蛋白質(zhì)分解和氨基酸代謝.ppt

1、第九章 蛋白質(zhì)分解和氨基酸代謝,交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院 生化教研室 徐洪,2,第一節(jié) 蛋白質(zhì)的生理功能與營養(yǎng)問題,一、蛋白質(zhì)和氨基酸的主要生理功能 1、維持組織的生長、更新與修復(fù) 2、產(chǎn)生一些生理活性物質(zhì) 3、某些蛋白質(zhì)的特殊生理作用 4、供能 供給的能量占食物總供熱量的10-15%,3,二、人體對蛋白質(zhì)的需要量和氮平衡 1、氮平衡人體實驗 測定人體每天食物中的含氮量與排泄物 中的含氮量的關(guān)系，評價蛋白質(zhì)在體內(nèi)的代 謝情況。,4,5,2、體內(nèi)蛋白質(zhì)的最低分解量： （1）概念：成年人在不進食的情況下，其尿中仍排出一定量的含氮的代謝終產(chǎn)物。 53mg/kg 20g/60kg。 （2）成人補充30-45g/

2、day食物蛋白質(zhì)維持氮平衡 （3）我國蛋白質(zhì)營養(yǎng)標準： 成人 70g/day(1-1.2g/kg) 嬰幼兒/兒童 2-4g/kg,6,三、必需氨基酸與蛋白質(zhì)的生理價值 1、必需氨基酸- 體內(nèi)需要，但機體不能合 成或合成量不足，必需由食物蛋白質(zhì)提供 的氨基酸 種類： Lys,Trp,Phe,Met,Leu,Ile,Val,Thr 2、半必需氨基酸-嬰幼兒時期 His,Arg 合成量少也必需由食物提供 3、非必需氨基酸,7,4、生理價值-衡量蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值高低 食物蛋白質(zhì)中所含必需氨基酸數(shù)量及種類 與人體蛋白質(zhì)相接近，易于被人體吸收，N的保 留值高，則生理價值高。,氮的吸收量=食入氮-糞中氮 氮的

3、保留量=食入氮-糞中氮-尿中氮,8,四、蛋白質(zhì)的互補作用 幾種生理價值較低的蛋白質(zhì)混合食用， 生理價值提高。 例如：豆腐（干）+面筋 五、臨床靜脈補液用的氨基酸制劑 低蛋白血癥 肝硬化 14氨基酸-800 重癥肝炎 6氨基酸-520,9,第二節(jié) 蛋白質(zhì)的消化、吸收與腐敗 一、消化,食物蛋白質(zhì),胃、小腸,蛋白水解酶,氨基酸、小肽 （產(chǎn)物）,10,蛋白水解酶,內(nèi)肽酶 胃蛋白酶 胰蛋白酶 糜蛋白酶 彈性蛋白酶,外肽酶 羧基肽酶A 羧基肽酶B 氨基肽酶,11,12,13,二、吸收： 部位 小腸粘膜上皮細胞 形式 氨基酸 機制 耗能需鈉的主動轉(zhuǎn)運 -谷氨?；h(huán),14,15,三、腐敗 1、概念：未被消化

4、的蛋白質(zhì) 未被吸收的氨基酸 未被吸收的小肽 大腸 大腸埃希氏菌 化學(xué)反應(yīng)（無氧分解）,16,2、化學(xué)反應(yīng)： 脫羧基作用：產(chǎn)生胺類 還原脫氨： 產(chǎn)生NH3、苯酚、乙烷、吲哚、 甲烷 3、腐敗產(chǎn)物 糞排 腸道吸收入肝處理,17,4、腸道中的NH3 （1）來源： 腐敗作用經(jīng)還原脫氨后產(chǎn)生 尿素的腸肝循環(huán)滲入腸道 尿素酶 腸道中：H2N-CO-NH2 2NH3+CO2 （2）臨床應(yīng)用： 肝昏迷時 血氨處理能力降低 給予腸道抑菌藥、降低腸道pH值 減少腸道中NH3的產(chǎn)生,18,血液,滲透,腸道,腎,排出 （20g）,NH2-CO-NH2,肝臟 合成,NH3,(25%)7g,NH2-CO-NH2,脲酶 （

5、大腸桿菌 ）,2NH3+CO2（4g）,腸道吸收,肝功能受損： 血NH3 抑制腸菌， 可使血NH3 降低腸道pH值，可使血NH3,19,第三節(jié)氨基酸的一般代謝,氨基酸代謝庫： 食物蛋白消化吸收產(chǎn)生的氨基酸（外源性） + 組織蛋白降解產(chǎn)生的氨基酸（內(nèi)源性） 進入、存在于細胞內(nèi)液、血液、其他體液 氨基酸代謝庫,20,氨基酸的來源和去路,21,一.氨基酸的脫氨基作用（deamination) 1、L-谷氨酸脫氫酶氧化脫氨基作用 (oxidative deamination of L-glutamate),22,特點： 不需氧脫氫酶，輔酶：NAD+，NADP+ 別構(gòu)酶： 變構(gòu)劑激活劑-ADP，GDP

