氨基酸代謝一課件

氨基酸代謝（一）MetabolismofAminoAcids基因工程研究所劉玥蛋白質的營養(yǎng)作用蛋白質的消化、吸收與腐敗氨基酸的一般代謝氨的代謝個別氨基酸的代謝氨基酸的脫氨基作用α-酮酸的代謝第一節(jié)

蛋白質的營養(yǎng)作用NutritionalFunctionofProtein一、蛋白質營養(yǎng)的重要性1.結構蛋白——蛋白質約占人體重量的16.3％，維持細胞、組織的生長、更新和修補。2.功能蛋白——參與多種重要的生理活動。催化（酶）、免疫（抗原及抗體）、運動（肌肉）、物質轉運（載體）、凝血（凝血系統(tǒng)）等。3.氧化供能——每克蛋白質在體內氧化分解可釋放17.19kJ(4.1kcal)的能量，人體每日18%能量由蛋白質提供?！锏鞍踪|是生命的物質基礎蛋白質主要由氨基酸組成,目前，奶粉中蛋白質含量的測定主要采用“凱氏定氮法”，該方法只能測出含氮量,不能鑒定飼料中有無違規(guī)化學物質。奶粉含氮量一般不超過30%,而三聚氰胺含氮量為66%左右，所以,添加三聚氰胺的飼料理論上可以測出較高的蛋白質含量。三聚氰胺作為一種白色結晶粉末，沒有什么氣味和味道，摻雜后不易被發(fā)現(xiàn)。在植物蛋白粉和飼料中使測試蛋白質含量增加一個百分點，用三聚氰胺的花費只有真實蛋白原料的1/5。（二）生理需要量體內蛋白質不斷更新，即使不進食蛋白質，機體每日約分解20g蛋白質，由于食物蛋白質和人體蛋白質有質的差異，且蛋白質利用率不能達到百分之百，因此要進食大于20ｇ蛋白質/日。成人每日最低蛋白質需要量為30～50g，我國營養(yǎng)學會推薦成人每日蛋白質需要量為80g。孕婦、乳母、腦力勞動或強體力勞動者，蛋白質的需要量須增加。（三）蛋白質的營養(yǎng)價值蛋白質的含量：蛋白質的消化率：受機體狀況、食物的影響蛋白質的利用率：食物蛋白質的氨基酸組成是否與人體蛋白質接近，所含營養(yǎng)必需氨基酸的種類、數(shù)量①必需氨基酸(essentialaminoacid)指體內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：寫（纈氨酸）一（異亮氨酸）兩（亮氨酸）本（苯丙氨酸）單（蛋氨酸）色（色氨酸）書（蘇氨酸）來（賴氨酸）。缺乏會引起氮的負平衡其余12種氨基酸體內可以合成，稱為營養(yǎng)非必需氨基酸。②蛋白質的營養(yǎng)價值(nutritionvalue)蛋白質所含必需氨基酸的的數(shù)量、種類、比例越接近人體蛋白質，其利用率越高，營養(yǎng)價值越高。動物蛋白質的營養(yǎng)價值高于植物蛋白質，易為人體所利用。某些食物的營養(yǎng)價值食物營養(yǎng)價值食物營養(yǎng)價值食物營養(yǎng)價值雞蛋94大米77大豆(熟)64牛奶85小麥67大豆(生)57豬肉74玉米60花生59牛肉76小米57紅薯72羊肉69高粱56馬鈴薯67魚83白菜76③蛋白質的互補作用指營養(yǎng)價值較低的蛋白質混合食用，其必需氨基酸可以互相補充而提高營養(yǎng)價值。食物名稱單獨食用生物價混合食用所占比例（%）小麥6737

31小米57324046大豆6416208豌豆4815……玉米60…40…牛肉干76……15混合食用生物價747389為了使食物蛋白質的互補作用能充分發(fā)揮，我們可以采取以下方法：①食物的生物學屬性愈遠愈好。②塔配的食物種類愈多愈好。③各類食物要同時食用，葷素搭配，糧菜兼食、糖豆混合、粗糧細作第二節(jié)

