第八章氨基酸代谢.ppt
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1、第八章 氨基酸代谢,王丽影,1. 蛋白质的营养价值 2. 蛋白质的消化、吸收与腐败 3. 氨基酸的一般代谢 4. 氨的代谢 5. 个别氨基酸代谢,概论,蛋白质的三大生理功能?,1 蛋白质的营养价值,一细胞的构建成份: 肌体的生长 组织蛋白质的更新 创伤的修复,二功能执行者 酶的催化作用 激素的信息传递 抗体的免疫性 转化成其他活性物质 调节蛋白、胺类、神经递质、嘌呤、嘧啶等,三能源: 17 .19 kJ/克蛋白质 次要作用,氮平衡(nitrogen balance): 机体摄入氮 机体排出氮,总氮平衡: 正氮平衡: 负氮平衡:,机体摄入氮 = 机体排出氮 机体摄入氮 机体排出氮 机体摄入氮 机
2、体排出氮,总氮平衡的要求: 蛋白质最低需要量:3050克/日 营养学会推荐量: 80克/日,蛋白质的营养价值: nutrition value of protein 营养必需氨基酸 (essential amino acid): 机体不能合成的,必须由体外摄取的氨基酸。 Thr,Val,Trp,Lys, Phe,Met,Leu,Ile, 非必需氨基酸(non-essential amino acid): 体内可以利用其他物质来合成的 氨基酸。 半必需氨基酸: 体内虽然能合成,但量不足以供体 内所需;或以必需氨基酸为原料。 His,Arg,Tyr,Cys,2 蛋白质的消化、吸收与腐败,食物,淀粉
3、 脂肪 蛋白质,一. 蛋白质的消化,2 蛋白质的消化、吸收与腐败,蛋白水解酶原的激活过程:,pepsinogen,pepsin,trypsinogen,trypsin,chymotrypsinogen,chymotrypsin,自身激活autocatalysis,自身激活autocatalysis,2 蛋白质的消化、吸收与腐败,消化部位:胃、肠(为主) 1. 胃:胃蛋白酶(pepsin) 胃蛋白酶原 胃蛋白酶 + 6肽,(1) 最适 pH 1.5 2.5 (2)水解芳香族氨基酸及亮氨酸的羧基端 (3)凝乳作用 酪蛋白 副酪蛋白 Ca复合物,2 蛋白质的消化、吸收与腐败,2. 肠: (1)胰液中
4、蛋白酶消化 内肽酶:胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶,弹性蛋白酶 外肽酶:羧基肽酶A、B 最适 pH 为 7.0 左右 均以酶原方式分泌,以一定方式激活 各有专一性,2 蛋白质的消化、吸收与腐败,酶原激活:瀑布式 肠粘膜细胞,胆汁酸,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 羧基肽酶原A、B 羧基肽酶A、B,2 蛋白质的消化、吸收与腐败,蛋白水解酶的专一性,酶 专 一 性 胃蛋白酶 R3=色、苯丙、丙、酪、甲硫、亮 R4=任何氨基酸 胰蛋白酶 R3=精、赖 R4=任何氨基酸 胰凝乳蛋白酶 R3=苯丙、酪、色 R4=任何氨基酸 弹性蛋白酶 R3=脂肪族氨基酸 R
5、4=任何氨基酸 氨基肽酶 R1=任何氨基酸 R2=除脯氨酸外 羧基肽酶A R5=任何氨基酸 R6=除精、赖、脯氨酸外 羧基肽酶B R5=任何氨基酸 R6=精、赖,H2N-CH-C-NH-CH-NH-CH-C-NH-CH-NH-CH-C-NH-CH-COOH,O,O,O,R1,R2,R3,R4,R5,R6,氨基肽酶 内肽酶 羧基肽酶,2 蛋白质的消化、吸收与腐败,胰酶 蛋白质 氨基酸(1/3) + 寡肽(2/3),(2) 肠粘膜细胞的消化 刷状缘:寡肽酶 氨基肽酶 二肽酶 三肽酶,氨基酸入血,2 蛋白质的消化、吸收与腐败,二 . 吸收 主要在小肠,是耗能的主动吸收 (1)氨基酸载体的转运 存在于
6、小肠粘膜细胞、肾小管细胞、肌肉细胞等 形成氨基酸-载体-Na+三联复合物 可分为: 中性 主要,快速,对各氨基酸亲和力不同 碱性 Arg,Lys,Orn,Leu(少),慢速 酸性 Asp,Glu,慢速 特殊 Pro,OHPro,Gly,慢速 同一载体上不同氨基酸之间有竞争,2 蛋白质的消化、吸收与腐败,(2)-谷氨酰基循环 - glutamyl cycle,GT,2 蛋白质的消化、吸收与腐败,(3)肽的吸收 二肽和三肽的转运系统 耗能 先于氨基酸,2 蛋白质的消化、吸收与腐败,未消化蛋白质 H R-C-COOH NH2 未吸收的消化产物,三 . 腐败(putrefaction),细菌,2 蛋白
