蛋白质分解代谢过程

第十一章蛋白质分解代谢catabolismofprotein本章主要内容蛋白质的营养作用蛋白质的消化、吸收和腐败氨基酸的一般代谢一些氨基酸的特殊代谢第一节蛋白质的营养作用蛋白质营养的重要性：1、参与催化、代谢调节、运动、运输、免疫防御等生命活动2、作为组织结构的材料3、氧化供能一、氮平衡1.氮总平衡：摄入氮＝排出氮健康成年人2.氮正平衡：摄入氮＞排出氮儿童、孕妇、恢复期病人3.氮负平衡：摄入氮＜排出氮长期饥饿、消耗性疾病等•通过氮平衡(nitrogenbalance)反映机体蛋白质代谢概况•1g氮=6.25g蛋白质·最低生理需要量：30～50g·营养学会推荐的需要量：70～80g二、蛋白质的生理需要量三、蛋白质的营养价值(nutritionvalue)•蛋白质的营养价值取决于组成蛋白质的必需氨基酸的种类、含量和比例。•必需氨基酸：提内需要而自身又不能合成，必须由食物提供的氨基酸异亮氨酸(Ile)、甲硫氨酸(Met)、缬氨酸(Val)、亮氨酸(Leu)、色氨酸(Trp)、苯丙氨酸(Phe)、苏氨酸(Thr)、赖氨酸(Lys)(essentialaminoacids)食物蛋白质的互补作用概念：将不同种类的蛋白质混合食用，互相补充所缺少的必需氨基酸，而提高蛋白质营养价值生理价值单独食用混合食用食物玉米60小米57大豆64小麦67小米57大豆64牛肉697389第二节蛋白质的消化、吸收和腐败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一、蛋白质的消化H二、氨基酸的吸收和转运•中性氨基酸载体•碱性氨基酸载体•酸性氨基酸载体•亚氨基酸和甘氨酸载体氨基酸吸收机制：需载体蛋白、耗能、需钠三、蛋白质的腐败作用(putrefaction)未被消化蛋白质未被吸收氨基酸肠道细菌产生一系列的物质胺类、酚类、吲哚、硫化氢、氨、甲烷腐败作用产生的各种物质组氨酸赖氨酸酪氨酸苯丙氨酸氨基酸CO2胺类苯丙氨酸酪氨酸肠菌苯乙胺酪胺肝脏正常解毒肝病Β-羟化酶脑组织苯乙醇胺羟酪胺假神经递质肝性脑昏迷胺类的毒性（假神经递质的形成）腐败作用产生的各种物质色氨酸酪氨酸腐败作用产生的各种物质半胱氨酸硫化氢、甲烷等氨基酸NH3第三节氨基酸的一般代谢氨基酸代谢库食物蛋白质组织蛋白质分解体内合成非必需氨基酸组织蛋白一般代谢脱氨脱羧α-酮酸胺类其他含氮化合物氨基酸代谢概况一、氨基酸的脱氨基(deamination)作用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4.嘌呤核苷酸循环氨基酸氨α-酮酸（一）转氨基作用转氨酶磷酸吡哆醛（胺）(transaminase)⑴丙氨酸氨基转移酶(ALT或GPT)⑵天冬氨酸氨基转移酶(AST或GOT)1、体内重要的转氨酶(alanineaminotransferase)(aspartateaminotransferase)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+2、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2016只转移氨基而并没有脱氨转氨基作用的局限性：（二）氧化脱氨基作用氧化脱氢水解脱氨1、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3、氧化脱氨基作用的局限性：仅谷氨酸经此脱氨2、谷氨酸脱氢酶的特点：（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(肌肉组织中活性低)●使体内许多AA能真正脱氨●其逆反应是合成非必需AA的主要途径联合脱氨基作用的意义：（四）嘌呤核苷酸循环是肌肉组织中的联合脱氨基作用二、氨的代谢（一）氨的来源和去路氨基酸脱氨基胺类氧化肠道吸收合成非必需氨基酸嘌呤、嘧啶合成尿素氨合成谷氨酰胺●血中尿素扩散到肠管水解产生的氨肠道PH↑，NH4+→NH3，肠道氨吸收↑高血氨病人禁用碱性肥皂液灌肠●蛋白质的腐败作用产生的氨肠管吸收的氨肝硬化腹水病人，不宜使用碱性利尿药（二）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、丙氨酸为氨基载体氨脑肌肉谷氨酰胺肝肾氨尿素氨H+NH4+随尿排泄1、谷氨酰胺(glutamine)的运氨作用意义：谷氨酰胺可以作为脑内固氨、运氨及解除氨毒的形式谷氨酰胺的合成与分解CONH2CH2CH2CHNH2COOH谷氨酰胺酶H2OCOOHCH2CH2CHNH2COOH+NH3谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi•氨中毒病