蛋白質的消化、吸收與腐敗Digestion,AbsorptionandPutrefactionofProteins蛋白質消化的生理意義由大分子轉變?yōu)樾》肿?，便于吸收。消除種屬特異性和抗原性，防止過敏、毒性反應。一、蛋白質的消化（一）胃中的消化——胃蛋白酶（pepsin）（二）小腸中的消化——胰酶（三）小腸粘膜細胞內——氨基肽酶（oligopeptidase）和二肽酶（dipeptidase）消化過程：1、胃內消化胃蛋白酶的最適pH為1.5－2.5，對蛋白質肽鍵的作用特異性較差，主要水解由芳香族氨基酸、蛋氨酸和亮氨酸所形成的肽鍵，產物主要為短肽及少量氨基酸。胃蛋白酶有凝乳作用，使乳汁在胃內停留時間延長，利于乳汁中蛋白質的消化胃蛋白酶原胃蛋白酶+多肽碎片胃酸、胃蛋白酶(pepsinogen)(pepsin)2、小腸是蛋白質消化的主要部位。胰酶的消化作用胰酶是消化蛋白質的主要酶，最適pH為7.0左右，包括內肽酶和外肽酶。

內肽酶(endopeptidase)水解蛋白質肽鏈內部的一些肽鍵，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，每次水解一個氨基酸殘基，如羧基肽酶(A、B)、氨基肽酶。小腸粘膜細胞對蛋白質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,氨基肽酶從氨基末端逐步水解寡肽，最后生成二肽，二肽再經二肽酶的水解，最終產生氨基酸。蛋白水解酶作用示意圖氨基酸二肽酶氨基肽酶內肽酶氨基酸+NHNH羧基肽酶56腸液中酶原的激活胰蛋白酶(trypsin)腸激酶(enterokinase)胰蛋白酶原彈性蛋白酶(elastase)彈性蛋白酶原糜蛋白酶(chymotrypsin)糜蛋白酶原羧基肽酶(A或B)(carboxypeptidase)羧基肽酶原(A或B)

可保護胰組織免受蛋白酶的自身消化作用。保證酶在其特定的部位和環(huán)境發(fā)揮催化作用。酶原還可視為酶的貯存形式。酶原激活的意義二、氨基酸的吸收吸收部位：主要在小腸中進行吸收形式：氨基酸、二肽、三肽吸收機制：耗能的、需要載體的主動吸收過程（1）腸粘膜細胞膜上的氨基酸吸收載體（2）g-谷氨酰基循環(huán)對氨基酸的轉運作用（1）氨基酸通過主動轉運過程被吸收

吸收部位：主要在小腸吸收形式：氨基酸、寡肽、二肽吸收機制：耗能的主動吸收過程氨基酸吸收載體載體蛋白與氨基酸、Na+組成三聯(lián)體，由ATP供能將氨基酸、Na+轉入細胞內，Na+再由鈉泵排出細胞。七種轉運蛋白(transporter)中性氨基酸轉運蛋白酸性氨基酸轉運蛋白堿性氨基酸轉運蛋白亞氨基酸轉運蛋白β氨基酸轉運蛋白二肽轉運蛋白三肽轉運蛋白（2）γ-谷氨?；h(huán)對氨基酸的轉運作用γ-谷氨?；h(huán)(γ-glutamylcycle)過程：谷胱甘肽對氨基酸的轉運谷胱甘肽再合成谷氨酸

5-氧脯氨酸酶ATPADP+Pi半胱氨酰甘氨酸(Cys-Gly)半胱氨酸甘氨酸肽酶γ-谷氨酰環(huán)化轉移酶氨基酸5-氧脯氨酸γ-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細胞外