7、质的消化、吸收与腐败,(1)脱羧生成胺 His histamine 组胺 Phe phenylacetamine 苯乙胺 Trp tryptamine 色胺 Tyr tyramine 酪胺 Orn petresin 腐胺 Lys cadaveine 尸胺,2 蛋白质的消化、吸收与腐败,胺类 入肝(单胺氧化酶或 二胺氧化酶) -羟化 胺类 假神经递质 相应的醛 (苯乙醇胺、 -羟酪胺) 相应的酸 解毒,门静脉吸收,2 蛋白质的消化、吸收与腐败,肝病时, 芳香族氨基酸脑, Phe 抑制儿茶酚胺的合成 Ty r Tyr羟化酶 多巴 多巴胺 去甲肾上腺素 肾上腺素,Ty r酪胺 -羟酪胺 Phe 苯乙
8、醇胺 Trp 5-羟色胺(抑制性),2 蛋白质的消化、吸收与腐败,(2)脱氨生成氨 RCH(NH2)COOH RCH2COOH+NH3 NH3 C=O 2NH3+CO2 NH3 NH3 重吸收入肝 NH3 NH4+,氨有毒性,NH3 比 NH4+易吸收,降低肠道 pH,可减少 NH3 的吸收。,2 蛋白质的消化、吸收与腐败,(3)其他有害物质的生成 Tyr 酚,甲酚 Trp 吲哚(indole),甲基吲哚(shetol) Met & Cys CH3SH,H2S,CH4 大部分排泄 少量重吸收 由肝转化解毒,3 氨基酸的一般代谢,体内蛋白质 氨基酸,半寿期(t 1/2) :蛋白质降低其浓度之一半
9、所需时间,表示 蛋白质的寿命。 蛋白质的降解方式: 溶酶体:不依赖ATP,外源性蛋白质、膜蛋白、长寿命蛋白 胞液:依赖ATP和泛素,异常蛋白、短寿命蛋白 泛素(Ubiquitin ): 广泛存在于各真核生物中,是一个含 76 个氨基酸的小分子蛋白质,可与被降解蛋白质形成极大之复合物而完成其降解作用。,Ubiquitin: The Ubiquitin Cycle :,3 氨基酸的一般代谢,外源性氨基酸: 从食物吸收而来的氨基酸 内源性氨基酸: 组织蛋白质降解而来的氨基酸 氨基酸代谢库(metabolic pool): 外源性氨基酸和内源性氨基酸的总称。这些氨基酸分布于体内各处,参与代谢。氨基酸代
10、谢库以游离氨基酸重量计算。,肌肉氨基酸: 50 % 肝氨基酸: 10 % 肾氨基酸: 4 % 血浆氨基酸:16%, 氨基酸在体内 的运输形式,3 氨基酸的一般代谢,3 氨基酸的一般代谢,氨基酸代谢库,氨基酸的来源和去路:,氨基酸在体内的正常代谢对于维持 机体的正常生理功能是十分重要的,氨 基酸代谢通路中任何酶的活性异常均会 导致严重疾病,甚至是致死性的。 目 前 已 发 现100 多 种 先 天 性 氨 基 酸 代 谢 紊 乱 引 起 的 分 子 疾 病。,3 氨基酸的一般代谢,3 氨基酸的一般代谢,一氨基酸的脱氨基作用 二 酮酸的代谢,3 氨基酸的一般代谢,一氨基酸的脱氨基作用 最主要的反应
11、 存在于大多数组织中 有多种方式:氧化脱氨基 转氨基 联合脱氨基(为主) 非氧化脱氨基,3 氨基酸的一般代谢,(一)转氨基作用 一个氨基酸的氨基被转移到另一种酮基上,生成相应的酮酸和氨基酸。 由氨基转移酶(转氨酶)催化。,Lys、Pro、OHPro 不参与此 反应,3 氨基酸的一般代谢,1. 转氨酶 体内存在多种转氨酶,以L-谷氨酸与酮酸的转氨酶最为重要。如:谷丙转氨酶(GPT)和谷草转氨酶(GOT),3 氨基酸的一般代谢,2. 转氨基作用的机制,维生素B6的磷酸酯磷酸吡哆醛(PLP)是所有转氨酶的辅酶,在转氨酶的底物不存在时,PLP的醛基和酶活性位点赖氨酸的-氨基形成共价Schiff-bas
12、e连接。氨基酸底物存在时,氨基酸的-氨基与PLP的醛基形成新的Schiff-base连接。,磷酸吡哆醛(PLP),转氨基作用 PLP和-氨基酸底物形成Schiff-base共价连接,PLP-氨基酸中间产物aldimine经过一系 列过程生成-酮酸和PMP,上述反应完成了转氨基作用的一半 ,即: AA1 E-PLP -Keto acid1 E-PMP 另一半反应由上述反应的逆反应构成,即: -Keto acid2 E-PMP AA2 E-PLP 此时,转氨基作用完成,即: AA1 -Keto acid2 AA2 -Keto acid1,转氨基作用,3 氨基酸的一般代谢,(二) L-谷氨酸氧化脱氨
