蛋白质的分解代谢代谢

关于蛋白质的分解代谢代谢蛋白质的营养作用

第一节第2页,共77页，2024年2月25日，星期天一、食物蛋白质的生理功能1.维持细胞、组织的生长、更新和修补2.参与合成重要的含氮化合物3.氧化供能

第3页,共77页，2024年2月25日，星期天二、氮平衡(nitrogenbalance)指摄入食物的含氮量与排泄物（尿与粪）中含氮量之间的关系。1.氮总平衡：摄入氮=排出氮（正常成人）指示蛋白质合成=蛋白质分解2.氮正平衡：摄入氮>排出氮（儿童、孕妇等）蛋白质合成>蛋白质分解氮负平衡：摄入氮<排出氮（饥饿、消耗性疾病患者）蛋白质合成<蛋白质分解氮平衡可以反映体内蛋白质代谢的慨况。第4页,共77页，2024年2月25日，星期天（二）蛋白质的营养价值（一）必需氨基酸(essentialaminoacid)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：缬、亮、异亮、苏、赖、色、苯丙、蛋。三.蛋白质的营养价值蛋白质的营养价值取决于必需氨基酸的数量、种类、量质比。第5页,共77页，2024年2月25日，星期天

（三）生理需要量成人每日最低蛋白质需要量为30～50g，我国营养学会推荐成人每日蛋白质需要量为80g。（四）蛋白质的互补作用指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而提高营养价值的作用。第6页,共77页，2024年2月25日，星期天

第二节

蛋白质的消化、吸收和腐败第7页,共77页，2024年2月25日，星期天（一）胃中的消化作用

胃蛋白酶的最适pH为1.5～2.5，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。

胃蛋白酶原胃蛋白酶+多肽碎片胃酸、胃蛋白酶

一、蛋白质的消化

蛋白质消化依赖蛋白水解酶，蛋白水解酶是以酶原的形式分泌，需一定条件被激活。

蛋白水解酶对所水解肽键的位置和形成肽键的氨基酸残基有一定的选择性第8页,共77页，2024年2月25日，星期天（二）肠中的消化——小肠是蛋白质消化的主要部位。1.胰酶及其作用胰酶是消化蛋白质的主要酶，最适pH为7.0左右，包括内肽酶和外肽酶。

内肽酶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。第9页,共77页，2024年2月25日，星期天氨基肽酶内肽酶羧基肽酶氨基酸

+氨基酸二肽酶蛋白水解酶作用示意图2.小肠粘膜细胞对蛋白质的消化作用主要是寡肽酶的作用，例如氨基肽酶及二肽酶。第10页,共77页，2024年2月25日，星期天二、氨基酸的吸收收部位：主要在小肠吸收形式：氨基酸、寡肽、二肽吸收机制：耗能需钠、需要载体的主动转运过程γ-谷氨酰基循环第11页,共77页，2024年2月25日，星期天半胱氨酰甘氨酸(Cys-Gly)半胱氨酸甘氨酸肽酶γ-谷氨酸环化转移酶氨基酸5-氧脯氨酸谷氨酸

5-氧脯氨酸酶ATPADP+Piγ-谷氨酰半胱氨酸γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶ADP+PiATP谷胱甘肽合成酶ATPADP+Pi细胞外

γ-谷氨酰基转移酶细胞膜谷胱甘肽

GSH细胞内γ-谷氨酰基循环过程γ-谷氨酰氨基酸氨基酸目录第12页,共77页，2024年2月25日，星期天三、蛋白质的腐败作用腐败作用(putrefaction)是指肠道细菌对未被消化和吸收的蛋白质及其消化产物所起的分解作用。(一)概念(二)产物:

胺、氨、苯酚、吲哚、硫化氢等。少量的肪酸及维生素第13页,共77页，2024年2月25日，星期天

第三节细胞内的蛋白质降解第14页,共77页，2024年2月25日，星期天

蛋白质的半寿期(half-life)蛋白质降低其原浓度一半所需要的时间，用t1/2表示蛋白质在体内不断的转换更新第15页,共77页，2024年2月25日，星期天一、真核生物中蛋白质的降解途径不依赖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.溶酶体内降解过程依赖ATP降解异常蛋白和短寿命蛋白第16页,共77页，2024年2月25日，星期天

