第十一章蛋白质降解及氨基酸代谢

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1、第十一章 蛋白质降解及氨基酸代谢,第一节 蛋白质的营养价值及氮平衡,第二节 蛋白质的消化、吸收与腐败作用,第三节 氨基酸的分解代谢,第四节 氨的运输与尿素形成,第五节 氨基酸碳骨架的进一步代谢,第六节 由氨基酸衍生的重要化合物,第七节 氨基酸的生物合成概况,肠激酶 胰蛋白酶原 胰蛋白酶 胰凝乳蛋白酶原 胰凝乳蛋白酶 弹性蛋白酶原 弹性蛋白酶 羧肽酶原 羧肽酶 氨肽酶原 氨肽酶 激活作用依次递减,一、蛋白质的消化,2、小肠消化,第一节 蛋白质的营养价值及氮平衡,一、蛋白质生理功用 二、蛋白质的营养价值与必需氨基酸 三、氮平衡及最低生理需求量,一、蛋白质生理功用,1、维持细胞生长、发育、更新和修复

2、 2、催化功能 酶 3、免疫功能 抗体 4、调节功能 激素 5、组成重要化合物 脂蛋白、糖蛋白等 6、供能：1克蛋白质 4千卡能量 7、其水解产物氨基酸 参与重要生理作用,第一节 蛋白质的营养价值及氮平衡,二、蛋白质的营养价值与必需氨基酸,衡量蛋白质的营养价值高、低（优、劣）标准： 含量多少和种类多少？ 是否与人体蛋白质组分相近？ 人体有8种必需氨基酸：Phe、Met、Trp、Lys、The、Val、Leu、Ile. Arg. His. 在体内只合成少量，也有人将之划为必需氨基酸。,第一节 蛋白质的营养价值及氮平衡,蛋白质的互补作用：采用混合食用蛋白质，使氨基酸种类和含量更接近人类，而提高蛋白

3、质的生理价值的现象。 例：采用小麦：小米：牛肉：大豆 = 39：13：26：22 混合饲料喂大鼠，测其生理价值是89，远高于单独食用的生理价值。,三、氮平衡及最低生理需求,氮平衡： 机体摄入蛋白质（氮）量 机体排出蛋白质（氮）量 正氮平衡： 负氮平衡： 蛋白质含氮量：16 %，即：1 克 N = 6.25 克蛋白质， 机体排出蛋白质（N）量约 5 克， 故成人每日需食入 3050 克蛋白质才能维持氮平衡，营养学上称之为 最低生理需求量。,动态平衡,第一节 蛋白质的营养价值及氮平衡,第二节 蛋白质的消化、吸收与腐败作用,一、消化,二、吸收,三、腐败作用,四、氨基酸代谢概况,一、蛋白质的消化（蛋白

4、质降解） P302,1、胃部消化,食物,胃,促进胃分泌胃泌素,刺激胃中壁细胞分泌盐酸,主细胞,胃蛋白酶原,松散,分泌,自身催化,胃蛋白酶,N-端42个氨基酸的肽段脱落,可水解Phe、Trp、Tyr、Leu、 Glu等肽键,食物蛋白质 （大分子）,多肽（小分子）,第二节 蛋白质的消化、吸收与腐败作用,一、蛋白质的消化,2、小肠消化,胃液及蛋白质消化产物多肽等,小肠,胃酸,H2CO3,肠促胰液肽,血液,胰腺,食物中的氨基酸 及游离氨基酸,十二脂肠分泌蛋白酶原,降低小肠酸性（pH升高）,刺激,第二节 蛋白质的消化、吸收与腐败作用,二、蛋白质的吸收,吸收形式：游离氨基酸、二肽；小肠C吸收 吸收机制：耗

5、能需Na+的主动转运： Na+K+ATP酶（Na+泵）作用。,第二节 蛋白质的消化、吸收与腐败作用,三、蛋白质的腐败作用,未被消化吸收的蛋白质及氨基酸在大肠下部受细菌作用，产生胺类、酚类、吲哚及H2S、NH3等产物。 作用方式： 1、脱羧基、脱氨基作用： 2、氧化还原及水解等: Ala 乙胺+ CO2， Ala 丙酮酸 + NH3 鸟氨酸 腐胺+ CO2 , Lys 尸胺, Tyr 酪胺+ CO2 Trp 吲哚， Cys H2S 酚类 + NH3,第二节 蛋白质的消化、吸收与腐败作用,消化吸收,合成,分解,肾,合成,外源：食物prot 内源：自身合成非必需氨基酸 组织prot(酶等) 脱羧基

