生物化学第九章-蛋白质的分解代谢..

蛋白质的分解代谢第九章内容蛋白质的营养蛋白质的消化、吸收和腐败氨基酸的一般代谢个别氨基酸的代谢蛋白质的营养NutritionalFunctionofProtein第一节一、蛋白质营养的重要性1.维持细胞、组织的生长、更新和修补2.参与催化、代谢调节、运动、运输、免疫防御等生命活动3.氧化供能二、氮平衡1.氮平衡(nitrogenbalance)摄入食物的含氮量与排泄物（尿与粪）中含氮量之间的关系。氮总平衡：摄入氮=排出氮（正常成人）氮正平衡：摄入氮排出氮（儿童、孕妇等）氮负平衡：摄入氮排出氮（饥饿、消耗性疾病患者）•氮平衡的意义：可以反映体内蛋白质代谢的慨况。三、蛋白质营养价值--------蛋白质的质含有人体所需的各种氨基酸，并且含量充足的蛋白质，营养价值高；反之，则营养价值低。一般说来动物蛋白质营养价值高于植物蛋白第二节蛋白质的消化、吸收和腐败Digestion,AbsorptionandPutrefactionofProteins一、蛋白质的消化•蛋白质消化的生理意义•由大分子转变为小分子，便于吸收。•消除种属特异性和抗原性，防止过敏、毒性反应。蛋白质胃蛋白酶多肽胰酶肠激酶(+)寡肽(氨基酸)氨基酸氨基肽酶二肽酶H二、氨基酸的吸收•吸收部位：主要在小肠•吸收形式：氨基酸、寡肽、二肽•吸收机制：耗能的主动吸收过程食物氨基酸是人体氨基酸的主要来源。三、蛋白质的腐败作用肠道细菌对未被消化和吸收的蛋白质及其消化产物所起的作用•腐败作用的产物大多有害，如胺、氨、苯酚、吲哚等；也可产生少量的脂肪酸及维生素等可被机体利用的物质。•蛋白质的腐败作用(putrefaction)（一）胺类(amines)的生成蛋白质氨基酸胺类蛋白酶脱羧基作用组氨酸组胺色氨酸色胺酪氨酸酪胺赖氨酸尸胺•假神经递质(falseneurotransmitter)某些物质结构与神经递质结构相似，可取代正常神经递质从而影响脑功能，称假神经递质。苯乙胺苯乙醇胺CH2CH2NH2CH2CH2NH2CH2NH2COHHCH2NH2COHH酪胺β-羟酪胺CH2CH2NH2OHCH2CH2NH2OHCH2NH2COHHOHCH2NH2COHHOH（二）氨的生成未被吸收的氨基酸渗入肠道的尿素氨(ammonia)肠道细菌脱氨基作用尿素酶•降低肠道pH，NH3转变为NH4+以铵盐形式排出，可减少氨的吸收，这是酸性灌肠的依据。（三）其它有害物质的生成酪氨酸苯酚半胱氨酸硫化氢色氨酸吲哚第三节氨基酸的一般代谢•氨基酸代谢库(metabolicpool)食物蛋白经消化吸收的氨基酸（外源性氨基酸）与体内组织蛋白降解产生的氨基酸（内源性氨基酸）混在一起，分布于体内各处参与代谢，称为氨基酸代谢库。氨基酸代谢概况合成分解嘌呤、嘧啶、肌酸等含氮化合物代谢转变胺类+CO2脱羧基作用脱氨基作用消化吸收其它含氮物质非必需氨基酸NH3CO2+H2O糖或脂类α-酮酸谷氨酰胺尿素食物蛋白质组织蛋白质血液氨基酸组织氨基酸氨基酸代谢库体内合成氨基酸(非必需氨基酸)一、氨基酸的脱氨基作用定义:指氨基酸脱去氨基生成相应α-酮酸的过程。脱氨基作用是氨基酸的分解代谢的主要途径。1.转氨基作用2.氧化脱氨基作用3.联合脱氨基作用（最重要）4.嘌呤核苷酸循环氨基酸氨α-酮酸（一）转氨基作用1.定义在转氨酶的作用下，某一氨基酸去掉α-氨基生成相应的α-酮酸，而另一种α-酮酸得到此氨基生成相应的氨基酸的过程。转氨酶磷酸吡哆醛（胺）反应并无氨的真正脱出p⑴丙氨酸氨基转移酶(ALT或GPT)⑵天冬氨酸氨基转移酶(AST或GOT)2.