二、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

1.泛素化

泛素与选择性被降解蛋白质形成共价连接，并使其激活。

2.蛋白酶体(proteasome)对泛素化蛋白质的降解

三、泛素介导的蛋白质降解过程第17页,共77页，2024年2月25日，星期天泛素化过程E1：泛素活化酶E2：泛素携带蛋白E3：泛素蛋白连接酶泛素CO-O+HS-E1ATPAMP+PPi泛素COS

E1HS-E2HS-E1泛素COSE2泛素COSE1被降解蛋白质HS-E2泛素COSE2泛素CNH被降解蛋白质OE3第18页,共77页，2024年2月25日，星期天

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、病理调节作用第19页,共77页，2024年2月25日，星期天第四节

氨基酸的一般代谢第20页,共77页，2024年2月25日，星期天一.氨基酸在体内的代谢动态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。第21页,共77页，2024年2月25日，星期天氨基酸代谢库食物蛋白质消化吸收

组织蛋白质分解体内合成氨基酸

(非必需氨基酸)氨基酸代谢概况α-酮酸脱氨基作用酮体氧化供能糖胺类脱羧基作用氨尿素代谢转变其它含氮化合物

(嘌呤、嘧啶等)合成目录第22页,共77页，2024年2月25日，星期天二、氨基酸的脱氨基作用指氨基酸脱去氨基生成相应α-酮酸的过程。脱氨基方式氧化脱氨基转氨基作用联合脱氨基非氧化脱氨基

转氨基和氧化脱氨基偶联转氨基和嘌呤核苷酸循环偶联第23页,共77页，2024年2月25日，星期天（一）氧化脱氨基作用存在于肝、脑、肾中辅酶为NAD+或NADP+肌肉组织活性低L-谷氨酸脱氢酶L-谷氨酸NH3α-酮戊二酸NAD(P)+NAD(P)H+H+H2OL-谷氨酸脱氢酶催化的反应第24页,共77页，2024年2月25日，星期天2.反应

辅酶磷酸吡哆醛（胺）

大多数氨基酸可参与转氨基作用，但赖氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸除外。

（二）转氨基作用

1.概念：在转氨酶的作用下，某一氨基酸去掉α-氨基生成相应的α-酮酸，而另一种α-酮酸得到此氨基生成相应的氨基酸的过程。第25页,共77页，2024年2月25日，星期天3.转氨酶（1）有多种，平衡常数近于1（即催化可逆反应）（2）辅酶是磷酸吡哆醛（3）转氨酶是细胞酶，正常使血液中含量较低（4）重要的转氨酶有丙氨酸转氨酶（谷丙转氨酶）和天冬氨酸转氨酶（谷草转氨酶）第26页,共77页，2024年2月25日，星期天谷氨酸+丙氨酸α-酮戊二酸+丙氨酸谷丙转氨酶谷氨酸+草酰乙酸α-酮戊二酸+天冬氨酸谷草转氨酶丙氨酸转氨酶ALT\谷丙转氨酶GPT天冬氨酸转氨酶

AST\谷草转氨酶GOT第27页,共77页，2024年2月25日，星期天3.转氨酶

正常人各组织GOT及GPT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。第28页,共77页，2024年2月25日，星期天4.转氨基作用的机制转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛氨基酸

磷酸吡哆醛α-酮酸

磷酸吡哆胺谷氨酸α-酮戊二酸转氨酶第29页,共77页，2024年2月25日，星期天（1）是体内多数氨基酸脱氨基的起始步骤。（2）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第30页,共77页，2024年2月25日，星期天（三）联合脱氨基作用

两种脱氨基方式的联合作用，使氨基酸脱下α-氨基生成α-酮酸的过程。2.类型①转氨基偶联氧化脱氨基作用1.

定义②转氨基偶联嘌呤核苷酸循环第31页,共77页，2024年2月25日，星期天①转氨基偶联氧化脱氨基作用氨基酸

谷氨酸

α-酮酸α-酮戊二酸H2O+NAD+转氨酶NH3+NADH+H+L-谷氨酸脱氢酶此种方式是氨基酸脱氨基的主要方式，是体内合成非必需氨基酸的主要方式。主要在肝、肾组织进行。第32页,共77页，2024年2月25日，星期天②转氨基偶联嘌呤核苷酸循环苹果酸

腺苷酸代琥珀酸次黄嘌呤核苷酸

(IMP)腺苷酸代琥珀酸合成酶α-酮戊二酸氨基酸

谷氨酸α-酮酸转氨酶1草酰乙酸天冬氨酸转氨酶

2此种方式主要在肌肉组织进行。腺苷酸脱氢酶H2ONH3延胡索酸腺嘌呤核苷酸(AMP)第33页,共77页，2024年2月25日，星期天三、氨的代谢

血氨的来源氨基酸脱氨基产生的氨,胺类的分解产生氨。2.

