蛋白质与核酸代谢及DNA合成.

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1、蛋白质分解和氨基酸代谢蛋白质分解和氨基酸代谢 蛋白质的重要性在前面已经论述，蛋白质是一 切生命不可缺少的物质，不仅因为蛋白质是构成组 织器官的基本成分，而且更重要的是蛋白质是体内 代谢必不可少的物质，不能被其他的营养物质所代 替，蛋白质本身不断地自我更新，不断地进行合成 与分解。 蛋白质的分解代谢蛋白质的分解代谢是指蛋白质分解为是指蛋白质分解为氨基酸氨基酸及氨基及氨基 酸继续分解为酸继续分解为含氮的代谢产物含氮的代谢产物、二氧化碳和水并二氧化碳和水并释释 放出放出能量能量的过程。构成蛋白质的氨基酸共有的过程。构成蛋白质的氨基酸共有2020种，种， 其共同点是均含氨基和羧基，不同点是它们的碳骨其

2、共同点是均含氨基和羧基，不同点是它们的碳骨 架各不相同，因此，脱去氨基后各个氨基酸的碳骨架各不相同，因此，脱去氨基后各个氨基酸的碳骨 架的分解途径有所不同，这就是架的分解途径有所不同，这就是个别氨基酸的代谢个别氨基酸的代谢 ，也可称之为氨基酸的特殊代谢，也可称之为氨基酸的特殊代谢。 一、蛋白质的营养作用一、蛋白质的营养作用 （一）氮平衡（一）氮平衡（nitrogen balancenitrogen balance） 氮平衡是一种人体实验。体内蛋白质的代谢情况可以根据该氮平衡是一种人体实验。体内蛋白质的代谢情况可以根据该 实验来评价。蛋白质中氮的平均含量为实验来评价。蛋白质中氮的平均含量为16%

3、, 16%, 食物中的含氮物食物中的含氮物 质主要是蛋白质。故通过测定食物中氮的含量可以推算出其质主要是蛋白质。故通过测定食物中氮的含量可以推算出其 中的蛋白质含量。蛋白质在体内代谢后产生的含氮物质主要中的蛋白质含量。蛋白质在体内代谢后产生的含氮物质主要 经尿、粪、汗排出。因此，测定人体每天从食物摄入的氮含经尿、粪、汗排出。因此，测定人体每天从食物摄入的氮含 量和每天排泄物量和每天排泄物( (包括尿、粪、汗等包括尿、粪、汗等) )中的氮含量，可评价蛋中的氮含量，可评价蛋 白质在体内的代谢情况。白质在体内的代谢情况。 氮的总平衡氮的总平衡：摄入氮：摄入氮 = = 排出氮，见于正常成人。排出氮，见

4、于正常成人。 氮的正平衡氮的正平衡：摄入氮：摄入氮 排出氮，表示体内蛋白质的合成大于排出氮，表示体内蛋白质的合成大于 蛋白质的分解，见于儿童、孕妇及病后恢复期。蛋白质的分解，见于儿童、孕妇及病后恢复期。 氮的负平衡氮的负平衡：摄入氮：摄入氮 排出氮，常见于蛋白质摄入量不能满排出氮，常见于蛋白质摄入量不能满 足需要时，如长期饥饿、消耗性疾病等。足需要时，如长期饥饿、消耗性疾病等。 （二）、必需氨基酸（二）、必需氨基酸(essential amino acids)(essential amino acids) 必需氨基酸必需氨基酸是指体内需要，但人体本身不能合成或合成速度是指体内需要，但人体本身不

5、能合成或合成速度 不足以满足需要，必须由食物蛋白质提供的氨基酸，不足以满足需要，必须由食物蛋白质提供的氨基酸，共有共有8 8 种种：赖氨酸赖氨酸、色氨酸色氨酸、苯丙氨酸苯丙氨酸、甲硫甲硫( (蛋蛋) )氨酸氨酸、苏氨酸苏氨酸、 亮氨酸亮氨酸、异亮氨酸异亮氨酸、缬氨酸缬氨酸。此外，。此外，组氨酸和精氨酸组氨酸和精氨酸在婴幼在婴幼 儿和儿童时期因其体内合成量常不能满足生长发育的需要，儿和儿童时期因其体内合成量常不能满足生长发育的需要， 也必须由食物提供，可称为也必须由食物提供，可称为半必需氨基酸半必需氨基酸。 非必需氨基酸非必需氨基酸(non-essential amino acids)(non-