6、脱氨基作用 排出 NH3 胺类 CO2 酮酸 糖类 尿素 TCA 酮体,四、氨基酸代谢概况,体内氨基酸代谢库,非蛋白含氮化合物 (嘌呤,嘧啶,胆碱,肌酸等),(鸟氨酸循环),第二节 蛋白质的消化、吸收与腐败作用,第三节 氨基酸的分解代谢 P303,一、脱氨基作用,二、脱酰胺基作用,三、转氨基作用,四、联合脱氨基作用,（二）非氧化脱氨基作用,（一）氧化脱氨基作用,五、脱羧基作用,（一）氧化脱氨基作用P306-307,一、脱氨基作用,氨基酸氧化酶,催化氧化脱氨基作用的酶主要有： 1、L氨基酸氧化酶（二种类型）： 一类以FAD为辅基，一类以FMN为 辅基 2、D氨基酸氧化酶：以FAD为辅基，催化DA

7、A氧化脱氨基。 3、氧化专一氨基酸的酶： （1）甘氨酸氧化酶（FAD） （2）D天冬氨酸氧化酶（FAD） （3）L谷氨酸脱氢酶（NAD+或NADP+）：不需氧脱氢酶,（反应包括 脱氢、 水解 二个步骤）,（一）氧化脱氨基作用,一、脱氨基作用,（1） 甘氨酸氧化酶（FAD）：,（2）D天冬氨酸氧化酶（FAD）,（3）L谷氨酸脱氢酶（NAD+或NADP+）：不需氧脱氢酶,（一）氧化脱氨基作用,一、脱氨基作用,谷氨酸脱氢酶 味精（谷氨酸钠盐）生产：酮戊二酸 谷氨酸 NH3,L谷氨酸脱氢酶催化的反应特点： （A）该酶分布广、活性强，真核C中多存在于线粒体基质内。 （B）不直接需氧，以NAD+或NADP

8、+为辅酶。 （C）可逆反应，平衡点的移动决定于产物：NADH（或NADPH） 呼吸链,主要作用是催化谷氨酸脱 2H 脱 NH3 合成尿素,（D） 此酶为 别 构 酶，分子量：336000，含6个相同的亚基。 （-） （+） ATP、GTP、NADH ， ADP、GDP,（二）非氧化脱氨基作用,一、脱氨基作用,大多在微生物C 内进行,1、还原脱氨基作用,2、水解脱氨基作用,3、脱水脱氨基作用,4、脱硫氢基脱氨基作用,5、氧化还原脱氨基作用,（二）非氧化脱氨基作用,一、脱氨基作用,1、还原脱氨基作用,2、水解脱氨基作用,（二）非氧化脱氨基作用,一、脱氨基作用,3、脱水脱氨基作用,4、脱硫氢基脱氨基

9、作用,分子重排,分子重排,（二）非氧化脱氨基作用,一、脱氨基作用,5、氧化还原脱氨基作用：,二、脱酰胺基作用,三、转氨基作用,（一）概念,（二）转氨酶（氨基移换酶）及辅基（磷酸吡哆醛）,（三）作用机制,P303-05,（一）概念,三、转氨基作用,指- 氨基酸和酮酸之间在酶催化下的氨基转移作用,- 氨基酸1,- 酮酸1,例：,转氨酶,- 酮酸2,- 氨基酸2,用15NH2标记实验证明，除Gly、Lys、The、Pro等氨基酸外，其余氨基酸均能进行转氨反应。不同氨基酸与- 酮戊二酸的转氨作用在氨基酸分解代谢中占有重要地位。,（二）转氨酶（氨基移换酶）及辅基（磷酸吡哆醛）,三、转氨基作用,例： 谷丙

10、转氨酶（GPT）：主要存在肝C内， 谷草转氨酶（GOT）：主要存在心肌C内， 若肝C或心肌C损伤发炎，可使血清GPT或GOT 升高,特点(体现在5个方面)：,1、种类多、分布广，至今已发现50多种,2、大多需- 酮戊二酸为氨基受体，以L-谷氨酸与- 酮戊二酸转氨体系最为重要。,4、 动物和高等植物的转氨酶一般催化： L-AA 和 - 酮酸 之间的转氨作用。,3、反应可逆，平衡常数约为1，是体内合成非必需氨基酸的重要途径。,5 、辅基磷酸吡哆醛与酶蛋白以牢固的共价键形式结合： 醛亚胺= NH2Lys 酶 （P 305 图30-3）,（三）作用机制,三、转氨基作用,当加入氨基酸底物时，底物替代酶L

