第八章蛋白质酶促降解及氨基酸代谢.ppt

,第九章 蛋白质酶促降解 及氨基酸代谢,水解,胞外酶,氨基酸,吸收入,作为氮源和能源进行代谢,蛋白质不能储备,外源蛋白质,第一节 蛋白质的酶促降解,一、蛋白质的营养作用 (1)维持组织的生长、更新和修复 (2)合成生物活性物质，如酶、激素、抗体、 神经递质等。 (3)氧化供能 (17KJ/g pr),二、蛋白质的需要量和营养价值,*总氮平衡：摄入氮=排出氮 （蛋白质分解与合成处于平衡）如成人,*正氮平衡：摄入氮排出氮 （蛋白质合成量多于分解量）如儿童、孕妇、 病后恢复期,*负氮平衡：摄入氮排出氮 （蛋白质分解量多于合成量）如饥饿、消耗 性疾病,（一）氮平衡,每天最低分解量20g/d； 成人每日最低需要量约为30-50g/d； 营养学会推荐成人每天的需要量为80g/d。,（二）生理需要量,评价蛋白质的营养价值的依据是食物中蛋白质的必需氨基酸的质和量的多少。,（三）蛋白质的营养价值：,必需氨基酸：,？,营养价值较低的蛋白质混合食用，其必需氨基酸可以互相补充，提高营养价值，称为蛋白质的互补作用。,谷类蛋白：Lys较少，Trp较多； 豆类蛋白：Lys较多，Trp较少； 素什锦:豆制品、蘑菇、木耳、花生、杏仁； 腊八粥:大米、小米、红豆、绿豆、栗子、花生、枣等.,蛋白质的互补作用：,三、蛋白质的消化、吸收,（一）胃中的消化 1、HCl的作用 胃酸使蛋白变性，有利于蛋白酶发挥作用。 2、胃蛋白酶：以胃蛋白酶原形式分泌，在 H+ 条件下被激活成为胃蛋白酶。,（二）小肠中的消化：,内肽酶: 水解蛋白质内部肽键 胰蛋白酶,糜蛋白酶,弹性蛋白酶 外肽酶:（从肽键两端开始水解） 羧基肽酶 A和 羧基肽酶 B 氨基肽酶,蛋白水解酶作用示意图,氨基肽酶,内肽酶,羧基肽酶,氨基酸 +,氨基酸,二肽酶,氨基酸进入组织细胞的需钠主动转运机制,ADP+Pi,ATP,K+,K+,Na+,Na+,外,膜,内,蛋白质的吸收,第二节 氨基酸的一般代谢,氨 基 酸 代 谢 库,氨基酸代谢概况,一、氨基酸的脱氨基作用,氨基酸主要通过三种方式脱氨基: 氧化脱氨基 转氨基作用 联合脱氨基,1、概念：氨基酸在酶的催化下脱去氨基生成相应的-酮酸的过程称为氧化脱氨基作用。氨基酸的氧化脱氨基反应由L-氨基酸氧化酶、L-谷氨酸脱氢酶和D-氨基酸氧化酶所催化。,（一）氧化脱氨基,是一种需氧脱氢酶，以FAD或FMN为辅基，脱下的氢原子交给O2，生成H2O2。该酶活性不高，在各组织器官中分布局限，因此作用不大。,1. L-氨基酸氧化酶,O2：氨：-酮酸=1：2：2,是一种不需氧脱氢酶，以NAD+或NADP+为辅酶。该酶活性高，分布广泛，因而作用较大。该酶属于变构酶，其活性受ATP，GTP的抑制，受ADP，GDP的激活。,2.L-谷氨酸脱氢酶,转氨酶 （辅酶：磷酸吡哆醛）,在转氨酶催化，将-氨基酸的氨基转移到-酮酸上，生成相应的-氨基酸和相应的-酮酸。这种作用称为转氨基作用或氨基移换作用。,（二）. 转氨基作用,转氨酶(transaminase)以磷酸吡哆醛(胺)为辅酶。