6、essential amino acids)是指体内需要，而人是指体内需要，而人 体本身可以合成，不必由食物供给的氨基酸，除上述体本身可以合成，不必由食物供给的氨基酸，除上述8 8种必种必 需氨基酸以外的其它组成蛋白质的氨基酸均为非必需氨基酸需氨基酸以外的其它组成蛋白质的氨基酸均为非必需氨基酸 。 从食物蛋白质的氨基酸组成来讲，若所含必需氨基酸的种类从食物蛋白质的氨基酸组成来讲，若所含必需氨基酸的种类 和数量与人体蛋白质相接近，则易于被机体利用，也就是说和数量与人体蛋白质相接近，则易于被机体利用，也就是说 氮的保留量高，因此其生理价值亦高。一般讲，动物蛋白质氮的保留量高，因此其生理价值亦高。一

7、般讲，动物蛋白质 的生理价值较植物蛋白质高。若将几种生理价值较低的蛋白的生理价值较植物蛋白质高。若将几种生理价值较低的蛋白 质混合食用，可使其所含必需氨基酸成分相互补充，于是生质混合食用，可使其所含必需氨基酸成分相互补充，于是生 理价值得以提高。称为理价值得以提高。称为蛋白质的互补作用。蛋白质的互补作用。 二、蛋白质的消化、吸收与腐败二、蛋白质的消化、吸收与腐败 ( (一一) )蛋白质的消化蛋白质的消化 蛋白质的消化部位是蛋白质的消化部位是胃和小肠胃和小肠( (主要在小肠主要在小肠) )，受多受多 种蛋白水解酶的催化而水解成氨基酸和少量小肽种蛋白水解酶的催化而水解成氨基酸和少量小肽 ，然后再吸

8、收。氨基酸在小肠的吸收是一个主动，然后再吸收。氨基酸在小肠的吸收是一个主动 耗能的过程。耗能的过程。 （二）腐败（二）腐败 未被吸收的氨基酸和小肽及未被消化的蛋白质，未被吸收的氨基酸和小肽及未被消化的蛋白质， 在在大肠大肠下部受下部受大肠杆菌大肠杆菌的作用，发生一些化学变的作用，发生一些化学变 化的过程称化的过程称腐败腐败。 多肽 胃蛋白酶的最适胃蛋白酶的最适pHpH在在1 15 52 25 5，适于胃内，适于胃内 三、氨基酸的一般代谢三、氨基酸的一般代谢 2020种氨基酸的化学结构不同，其代谢途径必种氨基酸的化学结构不同，其代谢途径必 然有所差别，但各种氨基酸的然有所差别，但各种氨基酸的-氨

9、基和-羧基 的变化是相类似的。氨基酸的分解代谢的一 般途径就是指的这些具有普遍的变化 （一）氨基酸的脱氨基作用。（一）氨基酸的脱氨基作用。 氨基酸分解代谢的最主要反应是脱氨基 氨基酸分解代谢的最主要反应是脱氨基 作用，它是指氨基酸脱去氨基，生成酮酸的作用，它是指氨基酸脱去氨基，生成酮酸的 过程。这是多数氨基酸分解代谢的第一步。过程。这是多数氨基酸分解代谢的第一步。 1、氧化脱氨基作用（普遍存在于动、植物） 在有氧作用下，氨基酸进行氧化脱氨作用，产物是 酮酸和氨（谷氨酸脱氢酶在动、植物体内分布广 泛，且活性及专一性很强，只对L-谷氨酸起催化作 用。） 2、转氨作用 AA 和酮酸之间氨基 的转移作

10、用，是氨基酸脱去 氨基的一种重要形式。转氨 基作用是在转氨酶的催化下 ，-氨基酸的氨基转移到- 酮酸的酮基上，生成相应的 氨基酸，原来的氨基酸则转 变为-酮酸 催化转氨基作用的酶叫转氨 酶或氨基转移酶，种类繁多 分布广泛。辅酶均为磷酸吡 哆醛（B6 的磷醛酯） 3、 联合脱氨基作用 转氨+氧化脱氨： AA 的转氨作用虽然在生物体内普遍存在 ，但只靠转氨作用并不能最终使氨基脱掉。同时氧化脱氨 作用也不能满足机体脱氨基的需要。由于生物体内普遍存 在着酮戊二酸作为氨基受体的转氨酶。因此一般氨基 酸不直接氧化脱氨，而是先与酮戊二酸通过转氨形成 相应的a-酮酸和谷氨酸，谷氨酸再通过谷氨酸脱氢酶脱氨 基。