13、基作用 部位:肝,肾,脑 方式:不需氧脱氢 酶: L-谷氨酸脱氢酶,此酶是别构酶,受能荷调节 反应: NH2 NH O CH-COOH C-COOH C-COOH + NH3 (CH2)2-COOH (CH2)2-COOH (CH2)2-COOH L-谷氨酸 酮戊二酸 意义:此反应使氨基酸氧化供能的速率受ATP/ADP、 GTP/GDP 的反馈调节,NAD+ NADH + H+,+H2O -H2O,第三节 氨基酸的一般代谢,(三) 联合脱氨基作用 肝、肾、脑中: 氨基酸 酮戊二酸 NH3 + NADH+H+ 酮酸 谷氨酸 H2O + NAD+,转氨酶,L-谷氨酸脱氢酶,(三) 联合脱氨基作用,
14、3 氨基酸的一般代谢,(三) 联合脱氨基作用 骨骼肌、心肌: L-谷氨酸脱氢酶活性 嘌呤核苷酸循环 purine nucleoeide cycle,嘌呤核苷酸循环,转氨酶,GOT,3 氨基酸的一般代谢,二 酮酸( ketoacid)的代谢 O C-COOH R,经氨基化生成非必需氨基酸,3 氨基酸的一般代谢,生糖氨基酸:可在体内转变成葡萄糖的氨基酸 生酮氨基酸:可在体内转变成酮体的氨基酸 生糖兼生酮氨基酸:二者皆可转变的氨基酸 类别 氨基酸 生糖氨基酸 Gly、Ser、Val、His、Arg、Cys、Pro、OHPro、 Ala、Glu、Gln、Asp、Asn、Met 生酮氨基酸 Leu、Ly
15、s 生糖兼生酮氨基酸 Ile、Phe、Tyr、Thr、Trp glycogenic amino acid ketogenic amino acid glycogenic and ketogenic amino acid,3 氨基酸的一般代谢,三大营养物质的相互转化 糖 脂肪 蛋白质,氨基酸、糖、脂肪代谢的联系,4 氨的代谢,一. 体内氨的来源,NH3,肠道重吸收,氨有毒性,正常血氨浓度0.60mol/L 体内氨的来源、转运、去路受到多种因素的调节,以保持血氨处于动态平衡,4 氨的代谢,体内各环节所产氨主要通过肝脏合成尿素而解毒。肝功能衰竭患者肝脏解毒功能降低,血氨升高,通过血脑屏障入脑,引起脑
16、功能障碍,为肝性脑病的原因之 一。,4 氨的代谢,二. 氨的转运 (一)Ala-G循环 alanine-glucose cycle,肌肉 蛋白质 G 氨基酸 NH3 Pyr Glu KG Ala,G 尿素 NH3 Pyr Glu Ala KG,G,Ala,转氨酶,转氨酶,尿素循环,肌肉 血液 肝,4 氨的代谢,Ala-G循环:,进食后4小时 ,来自食物的氨基酸血液,血 浆氨基酸浓度达峰值。,支链氨基酸(Val、Leu、Ile) 肌肉 NH3 Pyr Ala,脱氨,4 氨的代谢,空腹时, 肌肉输出: Ala 碳链来自G Glu 碳链来自KG、支链氨基酸,意义: (1) 以无毒的Ala 形式输出N
17、H3 肝 尿素 (2) 肌肉中Ala 肝 糖,再为肌肉提供G (3) 饥饿时,肌肉以Ala、 Glu形式输出成糖物质,4 氨的代谢,(二)谷氨酰胺的运氨作用,部位:脑、肌肉 作用:将氨运至 肝、肾 酶:谷氨酰胺合成酶、谷氨酰胺酶 反应:不可逆,耗能 Glu Gln 血液 Gln Glu,NH3,NH3,脑、肌肉,肝、肾,4 氨的代谢,谷氨酰胺 氨的解毒形式 氨的运输形式 氨的储存形式 在脑中固定氨 天冬酰胺的合成原料,4 氨的代谢,水生动物中过多的NH4+直接排泌出体外 鸟类和爬行动物体内NH4转变成尿酸解毒 大多数脊椎动物是通过鸟氨酸循环把NH4+转变成尿素而解毒 。 鸟氨酸循环由Hans
18、Krebs和Kurt Henseleit在1932年提出,早于三羧酸循环被阐明5年,是第一个被发现的代谢通路。,4 氨的代谢,4 氨的代谢,三、尿素的生成,历史:(1)Krebs,1932年发现 肝切片 + NH4+ +HCO3- 尿素 (饥饿时不行) Arginine、Ornithine、Citrulline可加速,但本身量不变 (2)肝中有 精氨酸酶,催化: Arg 尿素 + Orn (3)根据Arg、Orn、Cit这三种氨基酸的结构推测出 一个循环,尿素循环urea cycle 鸟氨酸循环 Ornithine cycle,4 氨的代谢,1. 过程: 氨基甲酰磷酸的合成 瓜氨酸的合成 精氨
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