蛋白質(zhì)的降解和氨基酸代謝

關(guān)于蛋白質(zhì)的降解和氨基酸代謝一、蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的重要性（生理功用）蛋白質(zhì)是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)維持細(xì)胞、組織的生長(zhǎng)、更新與修補(bǔ)參與催化、運(yùn)輸、免疫作用作為能源物質(zhì)（僅占總能量需求的18%）

17.19kJ/g蛋白質(zhì)§1蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值第2頁(yè),共70頁(yè)，2024年2月25日，星期天

總平衡

正平衡

負(fù)平衡

入=出（正常成人）入>出（兒童、孕婦等)入<出（饑餓、消耗性疾病患者）二、體內(nèi)蛋白質(zhì)的代謝狀況可用氮平衡描述

氮平衡(nitrogenbalance)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。氮平衡第3頁(yè),共70頁(yè)，2024年2月25日，星期天

蛋白質(zhì)的生理需要量成人每日蛋白質(zhì)最低生理需要量為30g~50g，我國(guó)營(yíng)養(yǎng)學(xué)會(huì)推薦成人每日蛋白質(zhì)需要量為氮平衡的意義可以反映體內(nèi)蛋白質(zhì)代謝的概況。80g.第4頁(yè),共70頁(yè)，2024年2月25日，星期天

要滿足成人每日蛋白質(zhì)80克的需要量“一把蔬菜一把豆，一個(gè)雞蛋加點(diǎn)肉”第5頁(yè),共70頁(yè)，2024年2月25日，星期天定義：機(jī)體需要而又不能自身合成，必需由食物供給的氨基酸。共八種：

Val、Leu、Ile、Met、Thr、

Lys、Phe、Trp三、營(yíng)養(yǎng)必需氨基酸決定蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值營(yíng)養(yǎng)必需氨基酸(essentialaminoacid)第6頁(yè),共70頁(yè)，2024年2月25日，星期天

半必需氨基酸體內(nèi)雖然能合成，但量不足以供體內(nèi)所需；或以必需氨基酸為原料。

His，Arg，Tyr，CysPheTyrMetCys第7頁(yè),共70頁(yè)，2024年2月25日，星期天

蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值(nutritionvalue)蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值是指食物蛋白質(zhì)在體內(nèi)的利用率，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，其必需氨基酸可以互相補(bǔ)充而提高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。第8頁(yè),共70頁(yè)，2024年2月25日，星期天

幾種生理價(jià)值較低的蛋白質(zhì)混合食用，生理價(jià)值提高。

例：賴氨酸色氨酸谷類少多豆類多少混合食用，可提高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值第9頁(yè),共70頁(yè)，2024年2月25日，星期天§2蛋白質(zhì)的消化、吸收與腐敗一、外源性蛋白質(zhì)消化成氨基酸和寡肽后被吸收蛋白質(zhì)消化的生理意義由大分子轉(zhuǎn)變?yōu)樾》肿樱阌谖?。消除種屬特異性和抗原性，防止過(guò)敏、毒性反應(yīng)。第10頁(yè),共70頁(yè)，2024年2月25日，星期天（一）在胃和腸道蛋白質(zhì)被消化成氨基酸和寡肽

胃蛋白酶的最適pH為1.5～2.5，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)1.胃中的消化第11頁(yè),共70頁(yè)，2024年2月25日，星期天

胰酶及其作用胰酶是消化蛋白質(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(kāi)始每次水解一個(gè)氨基酸殘基，如羧基肽酶(A、B)、氨基肽酶。

2.小腸中的消化——小腸是蛋白質(zhì)消化的主要部位。第12頁(yè),共70頁(yè)，2024年2月25日，星期天蛋白酶的特異性第13頁(yè),共70頁(yè)，2024年2月25日，星期天吸收部位：主要在小腸吸收形式：氨基酸、寡肽、二肽吸收機(jī)制：耗能的主動(dòng)吸收過(guò)程（二）氨基酸通過(guò)主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程被吸收第14頁(yè),共70頁(yè)，2024年2月25日，星期天

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(zhuǎn)入細(xì)胞內(nèi)，Na+再由鈉泵排出細(xì)胞。載體類型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與甘氨酸載體β氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白二肽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白三肽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白第15頁(yè),共70頁(yè)，2024年2月25日，星期天