11、ys NH2 与磷酸吡哆醛相连，形成磷酸吡哆醛亚胺。（P 224 图16-2）,- 酮酸 + （PNH2 ）磷酸吡哆胺 酮亚胺,四、联合脱氨基作用,通过联合转氨基作用（转氨酶）和氧化脱氨基作用（L-谷氨酸脱氢酶）实现,联合脱氨基作用主要有二种方式：,（一）- 酮戊二酸L-谷氨酸-转氨体系,（二）嘌呤核苷酸循环,P307,（一）- 酮戊二酸-L-谷氨酸-转氨体系,四、联合脱氨基作用,上述参与联合脱氨基作用的转氨体系广泛存在机体内,反应要点： 1、NH3的根本来源是参加反应的第一个氨基酸NH2 ，- 酮戊二酸和谷氨酸只起传递氨基的作用； 2、可逆过程，故也是体内合成非必需氨基酸的重要途径； 3、生

12、成的NADH（或NADPH）可进入呼吸链氧化磷酸化产生3ATP。,（二）嘌呤核苷酸循环,四、联合脱氨基作用,此种联合脱氨基作用是存在于骨骼肌、心肌等组织C中另一种脱氨基方式,嘌呤核苷酸循环是如何进行的呢？,（二）嘌呤核苷酸循环,四、联合脱氨基作用,草酰乙酸,苹果酸,Glu,-KG,（二）嘌呤核苷酸循环,四、联合脱氨基作用,（二）嘌呤核苷酸循环,四、联合脱氨基作用,1、此循环起始物是天冬氨酸，生成物是延胡索酸和NH3 2、IMP和AMP在此循环中起传递氨基的作用，类似- 酮戊二酸和 谷氨酸的作用。 3、延胡索酸可加水转变成苹果酸，脱氢生成草酰乙酸，再接受谷氨酸的氨基即可生成天冬氨酸,反应要点,五

13、、脱羧基作用,AA CO2 + 胺类 醛+ NH3,胺氧化酶,几种氨基酸脱羧基产物的生理功能,几种氨基酸脱羧基产物的生理功能,CO2,1、His,组胺（组织胺）可 血压， 胃液分泌,His脱羧酶（可不需辅酶）,酪胺（ 血压）,4、Trp,2、 Tyr,Tyr脱羧酶,CO2,3、LGlu,-氨基丁酸（抑制性神经递质）,Glu脱羧酶,色胺（若Trp先羟化再脱羧，则生成5羟色胺）,Trp脱羧酶,CO2,CO2,(神经递质）(5 HT),第四节 氨基酸的氨基氮及碳骨架的进一步代谢,一、氨基氮的排泄,二、AA碳骨架的进一步代谢,三、生糖氨基酸和生酮氨基酸,一、氨基氮的排泄,第四节 氨基酸的氨基氮及碳骨架

14、的进一步代谢,实验表明，给家兔注射NH4Cl使血NH3 大于5mg %，兔即死亡。若人体血NH3 大于5mg %时，亦可导致氨中毒（例肝昏迷）。NH3 脑，脑C线粒体内可进行以下反应：,结果使脑C中- 酮戊二酸 ，TCA速度 ，脑ATP生成 ，导致脑功能障碍 昏迷。,（一）排泄形式 （二）NH3的转运 （三）尿素形成（鸟氨酸循环）,（一）排泄形式,第四节 氨基酸的氨基氮及碳骨架的进一步代谢之一、氨基氮的排泄,NH3有毒性，如何由组织C转运 血 肾？,1、排氨（NH3）动物：水生或海洋动物等； （肾） 2、排尿酸动物：鸟类及爬虫类等，将NH3 固体尿酸 排出 3、排尿素动物：陆生动物等，将 NH3 尿素 排出,（二）NH3的转运 P309,第四节 氨基酸的氨基氮及碳骨架的进一步代谢之一、氨基氮的排泄,1、通过谷氨酰胺进行,2、通过葡萄糖 丙氨酸循环进行,谷氨酰胺是一个中性无毒物，其作用体现在三个方面：,NH3 在血液中的运输形式 NH3 在组织C中的解毒形式 NH3 在体内的储存形式 (可用于合成其它含氮物),谷氨酰