第10章蛋白质水解及氨基酸代谢.ppt

1,第十章 蛋白质的酶促降解 及氨基酸的代谢,蛋白质的水解氨基酸的代谢氨基酸的分解氨基酸的合成,2,3,1.1 蛋白质的功能是构成组织细胞的重要成分；参与组织细胞的更新和修补；参与物质代谢及生理功能的调控；氧化供能；其他功能：如转运、凝血、免疫、记忆、识别等。,第一节 蛋白质的酶促水解,4,氮平衡(nitrogen balance),人体每日须分解一定量的组织蛋白质，并以含氮终产物的形式排出体外。同时，须从食物中摄取一定量的蛋白质，以维持正常生理活动之需。由于食物中的含氮物主要是蛋白质，故可用氮的摄入量来代表蛋白质的摄入量。体内蛋白质的合成与分解处于动态平衡中，故每日氮的摄入量与排出量也维持着动态平衡，这种动态平衡就称为氮平衡(nitrogen balance)。,5,氮平衡有以下几种情况：1氮总平衡：每日摄入氮量与排出氮量大致相等，表示体内蛋白质的合成量与分解量大致相等，称为氮总平衡。此种情况见于正常成人。2氮正平衡：每日摄入氮量大于排出氮量，表明体内蛋白质的合成量大于分解量，称为氮正平衡。此种情况见于儿童、孕妇、病后恢复期。3氮负平衡：每日摄入氮量小于排出氮量，表明体内蛋白质的合成量小于分解量，称为氮负平衡。此种情况见于消耗性疾病患者（结核、肿瘤），饥饿者。,6,7,必需氨基酸一共有八种：赖氨酸（Lys）、色氨酸（Trp）、苯丙氨酸（Phe）、蛋氨酸（Met）、苏氨酸（Thr）、亮氨酸（Leu）、异亮氨酸（Ile）、缬氨酸（Val）。Met Trp Lys Val Ile Leu Phe Thr“假 设 来 借 一 两 本 书”由于酪氨酸在体内需由苯丙氨酸为原料来合成，半胱氨酸必需以蛋氨酸为原料来合成，故这两种氨基酸被称为半必需氨基酸。,8,蛋白质的营养价值及互补作用,决定蛋白质营养价值高低的因素有：必需氨基酸的含量；必需氨基酸的种类；必需氨基酸的比例，即具有与人体需求相符的氨基酸组成。将几种营养价值较低的食物蛋白质混合后食用，以提高其营养价值的作用称为食物蛋白质的互补作用。蛋白质互补三原则：1 食物生物学种属愈远愈好2 搭配种类愈多愈好3 食用时间愈近愈好，最好同时食用,9,1.2 蛋白质的消化（一）胃中的消化：胃蛋白酶水解食物蛋白质为多肽、寡肽及少量氨基酸。（二）肠中的消化：有两种类型的酶：肽链外切酶：如羧肽酶A、羧肽酶B、氨基肽酶、二肽酶等；肽链内切酶：如胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶等。蛋白质在肠中完全水解为氨基酸，由肠粘膜上皮细胞吸收进入机体，游离氨基酸进入血液循环输送到肝脏。,10,胰蛋白酶原,肠激酶,胰蛋白酶,糜蛋白酶原,糜蛋白酶,弹性蛋白酶原,弹性蛋白酶,羧基肽酶原A及B,羧基肽酶A及B,11,提问：不同蛋白酶之间功能上区别可能有什么？,外切酶氨肽酶,内切酶,限制性内切酶,外切酶羧肽酶,最终产物氨基酸,12,氨基酸的吸收,主要在小肠进行，是一种主动转运过程，需由特殊载体携带。转运氨基酸进入细胞时，同时转运入Na+。除此之外，也可经-谷氨酰循环系统进行。需由-谷氨酰基转移酶催化，利用GSH，合成-谷氨酰氨基酸进行转运。消耗的GSH可重新再合成。,13,蛋白质在肠中的腐败,主要在大肠中进行，肠道细菌对未被消化的蛋白质及其消化产物所起的分解作用，称为腐败作用（putrefaction）。