11、 (二)、氨基酸分解产物的去向 1、NH3 的去路氨对生物机体有毒，特别是高等动物的脑对氨极 敏感，血中1%的氨会引起中枢神经中毒，因此，脱去的氨必须 排出体外 A、重新形成氨基酸：重新合成氨基酸。当组织细胞中碳水化 合物代谢旺盛时，氨可与碳水化合物转化成的酮酸发生氨基 化反应重新生成氨基酸。虽然通过脱氨基作用产生的氨再用来 合成AA 时并不能增加AA 的数量，但却能改变AA 的种类。 B、形成酰胺（消除NH3 毒害，贮存NH3）：生成Gln 和Asn， 一方面是生物体贮藏和运输氨的主要形式，也是解除氨毒害的 最主要途径。另一方面还可作为蛋白质合成的原料。 C、尿素的生成和鸟氨酸循环：在哺乳动

12、物体内，氨的主要去 路是在肝脏中合成尿素并随尿排出体外。在部分植物体内尿素 的形成既能解除氨毒，又是氨的一种贮存形式。 鸟氨酸循环 (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 每循环一次，形成一分子尿素，可清除两分子氨（来自于氨分 子和Asp天冬氨酸分子）和一分子C02。尿素属中性无毒物质。 鸟氨酸 瓜氨酸 又称又称“ “尿素循环尿素循环” ” 2、-酮酸的代谢去路（C 架的去路） A、形成新的氨基酸 B、形成乙酰CoA： 经丙酮酸到乙酰-CoA的途径：丙、甘、丝、苏、半胱氨酸。 经乙酰乙酰-CoA到乙酰-CoA的途径：苯丙、酪氨酸、亮、

13、赖、 色氨酸 酮戊二酸：精、组、谷氨酰胺、脯氨酸、谷氨酸。 琥珀酰CoA ：甲硫氨酸、异亮氨酸、缬氨酸。 延胡索酸：苯丙氨酸和酪氨酸（两条途径）。 草酰乙酸：天冬酰胺和天冬氨酸。 参加TCA 循环，氧化成CO2 和水，产生能量 生糖氨基酸和生酮氨基酸 凡能形成丙酮酸、草酰乙酸、酮戊 二酸的氨基酸称为生糖氨基酸。因为这 些物质都能导致生成葡萄糖和糖原。 能转变为乙酰乙酰COA（苯丙、酪氨酸 、亮、赖、色氨酸5种），或乙酰乙酸和 羟丁酸的氨基酸。 既能生成糖又能生成酮体的AA 称为生糖 兼生酮AA。如苯丙氨酸和酪氨酸。 四、个别氨基酸的代谢四、个别氨基酸的代谢 除了氨基酸共有的代谢途径外，有些氨基

14、酸有其特殊的代谢除了氨基酸共有的代谢途径外，有些氨基酸有其特殊的代谢 途径。途径。 ( (一一) )氨基酸的脱羧基作用氨基酸的脱羧基作用 体内部分氨基酸可进行脱羧基作用，生成相应的胺，催 体内部分氨基酸可进行脱羧基作用，生成相应的胺，催 化这些反应的酶是化这些反应的酶是氨基酸脱羧酶氨基酸脱羧酶，辅酶是磷酸吡哆醛辅酶是磷酸吡哆醛，它也，它也 是转氨酶的辅酶。是转氨酶的辅酶。 氨基酸与生物活性物质氨基酸与生物活性物质 1 1-氨基丁酸：氨基丁酸：由谷氨酸脱羧基生成，是抑制性神由谷氨酸脱羧基生成，是抑制性神 经递质。经递质。 2 2牛磺酸：牛磺酸：由半胱氨酸代谢转变而来，是结合胆汁由半胱氨酸代谢转变而来，是结合胆汁 酸的成分。酸的成分。 3 3组胺：组胺：由组氨酸生成，创伤性休克或炎症反应都由组氨酸生成，创伤性休克或炎症反应都 有组胺释放、还是神经递质。有组胺释放、还是神经递质。 4 45-5-羟色胺、黑色紧张素、烟酸：羟色胺、黑色紧张素、烟酸：由色氨酸生成，由色氨酸生成， 5-5-羟色胺是脊椎动物神经递质，吲哚乙酸生长激素。羟色胺是脊椎动物神经递质，吲哚乙酸生长激素。 5.5.黑色素、儿茶酚胺类（肾上腺素、去甲肾上腺素、黑色素、儿茶酚胺