耗能的主動(dòng)吸收第16頁(yè),共70頁(yè)，2024年2月25日，星期天腸道細(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)。二、蛋白質(zhì)在腸道發(fā)生腐敗作用第17頁(yè),共70頁(yè)，2024年2月25日，星期天§3氨基酸的一般代謝一、體內(nèi)蛋白質(zhì)分解生成氨基酸二、氨基酸的脫氨基作用（一）L-谷氨酸氧化脫氨基作用（二）轉(zhuǎn)氨基作用（三）聯(lián)合脫氨基作用（主）

1.肝腎組織中的聯(lián)合脫氨基作用

2.嘌呤核苷酸循環(huán)（肌）

三、氨的代謝去路四、

-酮酸的代謝去路第18頁(yè),共70頁(yè)，2024年2月25日，星期天一、體內(nèi)蛋白質(zhì)分解生成氨基酸成人體內(nèi)的蛋白質(zhì)每天約有1%~2%被降解，主要是肌肉蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)降解產(chǎn)生的氨基酸，大約70%~80%被重新利用合成新的蛋白質(zhì)。第19頁(yè),共70頁(yè)，2024年2月25日，星期天

一般在下列3種代謝狀況下，氨基酸會(huì)氧化降解：①細(xì)胞的蛋白質(zhì)進(jìn)行正常的合成和降解時(shí)，蛋白質(zhì)合成并不需要蛋白質(zhì)降解釋放出的某些氨基酸，這些氨基酸會(huì)進(jìn)行氧化分解。②食物富含蛋白質(zhì)，消化產(chǎn)生的氨基酸超過(guò)了蛋白質(zhì)合成的需要，由于氨基酸不能在體內(nèi)儲(chǔ)存，過(guò)量的氨基酸在體內(nèi)被氧化降解。第20頁(yè),共70頁(yè)，2024年2月25日，星期天③機(jī)體處于饑餓狀態(tài)或未控制的糖尿病狀態(tài)時(shí)，機(jī)體不能利用或不能合適地利用糖作為能源，細(xì)胞的蛋白質(zhì)被用做重要的能源。第21頁(yè),共70頁(yè)，2024年2月25日，星期天

分布于體內(nèi)各處，參與代謝的所有游離AA的總稱

分布不均：肌50%，肝10%，腎4%，血漿1%~6%氨基酸代謝庫(kù)的

三條來(lái)源四條去路氨基酸代謝庫(kù)(metabolicpool)第22頁(yè),共70頁(yè)，2024年2月25日，星期天

氨基酸代謝庫(kù)食物蛋白體內(nèi)合成

體內(nèi)蛋白來(lái)源去路α-酮酸氨

尿素某些含氮物胺類CO2氧化供能酮體糖脫氨第23頁(yè),共70頁(yè)，2024年2月25日，星期天（一）L-谷氨酸氧化脫氨基作用反應(yīng)過(guò)程包括脫氫和水解兩步第24頁(yè),共70頁(yè)，2024年2月25日，星期天

L-谷氨酸脫氫酶(L-glutamatedehydro-genase)是一種不需氧脫氫酶，以NAD+或NADP+為輔酶，生成的NADH可進(jìn)入呼吸鏈進(jìn)行氧化磷酸化。該酶活性高，分布廣泛，因而作用較大。該酶屬于變構(gòu)酶，其活性受ATP，GTP的抑制，受ADP，GDP的激活。上述兩步反應(yīng)是可逆的，通過(guò)該途徑可以合成谷氨酸。第25頁(yè),共70頁(yè)，2024年2月25日，星期天1.氨基酸氧化酶（需氧脫氫酶）

L-氨基酸氧化酶（輔酶為FMN）分布差（限于肝、腎）、活性低，作用小

D-氨基酸氧化酶（輔酶為FAD）分布廣、活性大，可作用于D-氨基酸；體內(nèi)作用不明

2.L-谷氨酸脫氫酶（輔酶為NAD+或NADP+）

分布廣（肌肉除外）、活性強(qiáng)，十分重要；尤其是在聯(lián)合脫氨基作用中催化氨基酸氧化脫氨基的酶類第26頁(yè),共70頁(yè)，2024年2月25日，星期天R’-CH(NH2)COOH

