生化课件-氨基酸代谢资料教程

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1、2020/6/30,第8章 氨基酸代谢,1,氨 基 酸 代 谢 Metabolism of Amino Acids,第 八 章,2020/6/30,第8章 氨基酸代谢,2,教学大纲对本章的要求 P78,2020/6/30,第8章 氨基酸代谢,3,蛋白质的生物学功能,营养功能：1.提供氮元素：是人体氮元素最重要来源；2.提供能量：人体每天18%能量由蛋白质提供。,物质运输,催化作用,代谢调控,信号转导,免疫防御,结构与运动,2020/6/30,第8章 氨基酸代谢,4,蛋白质的营养作用 Nutritional Function of Protein,第一节,2020/6/30,第8章 氨基酸代谢,

2、6,高等动植物都不能利用空气中的N2，而只能利用带负电荷的氮。,糖,食物蛋白质,脂肪,N,非营养必需氨基酸,2020/6/30,第8章 氨基酸代谢,7,一、体内蛋白质的代谢状况可用氮平衡描述,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、严重烧伤、大出血、消耗性疾病患者）,氮平衡的意义：间接反映体内蛋白质代谢的慨况。,（一） 氮平衡(nitrogen balance)实验 测定每日摄入食物中和排泄物中的含氮量，间接反映蛋白质在体内的代谢状况，称为氮平衡实验。,2020/6/30,第8章 氨基酸代谢,8,（二） 生理需要

3、量,成人每日最低蛋白质需要量为3050g，我国营养学会推荐成人每日蛋白质需要量为80g。,三、 蛋白质的营养价值,（一） 必需氨基酸(essential amino acid),指体内需要而又不能自身合成，必须由食物供给的氨基酸，共有8种：Val、Ile、Leu、Thr、Met、Lys、Phe、Trp。,其余12种氨基酸体内可以合成，称非必需氨基酸。,2020/6/30,第8章 氨基酸代谢,9,（二） 营养必需氨基酸决定蛋白质的营养价值(nutrition value),食物蛋白质的营养价值：指食物蛋白质在体内的利用率。而食物蛋白质利用率的高低取决于必需氨基酸的数量、种类和比例。,（三） 食物

4、蛋白质的互补作用,几种营养价值较低的食物蛋白，经混合食用后，可以提高食物蛋白质营养价值的现象。,2020/6/30,第8章 氨基酸代谢,10,第二节 蛋白质的消化、吸收和腐败,Digestion, Absorption and Putrefaction of Proteins,2020/6/30,第8章 氨基酸代谢,11,一、蛋白质的消化,食物蛋白质,胃、小肠,蛋白水解酶,氨基酸、小肽 （产物）,2020/6/30,第8章 氨基酸代谢,12,消化过程,（一）胃中的消化作用,胃蛋白酶的最适pH为1.52.5，对蛋白质肽键作用特异性差，产物主要为多肽及少量氨基酸。,2020/6/30,第8章 氨基

5、酸代谢,13,（二）小肠中的消化 小肠是蛋白质消化的主要部位。,内肽酶(endopeptidase) 水解蛋白质肽链内部的一些肽键，如胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶。,外肽酶(exopeptidase) 自肽链的末段开始每次水解一个氨基酸残基，如羧基肽酶(A、B)、氨基肽酶。,2020/6/30,第8章 氨基酸代谢,14,2020/6/30,第8章 氨基酸代谢,15,肠液中酶原的激活,可保护胰组织免受蛋白酶的自身消化作用。 保证酶在其特定的部位和环境发挥催化作用。 酶原还可视为酶的贮存形式。,酶原激活的意义,2020/6/30,第8章 氨基酸代谢,16,二、氨基酸的吸收,吸收部位：主要在小肠

6、吸收形式：氨基酸、寡肽、二肽 吸收机制：耗能的主动吸收过程,2020/6/30,第8章 氨基酸代谢,17,（一）氨基酸吸收载体,2020/6/30,第8章 氨基酸代谢,18,（二）-谷氨酰基循环对氨基酸的转运作用,-谷氨酰基循环(-glutamyl cycle)过程：,谷胱甘肽对氨基酸的转运 谷胱甘肽再合成,2020/6/30,第8章 氨基酸代谢,19,半胱氨酰甘氨酸 (Cys-Gly),细胞外,-谷 氨酰 基转 移酶,细胞膜,谷胱甘肽 GSH,细胞内,-谷氨酰基循环过程,氨基酸,2020/6/30,第8章 氨基酸代谢,20,利用肠粘膜细胞上的二肽或三肽的转运体系 此种转运也是耗能的主动吸收过

