2SAM脫羧酶CO2精脒 (spermidine)丙胺轉(zhuǎn)移酶5-甲基-硫-腺苷丙胺轉(zhuǎn)移酶 精胺 (spermine)多胺是調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)的重要物質(zhì)。在生長(zhǎng)旺盛的組織（如胚胎、再生肝、腫瘤組織）含量較高，其限速酶鳥氨酸脫羧酶活性較強(qiáng)。48第四節(jié)氨 的 代 謝Metabolism of Ammonia49 氨是機(jī)體正常代謝產(chǎn)物，具有毒性。 體內(nèi)的氨主要在肝合成尿素(urea)而解毒。 正常人血氨濃度一般不超過 。 50一、血氨的來源與去路1. 血氨的來源 氨基酸脫氨基作用產(chǎn)生的氨是血氨主要來源, 胺類的分解也可以產(chǎn)生氨 RCH2NH2RCHO + NH3胺氧化

17、酶 腸道吸收的氨氨基酸在腸道細(xì)菌作用下產(chǎn)生的氨尿素經(jīng)腸道細(xì)菌尿素酶水解產(chǎn)生的氨 腎小管上皮細(xì)胞分泌的氨主要來自谷氨酰胺 谷氨酰胺谷氨酸 + NH3谷氨酰胺酶512. 血氨的去路 在肝內(nèi)合成尿素，這是最主要的去路 合成非必需氨基酸及其它含氮化合物 合成谷氨酰胺 谷氨酸 + NH3谷氨酰胺 谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi 腎小管泌氨分泌的NH3在酸性條件下生成NH4+，隨尿排出。52二、氨的轉(zhuǎn)運(yùn)1. 丙氨酸-葡萄糖循環(huán)(alanine-glucose cycle) 反應(yīng)過程 生理意義 肌肉中氨以無毒的丙氨酸形式運(yùn)輸?shù)礁巍?肝為肌肉提供葡萄糖。53丙氨酸葡萄糖 肌肉蛋白質(zhì)氨基酸NH3谷氨酸-酮戊

18、二酸丙酮酸糖酵解途徑肌肉丙氨酸血液丙氨酸葡萄糖-酮戊二酸谷氨酸丙酮酸NH3尿素尿素循環(huán)糖異生肝丙氨酸-葡萄糖循環(huán)葡萄糖目 錄542. 谷氨酰胺的運(yùn)氨作用 反應(yīng)過程谷氨酸 + NH3谷氨酰胺谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi谷氨酰胺酶在腦、肌肉合成谷氨酰胺，運(yùn)輸?shù)礁魏湍I后再分解為氨和谷氨酸，從而進(jìn)行解毒。 生理意義谷氨酰胺是氨的解毒產(chǎn)物，也是氨的儲(chǔ)存及運(yùn)輸形式。 55三、尿素的生成（BuN) NH3在肝中合成尿素；占排氮總量80 90%； 肝在NH3解毒上非常重要，體內(nèi)NH3來源與去路保持平衡，血NH3濃度低、穩(wěn)定。 （一）生成部位主要在肝細(xì)胞的線粒體及胞液中。56（二）生成過程尿素生成的過程由H

19、ans Krebs 和Kurt Henseleit 提出，稱為鳥氨酸循環(huán)(orinithine cycle)，又稱尿素循環(huán)(urea cycle)或Krebs- Henseleit循環(huán)。通過鳥氨酸循環(huán)，2分子氨與1分子CO2結(jié)合生成1分子尿素及1分子水。尿素是中性、無毒、水溶性很強(qiáng)的物質(zhì)，由血液運(yùn)輸至腎，從尿中排出。 57581. 氨基甲酰磷酸的合成 CO2 + NH3 + H2O + 2ATP氨基甲酰磷酸合成酶（N-乙酰谷氨酸，Mg2+）COH2NO PO32-+ 2ADP + Pi氨基甲酰磷酸 反應(yīng)在線粒體中進(jìn)行59 反應(yīng)由氨基甲酰磷酸合成酶(carbamoyl phosphate syn

20、thetase, CPS-)催化。 N-乙酰谷氨酸為其激活劑，反應(yīng)消耗2分子ATP。N-乙酰谷氨酸(AGA)602. 瓜氨酸的合成鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶H3PO4+氨基甲酰磷酸61 由鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶(ornithine carbamoyl transferase,OCT)催化，OCT常與CPS-構(gòu)成復(fù)合體。 反應(yīng)在線粒體中進(jìn)行，瓜氨酸生成后進(jìn)入胞液。623. 精氨酸的合成 反應(yīng)在胞液中進(jìn)行。 精氨酸代琥珀酸合成酶ATPAMP+PPiH2OMg2+天冬氨酸精氨酸代琥珀酸（限速酶）63精氨酸延胡索酸精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸代琥珀酸644. 精氨酸水解生成尿素 反應(yīng)在胞液中進(jìn)行尿素鳥氨酸精氨酸

21、65鳥氨酸循環(huán)2ADP+PiCO2 + NH3 + H2O氨基甲酰磷酸2ATPN-乙酰谷氨酸Pi鳥氨酸瓜氨酸精氨酸延胡索酸氨基酸草酰乙酸蘋果酸-酮戊 二酸谷氨酸-酮酸精氨酸代 琥珀酸瓜氨酸天冬氨酸ATPAMP + PPi鳥氨酸尿素線粒體胞 液目 錄66（三）反應(yīng)小結(jié) 原料：2 分子氨，一個(gè)來自于游離氨，另一個(gè)來自天冬氨酸。 過程：先在線粒體中進(jìn)行，再在胞液中進(jìn)行。 耗能：消耗3分子的ATP，4個(gè)高能磷酸鍵，消除2分子氨和1分子的CO2。限速酶：精氨酸代琥珀酸合成酶67（四）高氨血癥和氨中毒 血氨濃度升高稱高氨血癥( hyperammonemia)，常見于肝功能嚴(yán)重?fù)p傷時(shí)，尿素合成酶的遺傳缺陷也可導(dǎo)致高氨血癥。 高氨血癥時(shí)可引起腦功能障礙，稱氨中毒 (ammonia poisoning)，也稱肝昏迷。68TAC 腦供能不足-酮戊二酸谷氨酸谷氨酰胺NH3NH3 腦內(nèi) -酮戊二酸氨中毒的可能機(jī)制（肝昏迷）69 其他：一碳單位的代謝 定義（一）概述 某些氨基酸代謝過程中產(chǎn)生的只含有一個(gè)碳原子的基團(tuán)，稱為一碳單位(one carbon unit)。 701、與氨基酸代謝密切相關(guān)2、還參與嘌呤及嘧啶的生物合成3