R”-COCOOHR’-COCOOH

R”-CHCOOH

（二）轉(zhuǎn)氨基作用轉(zhuǎn)氨酶1.定義：

一個(gè)α-氨基酸的氨基轉(zhuǎn)移到另一個(gè)α-酮酸酮基的位置上，生成相應(yīng)的α-氨基酸，而原來(lái)的α-氨基酸則轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的α-酮酸。催化這類反應(yīng)的酶為轉(zhuǎn)氨酶(transaminase)。NH2NH2第27頁(yè),共70頁(yè)，2024年2月25日，星期天體內(nèi)有多種轉(zhuǎn)氨酶，具有特異性：不同氨基酸與轉(zhuǎn)氨酶之間的轉(zhuǎn)氨基作用只能由專一的轉(zhuǎn)氨酶催化α-酮戊二酸、丙酮酸、草酰乙酸作為氨基接受體的轉(zhuǎn)氨酶體系常見(jiàn)谷氨酸與α-酮酸的轉(zhuǎn)氨酶最為重要轉(zhuǎn)氨酶的輔酶為磷酸吡哆醛2.轉(zhuǎn)氨酶第28頁(yè),共70頁(yè)，2024年2月25日，星期天

丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶ALT

（alaninetransaminase）又稱為谷丙轉(zhuǎn)氨酶（GPT）。催化丙氨酸與α-酮戊二酸之間的氨基移換反應(yīng)，為可逆反應(yīng)。該酶在肝臟中活性較高，在肝臟疾病時(shí)，可引起血清中ALT活性明顯升高。丙氨酸+α-酮戊二酸丙酮酸+谷氨酸3.重要的轉(zhuǎn)氨酶及所催化的反應(yīng)ALT第29頁(yè),共70頁(yè)，2024年2月25日，星期天COOHCH-NH2CH2CH2COOHALT/GPT

CH3H-C-NH2COOHNH2CH3H-C=OCOOHNH2丙氨酸丙酮酸α-酮戊二酸谷氨酸COOHC=OCH2CH2COOH第30頁(yè),共70頁(yè)，2024年2月25日，星期天天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶AST

（aspartatetransaminase,）又稱為谷草轉(zhuǎn)氨酶（GOT）。催化天冬氨酸與α-酮戊二酸之間的氨基移換反應(yīng)，為可逆反應(yīng)。該酶在心肌中活性較高，故在心肌疾患時(shí)，血清中AST活性明顯升高。天冬氨酸+α-酮戊二酸草酰乙酸

+谷氨酸

AST第31頁(yè),共70頁(yè)，2024年2月25日，星期天COOHCH-NH2CH2CH2COOHAST/GOTNH2天冬氨酸草酰乙酸α-酮戊二酸谷氨酸COOHC=OCH2CH2COOH

COOHCH2H-C-NH2COOH

COOHCH2H-C＝OCOOHNH2第32頁(yè),共70頁(yè)，2024年2月25日，星期天4.

輔酶作用機(jī)制

吡哆醇:R=-CH2OH

維生素B6吡哆醛:R=-CHO

吡哆胺:R=-CH2NH2

維生素B6的輔酶形式

P磷酸吡哆醇:R=-CH2OH磷酸吡哆醛:R=-CHO磷酸吡哆胺:R=-CH2NH2第33頁(yè),共70頁(yè)，2024年2月25日，星期天轉(zhuǎn)氨機(jī)制第34頁(yè),共70頁(yè)，2024年2月25日，星期天5.轉(zhuǎn)氨基作用特點(diǎn)：1.反應(yīng)可逆2.沒(méi)有游離NH3

產(chǎn)生3.部分氨基酸可以直接或間接以α-酮戊二酸為受氨體生成谷氨酸4.輔酶為維生素B6的磷酸酯第35頁(yè),共70頁(yè)，2024年2月25日，星期天（三）聯(lián)合脫氨基作用

轉(zhuǎn)氨基作用與氧化脫氨基作用聯(lián)合進(jìn)行，從而使氨基酸脫去氨基并氧化為α-酮酸(α-ketoacid)的過(guò)程，稱為聯(lián)合脫氨基作用。