, 谷丙转氨酶（GPT），肝脏中活性较高；, 谷草转氨酶（GOT），心肌中活性较高；,谷丙转氨酶（GPT）,谷草转氨酶 (GOT),肝细胞中转氨酶活力比其他组织高出许多， 是血液的100倍 抽血化验若转氨酶比正常水平偏高则有可能：肝组织受损破裂 结合乙肝抗原等指标进一步确定原因,查肝功抽血化验转氨酶指数,（三）联合脱氨基作用-主要作用,1）、转氨酶与L-谷氨酸脱氢酶作用相偶联,2）、转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联,类型,概念,转氨酶,-酮戊二酸,+ NAD+,谷氨酸脱氢酶,+ NADH+H+,氨基酸,-酮酸,谷氨酸,1.转氨酶与L-谷氨酸脱氢酶作用相偶联,2.转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联,这是存在于骨骼肌、心肌、肝脏、脑组织中的一种特殊的联合脱氨基作用方式。 在这些组织中，由于谷氨酸脱氢酶的活性较低，而腺苷酸脱氨酶的活性较高，故采用此方式进行脱氨基。,腺苷酸琥珀酸,草酰乙酸,嘌呤核苷酸循环,NH3,天冬氨酸,次黄嘌呤 核苷酸,H2O,NH3,H2O,苹果酸,谷-草转氨酶,反应物,二、氨基酸的脱羧基作用,1、概念,3、脱羧作用 脱羧酶（辅酶为磷酸吡哆醛/胺） Glu氨基丁酸（GABA）抑制性神经递质 His组胺 血管舒张剂、胃酸刺激剂 Trp5羟色胺抑制性神经递质、血管收缩剂 cys牛磺酸 结合胆汁酸组分 orn多胺(腐胺、精脒、精胺)细胞生长调节剂,三、氨基酸分解产物的代谢,R-CH-NH3+,COO-,脱氨基作用,R-C=O,COO-,糖代谢、合成Aa、转化成糖、脂肪,NH4+,水生动物：直接排氨,鸟类、陆生爬虫类：排尿酸,两栖类、哺乳动物、人：排尿素,脱羧基作用,胺类化合物：在酶催化下生成其他物质,CO2：由肺呼出,一、氨的代谢转变：,1.合成尿素排出（主）, 尿素合成的主要器官：肝脏,尿素合成机制：尿素循环或鸟氨酸循环 1932年Hans Krebs提出尿素循环(urea cycle),、 尿素的生成,瓜氨酸,2分子氨与1分子 CO2结合生成1分 子尿素及1分子水,鸟氨酸循环的详细步骤,CO2 + NH3 + H2O,氨基甲酰 磷酸合成酶,2ADP+Pi,第一阶段： 氨基甲酰磷酸的合成（线粒体）,2ATP,鸟氨酸,瓜氨酸,+Pi,+,尿素中第一个N原子的获取：NH3; 2分子ATP水解,*天冬氨酸,精氨酸代琥珀酸,第二阶段： 瓜氨酸 精氨酸 （胞液）,精氨酸,第二阶段： 精氨酸 尿素（胞液）,NH3 + CO2 + H2O,氨基甲酰磷酸,精氨酸代琥珀酸,瓜氨酸,天冬氨酸,-酮戊二酸,线粒体,胞液,鸟氨酸循的全过程,尿素合成小结,主要器官：肝脏, CO2 2NH3（其中1分子来自于天冬氨酸*） 3分子ATP，4个高能磷酸键,生理意义：体内氨的主要去路, 解氨毒的重要途径。