7、程 吸收作用在小肠近端较强,（三）肽的吸收,2020/6/30,第8章 氨基酸代谢,21,三、 蛋白质在肠中的腐败作用,肠道中没有消化吸收的蛋白质和氨基酸，被细菌分解，而产生的代谢物，这个分解过程称为蛋白质的腐败作用。,腐败作用产生的代谢物大多有害，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。,（一）蛋白质的腐败作用(putrefaction),2020/6/30,第8章 氨基酸代谢,22,（二）胺类(amines)的生成,组氨酸,组胺,赖氨酸,尸胺,色氨酸,色胺,酪氨酸,酪胺,苯丙氨酸,苯乙胺,2020/6/30,第8章 氨基酸代谢,23,假神经递质(false

8、 neurotransmitter),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。,-羟酪胺和苯乙醇胺结构类似儿茶酚胺，它们可取代儿茶酚胺与脑细胞结合，但不能传递神经冲动，使大脑发生异常抑制。严重的引起肝昏迷。,2020/6/30,第8章 氨基酸代谢,24,肝脏,（三） 肠道中氨的生成,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+以胺盐形式排出，可减少氨的吸收，这是酸性灌肠的依据。,血液,尿素,H+,NH4+,排出,2020/6/30,第8章 氨基酸代谢,25,血液,渗透,肠道,肾

9、,排出（20g）,NH2-CO-NH2,肝脏 合成,NH3,(25%)7g,NH2-CO-NH2,脲酶 （大肠杆菌 ）,2NH3+CO2（4g）,肠道吸收,降低肠道pH值，可使血NH3,抑制肠菌， 可使血NH3,（三） 肠道中氨的生成,2020/6/30,第8章 氨基酸代谢,26,（四）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,2020/6/30,第8章 氨基酸代谢,27,（二）蛋白质的半寿期,二、体内蛋白质分解,（一）体内蛋白质的降解,正常成年人，每天约有2%左右的组织蛋白质被更新而降解，释放的氨基酸7580%可以再利用，合成新的蛋白质，余下氨基酸则进入氨基酸代谢池分

10、解或转化成其它物质。,蛋白质浓度下降到一半时所需要的时间，用t1/2表示。 作用：用来表达不同蛋白质的体内代谢速度。,2020/6/30,第8章 氨基酸代谢,28,根据速度分快、中、慢三种：,快速更新：半寿期以秒、分、小时为计量单位；如酶蛋白，尤其是肝细胞中的某些关键酶。,中速更新：以天为计量单位，如，肝、血浆中的蛋白质半寿期约10天；,慢速更新：以月为计量单位，如胶原蛋白，组蛋白等半寿期达6个月。,2020/6/30,第8章 氨基酸代谢,29,不依赖ATP 利用组织蛋白酶(cathepsin)降解外源性蛋白、膜蛋白和长寿命的细胞内蛋白,2.依赖泛素(ubiquitin)的降解过程,1. 溶酶

11、体内降解过程,依赖ATP 降解异常蛋白和短寿命蛋白,（三）蛋白质转换更新(protein turnover),真核生物中蛋白质的降解有两条途径,2020/6/30,第8章 氨基酸代谢,30,泛素,76个氨基酸的小分子蛋白(8.5kD) 普遍存在于真核生物而得名 一级结构高度保守, 泛素化(ubiquitination),泛素选择性与被降解蛋白质形成共价连接，并使其激活。, 蛋白酶体(proteasome)对泛素化蛋白质的降解,泛素介导的蛋白质降解过程,2020/6/30,第8章 氨基酸代谢,31,被降解蛋白质,连接酶,AMP+PPi,HS-E2,泛素化过程,E1：泛素活化酶,E2：泛素携带蛋白