γ-谷氨酰基轉移酶細胞膜谷胱甘肽GSH細胞內γ-谷氨酰氨基酸氨基酸γ-谷氨酰基循環(huán)過程三、蛋白質的腐敗作用

消化過程中，有一小部分蛋白質不被消化（約占食物蛋白的5％），也有一小部分氨基酸不被吸收，腸道細菌體內的多種酶對這部分蛋白質氨基酸所起的作用，稱為蛋白質的腐敗作用（putrefaction）。腐敗作用的產物大多有害，如胺、氨、苯酚、吲哚等；也可產生少量的脂肪酸及維生素等可被機體利用的物質。（一）胺類(amines)的生成蛋白質

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5－羥色胺酪氨酸酪胺假神經遞質(falseneurotransmitter)酪氨和苯乙胺分別被羥化為β-羥酪胺和苯乙醇胺，與神經遞質（如兒茶酚胺）結構相似可取代正常神經遞質從而影響腦功能，稱假神經遞質。苯乙胺苯乙醇胺β-羥酪胺酪胺HOHOCHOHCH2NH2HOHOCHCH2NH2Noradrenaline去甲腎上腺素Dopamine多巴胺Catecholamine兒茶酚胺CHOHCH2NH2HOCHOHCH2NH2Phenylethanolamine苯乙醇胺Octopamine羥苯乙醇胺FalseNeurotransmitter假神經遞質（二）氨的生成未被吸收的氨基酸滲入腸道的尿素氨(ammonia)腸道細菌脫氨基作用尿素酶降低腸道pH，NH3轉變?yōu)镹H4+以銨鹽形式排出，可減少氨的吸收，這是酸性灌腸的依據(jù)。有毒（三）其它有害物質的生成酪氨酸苯酚半胱氨酸硫化氫色氨酸吲哚、甲基吲哚正常情況下，上述有害物質大部分隨糞便排出，只有小部分被吸收，經肝的代謝轉變而解毒，故不會發(fā)生中毒現(xiàn)象。長期便秘，腸道腐敗產物吸收較多，對人體不利。腸梗阻患者腸道不通暢，造成腸內容物在腸腔內長時間停留，腐敗產物增多，大量有害物質吸收入血，若同時伴有肝功低下，解毒不全，則會出現(xiàn)頭昏、頭痛、甚至血壓波動等中毒癥狀。第三節(jié)

體內蛋白質的降解一、體內蛋白質的轉換更新成人體內的蛋白質每天約有1%~2%被降解，主要是肌肉蛋白質。蛋白質降解產生的氨基酸，大約70%~80%被重新利用合成新的蛋白質。蛋白質的半壽期(half-life)——t1/2蛋白質降低其原濃度一半所需要的時間蛋白質轉換(proteinturnover)

體內蛋白質降解與合成的動態(tài)平衡意義：清除異?；驌p傷蛋白質某些調節(jié)蛋白質的轉換可直接影響代謝過程與生理功能真核細胞的蛋白質的降解有兩條途徑：1.不依賴ATP的過程在溶酶體內進行利用組織蛋白酶(cathepsin)降解細胞外來源的蛋白質、膜蛋白和長壽命的細胞內蛋白質；2.依賴ATP和泛素（ubiquitin,Ub）的過程在蛋白酶體中進行主要降解異常蛋白和短壽命的蛋白質AaronCiechanover

AvramHershko

IrwinRose

“forthediscoveryofubiquitin-mediatedproteindegradation”——TheNobelPrizeinChemistry2004泛素76個氨基酸的小分子蛋白(8.5kD)普遍存在于真核生物而得名一級結構高度保守1.泛素化(ubiquitination)泛素與選擇性被降解蛋白質形成共價連接，并使其激活。2.蛋白酶體(proteasome)對泛素化蛋白質的降解泛素介導的蛋白質降解過程蛋白酶體存在于細胞核和胞漿內，主要降解異常蛋白質和短壽命蛋白質。26S蛋白酶體

1個20S的核心顆粒(CP)

2個19S的調節(jié)顆粒(RP):2個α環(huán)：7個α亞基2個β環(huán)：7個β亞基共18個亞基,其中6個亞基具有ATP酶活性蛋白酶體的結構與功能泛素化過