腐败分解作用包括水解、氧化、还原、脱羧、脱氨、脱巯基等反应。可产生有毒物质，如胺类（腐胺、尸胺），酚类，吲哚类，氨及硫化氢等。这些有毒物质被吸收后，由肝脏进行解毒。,14,氨基酸代谢库,食物蛋白质经消化吸收产生的氨基酸（外源性氨基酸）与体内组织蛋白质降解生成的氨基酸以及其它物质经代谢转变而来的氨基酸（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（metabolic pool）。,第二节 氨基酸的代谢,15,氨基酸的来源和去路,氨基酸,16,1.氧化脱氨-AA在酶的催化下氧化生成-酮酸，消耗氧并产生氨的过程。,脱氨酶脱氢氧化酶,亚氨基酸不稳定,H2O+H+,水解加氧,脱氢,NH4+,-酮酸,2.1 氨基酸的分解只介绍最普遍的脱氨基作用氧化脱氨、转氨基、联合脱氨。,17,L-谷氨酸脱氢酶,-谷氨酸,-酮戊二酸,谷氨酸氧化脱氨,18,若外环境NH3大量进入细胞，或细胞内NH3大量积累,酮戊二酸大量转化NADPH大量消耗三羧酸循环中断，能量供应受阻，某些敏感器官（如神经、大脑）功能障碍。表现：语言障碍、视力模糊、昏迷、死亡。,氨中毒原理,19,要点：,氧化脱氨反应可逆。L-谷氨酸脱氢酶为不需氧脱氢酶，辅酶为NAD+或NADP+。此酶分布广泛，但以肝、肾、脑中活性较强。此酶为别构酶。此反应与能量代谢密切相关。,20,2.转氨基作用（transamination）,特点：a.可逆，受平衡影响 b.氨基大多转给了-酮戊二酸（产物谷氨酸）,提问：为什么多转给-酮戊二酸？答案：来源有保证，谷氨酸可由氧化脱氨迅速降解产生-酮戊二酸，L-谷氨酸脱氢酶分布最广，活性最强。,在转氨酶的作用下，-氨基酸的氨基转移到-酮酸的-碳上，生成相应的氨基酸，而原来的氨基酸则转变成-酮酸。,21,谷氨酸氧化脱氨,L-谷氨酸脱氢酶,NAD+H2O,NADH+H+NH4+,L-谷氨酸,-酮戊二酸,氧化脱氨,转氨酶制谷氨酸,22,体内重要的转氨酶,丙氨酸氨基转移酶（alanine amino-transferase,ALT或glutamic pyruvic transaminase,GPT）：肝中活性最高天冬氨酸氨基转移酶（aspartate amino-transferase,AST或glutamic oxalo-acetic transaminase,GOT）：心肌中活性最高,23,or GPT,or GOT,24,25,提示：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，肝细胞的转氨酶进入血液。,查肝功为什么要抽血化验转氨酶指数呢？,转氨基本质上没有真正脱氨。,26,3、联合脱氨基作用,在转氨酶和谷氨酸脱氢酶的联合作用下，使各种氨基酸脱下氨基的过程。它是体内各种氨基酸脱氨基的主要形式。其逆反应也是体内生成非必需氨基酸的途径。,27,28,Ala+-酮戊二酸,丙酮酸+Glu,Glu+NAD+H2O,-酮戊二酸+NADH+NH4+,Ala+NAD+H2O,丙酮酸+NADH+NH4+,29,4、嘌呤核苷酸循环,肌肉中的脱氨基反应是一种特殊的联合脱氨基作用,30,嘌呤核苷酸循环,31,腺苷酸琥珀酸,草酰乙酸,NH3,天冬氨酸,H2O,NH3,谷-草转氨酶,反应物,次黄苷酸,嘌呤核苷酸联合脱氨基,32,5、谷氨酰胺和天冬酰胺的脱氨,？