第36頁(yè),共70頁(yè)，2024年2月25日，星期天

轉(zhuǎn)氨酶L-谷氨酸脫氫酶

谷氨酸α-酮戊二酸α-酮酸++NH3NADH+H+H2O+NAD+COOHC=OCH2CH2COOHCOOHCH-NH2CH2CH2COOHNH2

RH-C=OCOOH

RH-C-NH2COOHNH2第37頁(yè),共70頁(yè)，2024年2月25日，星期天聯(lián)合脫氨基作用的特點(diǎn)：

轉(zhuǎn)氨基與氧化脫氨基作用偶聯(lián)聯(lián)合脫氨基作用是氨基酸脫氨基的主要方式。3.產(chǎn)生游離NH34.合成非必需氨基酸的重要途徑5.肝、腎、腦中最活躍第38頁(yè),共70頁(yè)，2024年2月25日，星期天這是存在于骨骼肌和心肌中的一種特殊的聯(lián)合脫氨基作用方式。在骨骼肌和心肌中，由于谷氨酸脫氫酶的活性較低，而腺苷酸脫氨酶的活性較高，故采用此方式進(jìn)行脫氨基。

聯(lián)合嘌呤核苷酸循環(huán)

Purinenucleotidecycle轉(zhuǎn)氨基作用核苷酸參與的脫氨基作用第39頁(yè),共70頁(yè)，2024年2月25日，星期天AMPNH2│α-氨基酸α-酮戊二酸α-酮酸谷氨酸天冬氨酸延胡索酸腺苷酸代琥珀酸次黃嘌呤核苷酸腺苷酸脫氨酶

H2ONH3NH2NH2NH2NH2NH2蘋果酸草酰乙酸IMPO‖第40頁(yè),共70頁(yè)，2024年2月25日，星期天三、氨的代謝去路（一）體內(nèi)有毒性的氨有三個(gè)重要來(lái)源（二）氨在血液中以丙氨酸及谷氨酰胺的形式轉(zhuǎn)運(yùn)（三）氨在肝合成尿素是氨的主要去路第41頁(yè),共70頁(yè)，2024年2月25日，星期天氨是機(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(guò)0.6μmol/L。

第42頁(yè),共70頁(yè)，2024年2月25日，星期天（一）體內(nèi)有毒性的氨有三個(gè)重要來(lái)源氨基酸脫氨基作用和胺類分解均可產(chǎn)生氨腸道細(xì)菌腐敗作用產(chǎn)生氨腎小管上皮細(xì)胞分泌的氨主要來(lái)自谷氨酰胺第43頁(yè),共70頁(yè)，2024年2月25日，星期天

體內(nèi)氨的來(lái)源(血氨正常值<0.1mg/100ml)NH3腎小管上皮細(xì)胞分泌分解AA及胺類吸收腸道毒

AA(脫氨基)胺(氧化)

（GlnGlu+NH3）GlnE

腸內(nèi)AA腐敗脫氨尿素水解尿素酶氨第44頁(yè),共70頁(yè)，2024年2月25日，星期天2.血氨的去路①在肝內(nèi)合成尿素，這是最主要的去路②合成非必需氨基酸及其它含氮化合物③合成谷氨酰胺

谷氨酸+NH3谷氨酰胺

谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi④腎小管泌氨分泌的NH3在酸性條件下生成NH4+，隨尿排出。第45頁(yè),共70頁(yè)，2024年2月25日，星期天NH3（易彌散）

銨NH4+

（不易彌散）（排出）酸性環(huán)境H++NH3NH4+第46頁(yè),共70頁(yè)，2024年2月25日，星期天（二）通過(guò)谷氨酰胺氨從腦和肌肉等組織運(yùn)往肝或腎（一）通過(guò)丙氨酸-葡萄糖循環(huán)氨從肌肉運(yùn)往肝（二）氨在血液中以丙氨酸及谷氨酰胺的形式轉(zhuǎn)運(yùn)第47頁(yè),共70頁(yè)，2024年2月25日，星期天

肌肉中的氨基酸將氨基轉(zhuǎn)給丙酮酸生成丙氨酸，后者經(jīng)血液循環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)至肝臟再脫氨基，生成的丙酮酸經(jīng)糖異生合成葡萄糖后再經(jīng)血液循環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)至肌肉重新分解產(chǎn)生丙酮酸，通過(guò)這一循環(huán)反應(yīng)過(guò)程即可將肌肉中氨基酸的氨基轉(zhuǎn)移到肝臟進(jìn)行處理。這一循環(huán)反應(yīng)過(guò)程就稱為丙氨酸-葡萄糖循環(huán)。