人可服用谷氨酸盐以降低氨浓度(glutaminase)谷氨酸(glutamicacid)谷氨酰胺2、葡萄糖—丙氨酸循环意义：①实现氨的无毒运输②为肌肉活动提供能量（三）尿素(urea)的合成鸟氨酸尿素精氨酸瓜氨酸鸟氨酸循环orinithinecycle尿素循环ureacycle1、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2、尿素合成的小结及意义CO2+2NH3+3H2O+3ATP===NH2CNH2+2ADP+AMP+4PiO=合成部位：线粒体、胞液氨的来源：游离氨、天冬氨酸提供氨耗能：3ATP（4个高能磷酸键）意义：是肝脏解除氨毒的主要方式肝功能受损尿素合成障碍血氨脑组织供能不足氨中毒(肝昏迷)3、高血氨和氨中毒进入脑组织NH3+α-酮戊二酸=谷氨酸+NH3=谷氨酰胺TCA循环中的α-酮戊二酸被大量消耗谷氨酸NADH+H+ATP三、α-酮酸的代谢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、天冬酰胺四、氨基酸的脱羧基作用氨基酸氨基酸脱羧酶磷酸吡哆醛胺+CO2(堆积)神经系统、心血管功能紊乱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4、牛磺酸•合成胆汁酸盐•脑组织中含有较多牛磺酸5、多胺促进核酸蛋白质的生物合成，利于组织增生第四节一些氨基酸的特殊代谢1.一碳单位代谢2.含硫氨基酸代谢3.芳香族氨基酸代谢4.支链氨基酸代谢一、一碳单位代谢氨基酸分解含一个碳原子的基团概念：甘氨酸、组氨酸、丝氨酸、色氨酸、甲硫氨酸载体：不能游离存在，与四氢叶酸（FH4）结合转运一碳单位的结合点一碳单位与四氢叶酸一碳单位结构与FH4结合位点甲基-CH3N5甲烯基-CH2-N5和N10甲酰基-CHO-N5和N10甲炔基-CH=N5和N10亚氨甲基-CH=NHN5一碳单位种类与存在形式嘌呤C2嘌呤C8胸腺嘧啶甲硫氨酸甲硫氨酸循环一碳单位的生成及互变一碳单位代谢小结甘氨酸、组氨酸、丝氨酸、色氨酸、甲硫氨酸被四氢叶酸（FH4）结合携带一碳单位用于嘌呤和嘧啶碱的合成一碳单位代谢的生理意义•是联系氨基酸代谢与核苷酸代谢的枢纽•一碳单位为嘌呤及嘧啶合成提供原料•一碳单位代谢障碍可造成某些疾病，如巨幼红细胞性贫血等二、含硫氨基酸代谢含硫氨基酸甲硫氨酸（蛋氨酸）半胱氨酸胱氨酸（一）甲硫氨酸代谢+（ATP）（SAM）S-腺苷同型半胱氨酸-CH3肌酸、肉毒碱、胆碱、肾上腺素1、甲硫氨酸循环RHR-CH3（VitB12）CH3-2、甲硫氨酸循环的生理意义•为体内甲基化反应提供甲基•使四氢叶酸得到再生•同型半胱氨酸堆积，引起同型半胱氨酸血症（二）半胱氨酸与胱氨酸代谢胱氨酸半胱氨酸氧化脱羧牛磺酸氧化脱氨丙酮酸+氨+H2SH2SO4PAPS谷胱甘肽合成互变（3/磷酸腺苷-5/磷酸硫酸）活性硫酸1、半胱氨酸和胱氨酸的互变半胱氨酸胱氨酸2、半胱氨酸氧化分解为活性硫酸•参与硫酸软骨素、硫酸角质素等物质的合成•参与肝脏的生物转化3、半胱氨酸参与合成谷胱甘肽•保护巯基蛋白（酶）不被氧化，•阻断外源性毒物与核酸、蛋白质结合三、芳香族氨基酸的代谢芳香族氨基酸苯丙氨酸酪氨酸色氨酸☆苯丙氨酸、酪氨酸代谢苯丙氨酸酪氨酸甲状腺激素黑色素儿茶酚胺氧化分解苯丙酮酸苯丙氨酸羟化酶NAD(P)H+H+NAD(P)+（一）苯丙氨酸羟化为酪氨酸苯丙酮酸尿症苯丙氨酸苯丙氨酸羟化酶酪氨酸苯丙酮酸转氨基苯丙酮酸尿症（PKU）对中枢神经系统有毒性,智力发育障碍缺乏PKU患者智力低下，60%患儿有脑电图异常，头发细黄，皮肤色淡和虹膜淡黄色，惊厥，尿有“发霉”臭味或鼠尿味。二碘酪氨酸（二）酪氨酸转变为甲状腺素酪氨酸一碘酪氨酸二碘酪氨酸碘化甲状腺激素作用•促进物质代谢、机体生长发育•甲状腺素缺乏，引起呆小症（三）酪氨酸转变为黑色素先天性缺乏白化病黑色素合成障碍酪氨酸酶皮肤乳白色，毛发淡黄或银白色，瞳孔淡红，虹膜淡灰或淡红，半透明视网膜缺乏色素。白化病（四）酪氨酸转变为儿茶酚胺帕金森病儿茶酚胺（DOPA）（DA）（NE）（E）（五）酪氨酸的氧化分解尿黑酸氧化酶尿黑酸症缺乏苯丙氨酸、酪氨酸代谢小结四、支链氨基酸代谢支链氨基酸分解代谢主要在骨骼肌中进行什麼是巴金森症？巴金森氏病是一種較常在老年人出現的疾病，發病年齡以五十至七十九歲最常見；如果在四十歲前就發病，便稱之為早發型巴金森氏病。巴金森症是一種慢性的中樞神經系統失調。它的產生是因為大腦中控制人體行動的基底核缺少了傳送行動的化學物質-多巴胺所引起的。人體腦內需要多巴胺來指揮肌肉的活動；缺乏足夠的多巴胺就產生各種活動障礙。當多巴胺的分泌減少80%時，巴金森病的症狀就會顯現；不過，每個患者的病情變化和特性有很大的差異。