脱氨,H2O,NH3,谷氨酰胺,谷氨酸,天冬酰胺与之类似。,NH3何处去呢？,33,2.2 NH3的转运与排泄,氨是有毒物质，血中的NH3主要是以无毒的Ala及Gln两种形式运输的。,1、氨的转运,34,是肌肉与肝之间氨的转运形式。意义：既使肌肉中的氨以无毒的Ala形式运到肝，肝又为肌肉提供生成丙酮酸的葡萄糖。,（1）丙氨酸-葡萄糖循环,35,（2）谷氨酰胺的运氨作用,主要是从脑、肌肉等组织向肝或肾运氨。,36,Gln即是氨的一种解毒形式，也是氨的储存和运输形式。,37,2、排氨,是体内解除氨毒的主要方式。也是体内氨的最主要去路。鸟氨酸循环又叫尿素循环或Krebs-Henseleit循环部位：肝细胞的线粒体和胞液,（1）尿素的生成人,38,39,40,鸟氨酸循环要点,尿素分子中的氮，一个来自氨甲酰磷酸（或游离的NH3），另一个来自Asp；每合成1分子尿素需消耗4个P；循环中消耗的Asp可通过延胡索酸转变为草酰乙酸，再通过转氨基作用，从其他-氨基酸获得氨基而再生；精氨酸代琥珀酸合成酶（ASS）为尿素合成的限速酶。,41,水生生物直接扩散脱氨（NH3）,哺乳、两栖动物排尿素,各种生物根据安全、价廉的原则排氨。,直接排氨，不消耗能量但毒性大；转化为排氨形式越复杂，越安全，但越耗能。,？,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）其他排氨方式,42,鸟类、爬虫排尿酸,均来自转氨,不溶于水，毒性很小，合成需要更多的能量。,提问：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得付出高能量代价。,高等植物，以谷氨酰胺或天冬酰胺形式储存氨，不排氨。,43,2.3-酮酸的代谢,44,脱掉氨基后的-酮酸可转变成：,-酮戊二酸,琥珀酰 CoA,延胡索酸,草酰乙酸,丙酮酸,乙酰CoA,乙酰乙酰 CoA,三羧酸循环中间产物,PEP,葡萄糖,脂肪酸,酮体,小结：(1)合成氨基酸（合成代谢占优势时）(2)进入三羧酸循环彻底氧化分解!(3)转化为糖及脂肪,45,生糖氨基酸：在体内能转变成糖的氨基酸。生酮氨基酸：在体内能转变成酮体的氨基酸。有Leu和Lys。生糖兼生酮氨基酸：既能转变成糖也能转变成酮体的氨基酸。有Ile、Phe、Tyr、Trp、Thr。,46,除亮氨酸、赖氨酸外的氨基酸可由？转化为糖。,糖异生,47,必需分解不可逆，缺乏碳骨架供给,第三节 氨基酸的合成,由糖代谢中间产物转化而来。,糖,酮体,由植物制造，动物取食。,48,CO2+H2O,戊糖磷酸途径,葡萄糖,葡糖-6-磷酸,3磷酸-甘油酸,丙酮酸,三羧酸循环乙醛酸循环,核糖-5-磷酸,酵解,组氨酸,色氨酸 苯丙氨酸酪氨酸,丝氨酸 半胱氨酸甘氨酸,亮氨酸 异亮氨酸缬氨酸 丙氨酸,草酰乙酸,-酮戊二酸,天冬氨酸天冬酰胺甲硫氨酸苏氨酸,微生物和植物可以合成所有类型氨基酸。,谷氨酸 谷氨酰胺赖氨酸 精氨酸 脯氨酸,49,名词解释：氮平衡、必需氨基酸、半必需氨基酸、氨中毒、生糖氨基酸、生酮氨基酸、生糖兼生酮氨基酸思考题：1.胃肠道中的蛋白质如何降解的？2.体内氨基酸主要的脱氨基方式是什么？反应机理是什么？3.体内尿素生成的途径是什么？尿素中各个基团的直接来源为什么？消耗能量情况？4.-酮酸的代谢途径有哪些？5、各中生物体分别以何种形式排氨。,