肠道吸收的氨氨基酸在肠道细菌作用下产生的氨尿素经肠道细菌尿素酶水解产生的氨3.

肾小管泌氨主要来自谷氨酰胺

肠道吸收的氨和肾小管上皮细胞分泌的氨与肠道和肾小管的pH值有关，pH升高吸收的氨增多。第34页,共77页，2024年2月25日，星期天血氨的去路1.在肝内合成尿素，这是最主要的去路2.合成非必需氨基酸及其它含氮化合物3.合成谷氨酰胺

谷氨酸+NH3谷氨酰胺

谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi第35页,共77页，2024年2月25日，星期天

（一）尿素的生成1.生成部位

主要在肝细胞的线粒体及胞液中。2.生成过程尿素生成的过程由HansKrebs和KurtHenseleit提出，称为鸟氨酸循环(orinithinecycle)，又称尿素循环(ureacycle)或Krebs-Henseleit循环。第36页,共77页，2024年2月25日，星期天

（1）氨基甲酰磷酸的合成

CO2+NH3+H2O+2ATP氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ（N-乙酰谷氨酸，Mg2+）COH2NO

~

PO32-+2ADP+Pi氨基甲酰磷酸反应在线粒体中进行第37页,共77页，2024年2月25日，星期天（2）瓜氨酸的合成鸟氨酸氨基甲酰转移酶H3PO4+氨基甲酰磷酸第38页,共77页，2024年2月25日，星期天（3）精氨酸的合成反应在胞液中进行。

精氨酸代琥珀酸合成酶ATPAMP+PPiH2OMg2++天冬氨酸精氨酸代琥珀酸第39页,共77页，2024年2月25日，星期天精氨酸延胡索酸精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸代琥珀酸第40页,共77页，2024年2月25日，星期天（4）精氨酸水解生成尿素反应在胞液中进行尿素鸟氨酸精氨酸第41页,共77页，2024年2月25日，星期天鸟氨酸循环2ADP+PiCO2+NH3

+H2O氨基甲酰磷酸2ATPN-乙酰谷氨酸Pi鸟氨酸瓜氨酸精氨酸延胡索酸氨基酸草酰乙酸苹果酸α-酮戊二酸谷氨酸α-酮酸精氨酸代琥珀酸瓜氨酸天冬氨酸ATPAMP+PPi鸟氨酸尿素线粒体胞液目录第42页,共77页，2024年2月25日，星期天3.反应小结原料：2分子氨，一个来自于游离氨，另一个来自天冬氨酸。过程：先在线粒体中进行，再在胞液中进行。耗能：3个ATP，4个高能磷酸键。第43页,共77页，2024年2月25日，星期天

高氨血症和氨中毒

血氨浓度升高称高氨血症，常见于肝功能严重损伤时，尿素合成酶的遗传缺陷也可导致高氨血症。

高氨血症时可引起脑功能障碍，称氨中毒。第44页,共77页，2024年2月25日，星期天（二）氨的转运1.丙氨酸-葡萄糖循环反应过程生理意义①肌肉中氨以无毒的丙氨酸形式运输到肝。②肝为肌肉提供葡萄糖。第45页,共77页，2024年2月25日，星期天丙氨酸葡萄糖

肌肉蛋白质氨基酸NH3谷氨酸α-酮戊二酸丙酮酸糖酵解途径肌肉丙氨酸血液丙氨酸葡萄糖α-酮戊二酸谷氨酸丙酮酸NH3尿素尿素循环糖异生肝丙氨酸-葡萄糖循环葡萄糖目录第46页,共77页，2024年2月25日，星期天2.谷氨酰胺的运氨作用

反应过程谷氨酸+NH3谷氨酰胺

谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi谷氨酰胺酶在脑、肌肉合成谷氨酰胺，运输到肝和肾后再分解为氨和谷氨酸，从而进行解毒。