6、催化可逆反應(yīng) 特異性強，肝中含量豐富,23,、轉(zhuǎn)氨基作用 （1）概念： 在轉(zhuǎn)氨酶的作用下，-氨基酸的氨基 轉(zhuǎn)移到-酮酸的位置上，生成相應(yīng)的氨基 酸，原來的氨基酸則轉(zhuǎn)變?yōu)?酮酸。 該反應(yīng)為一可逆反應(yīng)，是體內(nèi)合成非 必需氨基酸的重要途徑。,24,25,（）體內(nèi)重要的轉(zhuǎn)氨酶： 丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶 （alanine transaminase ALT/GPT）： ALT Glu+丙酮酸 酮戊二酸+Ala 肝細胞內(nèi)酶，肝損傷時ALT升高。,26,天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶 （aspartate transaminase AST/GOT）： AST Glu+草酰乙酸 酮戊二酸+ASP 心肌細胞內(nèi)酶心肌損傷時AST升高

7、,27,（）轉(zhuǎn)氨酶的輔酶： 磷酸吡哆醛磷酸吡哆胺，起傳遞氨基的作用,28,29,3、 聯(lián)合脫氨基作用 （1） 概念： 是轉(zhuǎn)氨基作用和谷氨酸的氧化脫氨基 作用的偶聯(lián)的過程，是體內(nèi)主要的脫氨基 方式，反應(yīng)可逆，是體內(nèi)合成非必需氨基 酸的重要途徑。,30,31,4、嘌呤核苷酸循環(huán) 骨胳肌中氨基酸的主要脫氨基方式,32,5、非氧化脫氨基作用 （1）脫水脫氨基 （2）直接脫氨基,33,二、氨的代謝（metabolism of ammonia),1,2,3,1,2,3,1,2,34,1、氨的來源（source of ammonia) （1）各組織氨基酸脫氨基 （2）腎小管上皮細胞分泌 （3）腸道吸收的氨:

8、 腐敗+尿素擴散,腎小管,NH4+,H+,堿性尿時：吸收入血,（來源）,（去路）,（肝、腎）,酸性尿時：尿排,35,2、氨在體內(nèi)的運輸 （1）谷氨酰胺 -氨的暫時儲存形式和運輸形式 生成,（腦、肌肉）,臨床補充谷氨酸達到降低NH3的目的,36,谷氨酸,谷氨酰胺酶合成酶,谷氨酰胺,血循環(huán),肝,腎,谷氨酰胺酶,氨,尿素,銨鹽,作用:,谷氨酰胺酶,氨,血循環(huán),嘌呤/嘧啶的合成,NH3,37,特點: 氨的暫時儲存形式（用于某些氮化合 物的生物合成）和運輸形式 是機體解除氨毒的方式之一。 （NH3的去路之一） 作為蛋白質(zhì)生物合成的原料 調(diào)節(jié)體內(nèi)酸堿平衡 臨床上補充谷氨酸鹽以降低氨濃度,38,（2）葡萄糖

9、-丙氨酸循環(huán) -NH3 的另一種運輸形式和暫時儲存形式,39,3、NH3最主要的去路-尿素的合成 (formation of urea) （1）生成部位： 肝（主要）腎（甚微） （2）合成過程： 鳥氨酸循環(huán)（ornithine cycle） 鳥氨酸、瓜氨酸和精氨酸都參與了尿素合成，并可以循環(huán)使用，故稱為鳥氨酸循環(huán)。 （3）原料： NH3 （游離的氨和來自天冬氨酸的氨） CO2,40,（4）合成過程： 氨基甲酰磷酸的合成:(肝臟線粒體),AGA：N-乙酰谷氨酸 作用：氨基甲酰磷酸合成酶I的別構(gòu)激活劑 N-乙酰谷氨酸合成酶 生成：乙酰CoA+Glu N-乙酰谷氨酸 AGA合成酶的激活劑：精氨酸 臨

10、床應(yīng)用：治療肝昏迷，補充精氨酸，加速尿素生成,41,瓜氨酸的合成(肝臟線粒體):,42,精氨酸的合成(肝細胞漿)：,43,特點： 所用的氨基來自天冬氨酸 需有兩個酶催化: 精氨酸代琥珀酸合成酶（argininosuccinate synthetase ASAS）ASAS是尿素合成的限速酶 精氨酸代琥珀酸裂解酶(argininosuccinate lyase ASAL),44,精氨酸的水解(胞漿)：,45,總反應(yīng)：NH3+CO2+天冬氨酸+3ATP+H2O NH2-CO-NH2+延胡索酸+2ADP+AMP+4Pi,ASAS,46,（5）尿素合成的生理意義 將有毒的氨轉(zhuǎn)變?yōu)闊o毒的尿素從腎排 出（解