,总反应方程式：,原料：合成1分子尿素需：,2NH3 + CO2 + 3ATP + H2O,限速酶：精氨酸代琥珀酸合成酶,氨在血液中的运输形式：丙氨酸-葡萄糖循环 意义：使肌肉的氨以无毒的丙氨酸形式运输到肝,高血氨症与肝昏迷,* 血氨正常参考值：5.54-65mol/L,*引起高血氨症主要原因： 肝功能严重损伤，尿素合成障碍,肝昏迷的机制 血氨升高NH3进入脑脑将氨转化为Gln, 使Glu量降低中脑将酮戊二酸转变为Glu，补充Glu，使酮戊二酸的量降低三羧酸循环不能正常进行ATP生成下降脑内供能不足昏迷,先天性的高氨血症是由于尿素循环中酶的遗传性缺陷引起的。尿素循环过程中任何一步的完全阻断都可能是致死性的，因此这些婴儿往往一出生就会昏迷甚至不久后就死亡。而这些酶的部分缺陷则可以引起精神障碍、昏睡和中枢性的呕吐。,先天性高氨血症,水生生物直接扩散脱氨（NH3）,哺乳、两栖动物排尿素,直接排氨，不消耗能量；排氨形式越复杂、越耗能,？,体内水循环迅速，NH3浓度低，扩散流失快，毒性小。,？,体内水循环较慢，NH3浓度较高，需要消耗能量使其转化为较简单，低毒的尿素形式。,2、氨的排泄,鸟类、爬虫排尿酸,均来自转氨,不溶于水 毒性很小 需更多能量,为什么这类生物如此排氨？,水循环太慢，保留水分同时不中毒，付出高能量代价。,高等植物，以Gln/Asn形式储存氨，不排氨。,3.酰胺的合成,Gln的形成及代谢,动物的脑、肝脏、肌肉等组织的Gln合成酶催化Glu作用生成Gln,Asn的形成及代谢,植物体的储氨机制，Asn合成酶催化Asp作用生成Asn,4. 合成嘧啶环,谷氨酰胺的运氨作用,L-谷氨酸,谷氨酰胺,(脑、肌肉),(肝、肾),尿素、铵盐等,临床上用谷氨酸盐 降低血氨,生糖氨基酸：甘、丝、丙等多种氨基酸,生酮氨基酸：亮、赖、苯丙、色、酪,生酮兼生糖氨基酸：苯丙、酪,二、-酮酸的代谢,2. 经三羧酸循环氧化供能,1. 经氨基化生成非必需氨基酸,3. 转变为糖及脂类,碳骨架的氧化,乙酰乙酰CoA,苯丙氨酸 酪氨酸 亮氨酸 赖氨酸 色氨酸,丙氨酸 苏氨酸 甘氨酸 丝氨酸 半胱氨酸,丙酮酸,精氨酸 组氨酸 谷氨酰胺 脯氨酸,谷氨酸,异亮氨酸 甲硫氨酸 缬氨酸,苯丙氨酸 酪氨酸,天冬酰胺 谷氨酰胺,氨基酸生糖及生酮性质的分类 - 类别 氨基酸 - 生糖氨基酸 甘、丝、缬、精、半胱、脯、羟脯、丙、 组、谷、谷氨酰胺、天冬、天冬酰胺、蛋 生酮氨基酸 亮、赖 生糖兼生酮氨基酸 异亮、苯丙、酪、苏、色 -,2.种类：* 甲基（-CH3） * 亚甲基（-CH2- 甲烯基） * 次甲基（=CH- 甲炔基） * 甲酰基（-CHO） * 亚氨甲基（-CH=NH）,特点：不能游离存在，以四氢叶酸为载体参与反应。,三、由氨基酸产生的其他重要物质,3、一碳单位的来源: 主要来自于Ser、Gly、His酸和Thr。,存在形式四氢叶酸 功能:传递一碳基团,4.一碳单位的生理功用,* 参与嘌呤、嘧啶核苷酸及蛋氨酸等的合成。,将氨基酸与核苷酸代谢密切相连。,* 一碳单位代谢障碍会影响DNA、蛋白 质的合成，引起巨幼红细胞性贫血。,* 磺胺类药及氨甲喋呤等是通过影响一碳 单位代谢及核苷酸合成而发挥药理作用。,*参与许多物质的甲基化过程。,第三节 氨基酸的合成代谢（自学内容）,