体内重要的转氨酶CH3CHNH2COOH+ALTCH3C=OCOOH+丙氨酸α-酮戊二酸丙酮酸谷氨酸COOH(CH2)2C=OCOOHCOOH(CH2)2CHNH2COOHCOOH(CH2)2C=OCOOHCOOHCH2CHNH2COOH+ASTCOOHCH2C=OCOOHCOOH(CH2)2CHNH2COOH天冬氨酸α-酮戊二酸草酰乙酸谷氨酸+3.ALT、AST的临床意义•ALT常用于急性肝炎的辅助诊断•AST常用于心肌梗塞的辅助诊断正常成人各组织中AST和ALT活性（单位/g湿组织）组织名称ASTALT心脏1560007100肝脏14200044000骨骼肌990004800肾脏9100019000胰脏280002000脾脏140001200肺脏10000700血清20164．转氨基作用的意义转氨酶催化的转氨基作用是可逆反应，它不仅是体内多数氨基酸脱氨基的重要方式，也是体内合成非必需基酸的主要途径。转氨基作用只有氨基的转移，没有氨基的真正脱落（无游离氨产生）。部分氨基酸可以直接或间接以α-酮戊二酸为受氨体生成谷氨酸再氧化脱氨释放自由氨氧化脱氢水解脱氨（二）氧化脱氨基作用定义：指氨基酸在酶作用下，氧化脱氢，水解脱氨，产生游离氨和α-酮酸。（或氨基酸脱氨伴有氧化反应称之）1.催化氨基酸氧化脱氨的酶催化氨基酸氧化脱氨的酶氨基酸氧化酶L-谷氨酸脱氢酶（辅酶NAD+，NADP+）（主要）L-氨基酸氧化酶D-氨基酸氧化酶2.L-谷氨酸脱氢酶的氧化脱氨基体内催化氧化脱氨基作用的酶主要是L-谷氨酸脱氢酶L-谷氨酸脱氢酶NAD+NADH+H+（NADP+NADPH+H+）+H2O-H2O⑴活性高、分布广，（肌肉中活性很低）⑵催化的反应可逆，逆过程可合成谷氨酸4.氧化脱氨基作用的局限性：仅谷氨酸经此脱氨3.谷氨酸脱氢酶的特点：1.转氨基偶联氧化脱氨作用：α-氨基酸与α-酮戊二酸经转氨基作用生成谷氨酸，后者在L-谷氨酸脱氢酶催化下，经氧化脱氨作用而释出游离氨。体内最重要的脱氨基方式（三）联合脱氨基作用转氨基作用和谷氨酸的氧化脱氨基联合进行反应过程如下：特点：1.偶联顺序：对多数氨基酸的脱氨作用，一般先转氨基然后再氧化脱氨。2.转氨基作用的氨基受体是α-酮戊二酸，只有它接受氨基才能生成GlU，后者在谷氨酸脱氢酶催化下氧化脱氨。3.使体内许多AA能真正脱氨4.其逆反应是合成非必需AA的主要途径5.此反应主要在肝、肾、脑组织中进行。2.嘌呤核苷酸循环是肌肉组织中的联合脱氨基作用特点及意义：由于腺苷酸脱氨酶在肌组织中活性较强，故此反应主要在肌肉组织中进行，据此可使肌肉组织中氨基酸得以脱去氨基。此外，脑组织中约50%的氨是通过此过程产生的。α-酮酸还原氨基化非必需氨基酸合成糖或脂类氧化CO2+H2O+ATP生糖氨基酸生酮氨基酸生糖兼生酮氨基酸氨基酸NH3二、α-酮酸的代谢生糖和生酮氨基酸种类分类氨基酸生糖氨基酸生糖兼生酮氨基酸苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、异亮氨酸生酮氨基酸亮氨酸、赖氨酸甘氨酸、丙氨酸、丝氨酸、精氨酸、脯氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、苏氨酸、缬氨酸、组氨酸、甲硫氨酸、半胱氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺琥珀酰CoA延胡索酸草酰乙酸α-酮戊二酸柠檬酸乙酰CoA丙酮酸PEP磷酸丙糖葡萄糖或糖原糖α-磷酸甘油脂肪酸脂肪甘油三酯乙酰乙酰CoA丙氨酸半胱氨酸丝氨酸苏氨酸色氨酸异亮氨酸亮氨酸色氨酸天冬氨酸天冬酰胺苯丙氨酸酪氨酸异亮氨酸蛋氨酸丝氨酸苏氨酸缬氨酸酮体亮氨酸赖氨酸酪氨酸色氨酸苯丙氨酸谷氨酸精氨酸谷氨酰胺组氨酸缬氨酸CO2CO2氨基酸、糖及脂肪代谢的联系TCA血氨的去路①在肝内合成尿素，这是最主要的去路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肾小管泌氨分泌的NH3在酸性条件下生成NH4+，随尿排出。