第10章蛋白质水解及氨基酸代谢.ppt

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1、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

2、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）

3、、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

4、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，

5、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

6、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

7、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

8、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

9、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

10、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

11、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，

12、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

13、,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。,