丙氨酸-葡萄糖循環(huán)(alanine-glucosecycle)：

第48頁(yè),共70頁(yè)，2024年2月25日，星期天丙氨酸葡萄糖

肌肉蛋白質(zhì)氨基酸谷氨酸α-KG丙酮酸糖酵解途徑肌肉丙氨酸血液丙氨酸葡萄糖α-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NH3第49頁(yè),共70頁(yè)，2024年2月25日，星期天生理意義①肌肉中氨以無(wú)毒的丙氨酸形式運(yùn)輸?shù)礁?。②肝為肌肉提供葡萄糖。?0頁(yè),共70頁(yè)，2024年2月25日，星期天

谷氨酰胺(glutamine)的運(yùn)氨作用

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。谷氨酸谷氨酰胺NH3+ATPADP+Pi谷氨酰胺合成酶H2ONH3谷氨酰胺酶

腦、肌肉肝、腎第51頁(yè),共70頁(yè)，2024年2月25日，星期天生理意義：

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。第52頁(yè),共70頁(yè)，2024年2月25日，星期天

谷氨酰胺的生物學(xué)意義

天門冬酰胺、核苷酸谷氨酰胺谷氨酸

運(yùn)氨、儲(chǔ)氨、解氨毒NH3

蛋白質(zhì)異生成糖供氨體氧化供能第53頁(yè),共70頁(yè)，2024年2月25日，星期天（三）氨在肝合成尿素是氨的主要去路Krebs提出尿素是通過(guò)鳥氨酸循環(huán)合成的學(xué)說(shuō)肝中鳥氨酸循環(huán)合成尿素的詳細(xì)步驟尿素合成受膳食蛋白質(zhì)和兩種限速酶活性的調(diào)節(jié)尿素合成障礙可引起高血氨癥與氨中毒第54頁(yè),共70頁(yè)，2024年2月25日，星期天鳥氨酸循環(huán)與尿素的合成

ornithinecycleandureasynthesis

尿素生成的過(guò)程由HansKrebs和KurtHenseleit提出，稱為鳥氨酸循環(huán)(orinithinecycle)，又稱尿素循環(huán)(ureacycle)。第55頁(yè),共70頁(yè)，2024年2月25日，星期天

1.反應(yīng)起始物CO2、NH3Asp中的氨基

2.反應(yīng)場(chǎng)所肝胞液線粒體

3.反應(yīng)條件ATP4.反應(yīng)過(guò)程鳥氨酸循環(huán)

5.能量消耗

6.限速酶

7.調(diào)控

8.高血氨和氨中毒

鳥氨酸循環(huán)過(guò)程第56頁(yè),共70頁(yè)，2024年2月25日，星期天NH3

NH2CONH2

實(shí)驗(yàn)：小鼠肝切片＋銨鹽銨鹽

尿素

O2尿素說(shuō)明：肝第57頁(yè),共70頁(yè)，2024年2月25日，星期天

肝是合成尿素的主要器官

血中尿素含量

血NH3尿中尿素含量正常動(dòng)物

升高升高升高切除肝降低升高降低切除腎升高升高降低同時(shí)切除肝腎降低升高降低第58頁(yè),共70頁(yè)，2024年2月25日，星期天

1.反應(yīng)起始物CO2、NH3Asp中的氨基

2.反應(yīng)場(chǎng)所肝胞液線粒體

3.反應(yīng)條件ATP4.反應(yīng)過(guò)程鳥氨酸循環(huán)

5.能量消耗

6.限速酶

7.調(diào)控

8.高血氨和氨中毒

鳥氨酸循環(huán)過(guò)程第59頁(yè),共70頁(yè)，2024年2月25日，星期天4.反應(yīng)過(guò)程------鳥氨酸循環(huán)

⑴.氨基甲酰磷酸的合成線粒體⑵.瓜氨酸的合成線粒體⑶.精氨酸的合成胞液⑷.精氨酸水解成尿素胞液

第60頁(yè),共70頁(yè)，2024年2月25日，星期天4.反應(yīng)過(guò)程------鳥氨酸循環(huán)

第61頁(yè),共70頁(yè)，2024年2月25日，星期天鳥氨酸循環(huán)第62頁(yè),共70頁(yè)，2024年2月25日，星期天鳥氨酸循環(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草酰乙酸蘋果酸α-酮戊