11、除氨毒）,47,（6）尿素合成的調(diào)節(jié) 食物 氨基甲酰磷酸合成酶I的影響,AGA是其變構(gòu)激活劑 Arg可激活A(yù)GA合成酶 補充Arg可加快尿素生成,鳥氨酸循環(huán)中間物的影響 酶的影響-ASAS,48,三、-酮酸的代謝 1、合成非必需A、A（聯(lián)合脫氨基的逆過程） （1） 還原加氨/轉(zhuǎn)氨基 酮酸 非必需氨基酸 （2） 三羧酸循環(huán) 谷氨酸 酮戊二酸 草酰乙酸 天冬氨酸,49,2、轉(zhuǎn)變?yōu)樘腔蛑?（1）生糖氨基酸（glycogenic amino acid） 某些氨基酸脫去NH3后所生成的-酮酸 可轉(zhuǎn)變?yōu)樘恰?如Ala、Arg、Asp等（共14種） （2）生酮氨基酸 (ketogenic amino ac

12、id) 某些氨基酸脫去NH3后所生成的-酮酸 可轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴oA進而生成脂肪或酮體。 如Leu (共1種),50,（3）生糖兼生酮氨基酸 某些氨基酸脫去NH3后所生成的-酮酸 可轉(zhuǎn)變?yōu)樘?，也可轉(zhuǎn)變?yōu)橹净蛲w。 如Ile、Phe、Trp、Tyr Lys(共5種) TCA cycle是聯(lián)系糖、脂、蛋白質(zhì) 三類物質(zhì)相互轉(zhuǎn)變的重要樞紐。,51,3、氧化供能,氨基酸,脫 NH3,脫 CO2,-酮酸,胺類,非必需氨基酸,轉(zhuǎn)變?yōu)樘?、?TCA cycle 氧化供能,小 結(jié),52,53,1、-氨基丁酸(-aminobutyric acid GABA） 生成 作用：重要的抑制性神經(jīng)遞質(zhì) 應(yīng)用：臨床給嘔吐病人服

13、B6之機理,幾種氨基酸脫羧基作用后生成的重要物質(zhì),54,2、5-羥色胺 （5-hydroxytrptamine ） 生成 作用：神經(jīng)遞質(zhì) 強烈縮血管作用/ 刺激平滑肌收縮,55,3、?；撬幔╰aurine） 生成： 作用：是結(jié)合膽汁酸的組成成分,56,4、組胺（histamine） 生成： 作用： 擴血管作用，使毛細血管通透性增加 促進平滑肌收縮，刺激胃酸分泌 和炎癥有關(guān),57,5、多胺（polyamine） 概念：一類具有3個或3個以上氨基的化合物。 生成： 作用： 促進細胞增殖、促進核酸與蛋白質(zhì)的合成，常見于代謝旺盛的組織和腫瘤組織中。,58,第四節(jié) 個別氨基酸的代謝 一、一碳單位（one

14、 carbon group) 1、概念: 在某些氨基酸的代謝過程中，所生成的由輔酶四氫葉酸攜帶的一個碳原子的有機基團。 包括：1甲基、2甲烯基、3甲炔基、4甲酰基、5亞氨甲基。 主要參與嘌呤、嘧啶、肌酸、膽堿的合成過程。,59,2、一碳單位的載體-FH4（四氫葉酸） 攜帶位置：N5、N10 一碳單位+FH4 活性一碳單位 在核酸的生物合成中起重要作用 FH4 不是活性甲基的唯一載體， S-腺苷甲硫氨酸是更重要的活性甲基的載體。,60,61,4、一碳單位在體內(nèi)的生理作用 （1）參與核酸的生物合成 （2）在氨基酸和核酸代謝方面起重要 的連接作用。,62,1、Met和轉(zhuǎn)甲基作用 （1）Met 是必需

15、氨基酸，重要的甲基供體 以S-腺苷甲硫氨酸（SAM）的形式提供甲基 （2）SAM是體內(nèi)最重要的甲基直接供體,二、含硫氨基酸（Met 、Cys）的代謝,63,活性甲基,甲硫氨酸循環(huán),甲硫氨酸,S-腺苷甲硫氨酸,S-腺苷甲硫氨酸 （SAM）,64,（3）SAM的作用： 參與合成重要的甲基化合物 修飾蛋白質(zhì)和核酸，影響其功能 消除活性或毒性，參與生物轉(zhuǎn)化 （4）甲硫氨酸循環(huán)的生理意義： 甲硫氨酸的再利用 維生素B12與甲硫氨酸循環(huán) 及巨幼細胞性貧血,65,2、半胱氨酸與胱氨酸代謝 （1） 氧化 2半胱氨酸 胱氨酸 還原 半胱氨酸含有巰基-巰基酶活性 胱氨酸含有二硫鍵維持蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu),66,（2） 氧化脫羧 半胱氨酸 ?；撬?（結(jié)合膽汁酸的成份） （3）谷胱甘肽（glutathione,GSH）,67,Cys,-SH,-NH2,丙酮酸,NH3,H2S,SO42-,O2,2ATP,隨尿排出,PAPS（活性硫酸根）,（4）Cys的分解代謝,提供活性硫酸根，合成硫酸酯,68,三、支鏈氨基酸的代謝 1、種類：Val、Ile、Leu 肝外組織中降解 2、降解過程：轉(zhuǎn)氨、脫氫 3、臨床應(yīng)用：重癥肝炎病人給予 支鏈氨基