（一）氨的转运1、谷氨酰胺的运氨作用2、葡萄糖—丙氨酸循环氨在血液中主要运输形式：以谷氨酰胺、丙氨酸为氨基载体（二）尿素的合成鸟氨酸尿素精氨酸瓜氨酸鸟氨酸循环尿素循环尿素合成的部位：肝脏为主（其他如肾和脑合成量极少）鸟氨酸循环（ornithinecycle)1、氨基甲酰磷酸的合成2、瓜氨酸的合成3、精氨酸的合成4、精氨酸水解生成尿素1、尿素合成过程（肝脏）⑴NH3+CO2+H2O氨甲酰磷酸合成酶-1Mg2+N-乙酰谷氨酸H2N-CO-O～PO3H22ATP2ADP+Pi氨基甲酰磷酸⑵H2N-C-O～PO3H2O=鸟氨酸氨甲酰转移酶H2N-(CH2)3-CH-COOHNH2PiH2N-C-NH-(CH2)3-CH-COOHO=NH2鸟氨酸瓜氨酸(CPS-1)NH2C=ONH(CH2)3CHNH2COOH+COOHCHNH2CH2COOH精氨酸代琥珀酸合成酶ATPAMP+PPiNH2C=N-NH(CH2)3CHNH2COOHCOOHCHCH2COOH瓜氨酸天冬氨酸精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸裂解酶NH2C=NHNH(CH2)3CHNH2COOH+=COOHHCCHHOOC精氨酸延胡索酸⑶⑷NH2C=NHNH(CH2)3CHNH2COOH精氨酸精氨酸酶NH2C=ONH2+NH2(CH2)3CHNH2COOH尿素鸟氨酸H2O线粒体细胞浆经肾排出鸟氨酸循环（三）高氨血症和氨中毒•血氨浓度升高称高氨血症，常见于肝功能严重损伤时，尿素合成酶的遗传缺陷也可导致高氨血症。•高氨血症时可引起脑功能障碍，称氨中毒。TAC↓脑供能不足α-酮戊二酸谷氨酸谷氨酰胺NH3NH3脑内α-酮戊二酸↓氨中毒的可能机制（四）氨的其他代谢去路1．铵盐的生成与排泄氨的主要去路是合成尿素一部分氨以谷氨酰胺的形式运至肾脏后，水解释放出的氨与原尿中的H+结合以NH4+形式由尿排出。肾脏排出NH4+,有调节体内酸碱平衡的作用。在酸中毒时排出铵盐增加，而碱中毒时相反。2．合成新的氨基酸氨可通过联合脱氨基的逆过程及转氨基作用合成非必需氨基酸3．参与核酸中嘧啶碱的合成一部分氨在胞液中氨甲酰磷酸合成酶Ⅱ（CPS-Ⅱ）的催化下生成氨甲酰磷酸参与核酸中嘧啶环的合成第四节个别氨基酸的代谢（一）一些氨基酸经脱羧基作用产生的几种重要的生物活性胺类•谷氨酸——γ-氨基丁酸（GABA）•色氨酸——5-羟色胺（5-HT）•组氨酸——组胺•半胱氨酸——牛磺酸•鸟氨酸、甲硫氨酸——多胺1、γ-氨基丁酸（GABA）脑组织活性最高抑制性神经递质谷氨酸脱羧酶谷氨酸γ-氨基丁酸（GABA）2、5-羟色胺（5-HT）5-羟色胺（5-HT）脑内外周抑制性神经递质强烈的血管收缩剂松果体其分泌有昼夜节律性调节免疫功能、抗肿瘤、抗衰老（褪黑激素）乙酰化3、组胺•促进胃粘膜分泌胃蛋白酶原及胃酸•有血管舒张作用，增加毛细血管通透性•引起支气管痉挛，产生哮喘组胺的功能•主要存在肥大细胞中•脑内作为中枢神经递质，与控制觉醒和睡眠、调节情感等有关酪氨酸苯丙氨酸多巴多巴羟苯丙氨酸肾上腺素去甲肾上腺素黑色素多巴醌尿黑酸延胡索酸、乙酰乙酸酪氨酸酶(黑色素细胞)苯乙酸苯丙氨酸转氨酶多巴胺儿茶酚胺（二）苯丙氨酸和酪氨酸的代谢例：苯丙氨酸的代谢苯丙氨酸+O2酪氨酸+H2O苯丙氨酸羟化酶四氢生物蝶呤二氢生物蝶呤NADPH+H+NADP+•此反应为苯丙氨酸的主要代谢途径。苯酮酸尿症(phenylkeronuria,PKU)体内苯丙氨酸羟化酶缺陷，苯丙氨酸不能正常转变为酪氨酸，苯丙氨酸经转氨基作用生成苯丙酮酸、苯乙酸等，并从尿中排出的一种遗传代谢病。苯丙酮酸尿症I型病因：肝脏合成的苯丙氨酸羟化酶缺乏。主征：智力低下，尿有霉味或鼠尿味诊断：血中苯丙氨酸增高(20mg/ml)，尿中苯丙氨酸、苯丙酮酸增高治疗：新生儿诊断明确后，即用低苯丙氨酸饮食控制血中苯丙氨酸浓度在3-10mg/ml，持续时间至少至6-8岁帕金森病患者多巴胺生成减少。正电子发射扫描（PET）检测脑纹状体区的[18F]-氟多巴神经功能障碍疾病手脚不由自主地颤抖、四肢僵硬、行动迟缓抑郁白化病病因：黑色素细胞中酪氨酸酶缺乏。主征：皮肤乳白色，毛发淡黄或银白色等诊断：临床诊断与酶学分析治疗：避免日光照射，防止皮肤癌变