12、,E3：泛素蛋白连接酶,+,HS-E1,ATP,HS-E1,HS-E2,E3,活化酶,携带蛋白,单泛素化蛋白,2020/6/30,第8章 氨基酸代谢,32,泛素,泛素,如基因表达、细胞增殖、炎症反应、诱发癌瘤（促进抑癌蛋白P53降解）,体内蛋白质降解参与多种生理、病理调节作用,连接酶,单泛素化蛋白,被降解蛋白质,被 降 解 蛋 白 质,nHS-E2,E3,聚泛素化蛋白,蛋白酶体,泛素,氨基酸,2020/6/30,第8章 氨基酸代谢,33,蛋白酶体存在于细胞核和胞浆内，主要降解异常蛋白质和短寿蛋白质。,2020/6/30,第8章 氨基酸代谢,34,2020/6/30,第8章 氨基酸代谢,35,泛

13、素介导的蛋白质降解过程：,2020/6/30,第8章 氨基酸代谢,36,第三节 氨基酸的一般代谢,General Metabolism of Amino Acids,2020/6/30,第8章 氨基酸代谢,37,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。,（一） 氨基酸代谢库(metabolic pool),一、氨基酸代谢的概况,2020/6/30,第8章 氨基酸代谢,38,脱羧基作用,脱氨基作用,消化吸收,氨基酸代谢库,食物蛋白质,组织 蛋白质,分解,体内合成氨基酸 (非必需氨基酸),（二） 体

14、内氨基酸代谢概况,-酮酸,酮体,氧化供能,糖,胺 类,氨,尿素,代谢转变,其它含氮化合物 (嘌呤、嘧啶等),合成,铵盐,2020/6/30,第8章 氨基酸代谢,39,二、 氨基酸的转氨及脱氨作用,定义 指氨基酸脱去氨基生成相应-酮酸的过程。,脱氨基方式,转氨基作用 氧化脱氨基 联合脱氨基 非氧化脱氨基,2020/6/30,第8章 氨基酸代谢,40,（一）转氨基作用(transamination),1. 定义 在转氨酶(transaminase)的作用下，某一氨基酸去掉-氨基生成相应的-酮酸，而另一种-酮酸得到此氨基生成相应的氨基酸的过程。,2020/6/30,第8章 氨基酸代谢,41,2. 反

15、应式,3）大多数氨基酸能参与转氨基作用，但赖氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸除外。,1）是可逆反应，平衡点接近1，反应方向符合质量作用定律；,2）可认为是氨的重新分布；,4）氨的转移，转到最后都转到三种重要的-酮酸分子上，即丙酮酸、草酰乙酸和-KG。其中尤以-KG最重要；,5）所有转氨酶的辅酶都是以磷酸吡啶醛或磷酸吡哆胺为辅酶，都是维生素B6的磷酸酯，在反应中可逆传递氨基。,6)重要的转氨酶有两个：GPT和GOT。,2020/6/30,第8章 氨基酸代谢,42,3. 转氨基作用的机制,转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛,2020/6/30,第8章 氨基酸代谢,43,H2O,H2O,2020/6/30,第8章 氨基

16、酸代谢,44,2020/6/30,第8章 氨基酸代谢,45,4. 转氨酶,正常人各组织GOT（ALT）及GPT（AST）活性 (单位/克湿组织),血清转氨酶活性，临床上可作为疾病诊断和预后的指标之一。,2020/6/30,第8章 氨基酸代谢,46,转氨基作用不仅是体内多数氨基酸脱氨基的重要方式，也是机体合成非必需氨基酸的重要途径。,通过此种方式并未产生游离的氨。,5. 转氨基作用的生理意义,2020/6/30,第8章 氨基酸代谢,47,（二）L-谷氨酸氧化脱氨基作用,存在于肝、脑、肾中 辅酶为 NAD+ 或NADP+ GTP、ATP为其抑制剂 GDP、ADP为其激活剂,催化酶： L-谷氨酸脱氢酶,L-谷氨酸,NH3,-酮戊二酸,NAD(P)+,NAD(P)H+H+,H2O,2020/6/30,第8章 氨基酸代谢,48,（三）联合脱氨基作用,两种脱氨基方式