生理意义谷氨酰胺是氨的解毒产物，也是氨的储存及运输形式。第47页,共77页，2024年2月25日，星期天四、α-酮酸的代谢（一）经氨基化生成非必需氨基酸（二）转变成糖及脂类（三）氧化供能第48页,共77页，2024年2月25日，星期天琥珀酰CoA延胡索酸草酰乙酸α-酮戊二酸柠檬酸乙酰CoA丙酮酸PEP磷酸丙糖葡萄糖或糖原糖α-磷酸甘油脂肪酸脂肪甘油三酯乙酰乙酰CoA丙氨酸半胱氨酸丝氨酸苏氨酸色氨酸异亮氨酸亮氨酸色氨酸天冬氨酸天冬酰胺苯丙氨酸酪氨酸异亮氨酸蛋氨酸丝氨酸苏氨酸缬氨酸酮体亮氨酸赖氨酸酪氨酸色氨酸苯丙氨酸谷氨酸精氨酸谷氨酰胺组氨酸缬氨酸CO2CO2氨基酸、糖及脂肪代谢的联系TAC目录第49页,共77页，2024年2月25日，星期天第五节

个别氨基酸的代谢第50页,共77页，2024年2月25日，星期天

一、氨基酸脱羧基作用脱羧基作用的产物是生物胺。氨基酸脱羧酶氨基酸胺类RCH2NH2+CO2(磷酸吡哆醛)第51页,共77页，2024年2月25日，星期天

（一）谷氨酸脱羧—生成γ氨基丁酸(GABA)L-谷氨酸GABACO2L-谷氨酸脱酶GABA是抑制性神经递质，对中枢神经有抑制作用。第52页,共77页，2024年2月25日，星期天（二）组氨酸脱羧生成组胺L-组氨酸组胺组氨酸脱羧酶CO2

组胺是强烈的血管舒张剂，可增加毛细血管的通透性，还可刺激胃蛋白酶及胃酸的分泌。第53页,共77页，2024年2月25日，星期天（三）色氨酸羟化脱羧—

生成5-羟色胺

(5-HT)

色氨酸5-羟色氨酸5-HT色氨酸羟化酶5-羟色氨酸脱羧酶CO25-HT在脑内作为神经递质，起抑制作用；在外周组织有收缩血管的作用。第54页,共77页，2024年2月25日，星期天（四）鸟氨酸脱羧—多胺

鸟氨酸腐胺

S-腺苷蛋氨酸

(SAM)鸟氨酸脱羧酶CO2精脒

精胺

多胺是调节细胞生长的重要物质。在生长旺盛的组织（如胚胎、再生肝、肿瘤组织）含量较高，其限速酶鸟氨酸脱羧酶活性较强。第55页,共77页，2024年2月25日，星期天

二、一碳单位的代谢（一）概念种类1.概念：

某些氨基酸在分解代谢过程中产生的只含有一个碳原子的基团，称为一碳单位(onecarbonunit)。

第56页,共77页，2024年2月25日，星期天2.种类甲基

(methyl)-CH3甲烯基

(methylene)-CH2-甲炔基

(methenyl)-CH=甲酰基

(formyl)-CHO亚胺甲基

(formimino)-CH=NH

第57页,共77页，2024年2月25日，星期天（二）一碳单位的载体:四氢叶酸第58页,共77页，2024年2月25日，星期天FH4携带一碳单位的形式

（一碳单位通常是结合在FH4分子的N5、N10位上）N5—CH3—FH4N5、N10—CH2—FH4N5、N10=CH—FH4N10—CHO—FH4N5—CH=NH—FH4第59页,共77页，2024年2月25日，星期天丝氨酸

N5,N10—CH2—FH4甘氨酸

N5,N10—CH2—FH4组氨酸

N5—CH=NH—FH4色氨酸

N10—CHO—FH4

（三）一碳单位的来源与互变1.来源第60页,共77页，2024年2月25日，星期天（2）一碳单位的互相转变N10—CHO—FH4N5,N10=CH—FH4N5,N10—CH2—FH4N5—CH3—FH4N5—CH=NH—FH4H+H2ONADPH+H+NADP+NADH+H+NAD+NH3第61页,共77页，2024年2月25日，星期天

（五）一碳单位的生理功能1.是嘌呤和嘧啶合成的原料之一,参与核酸代谢使氨基酸代谢和核酸代谢联系起来。2.N5—CH3—FH4和SAM协同作用为体内多种物质合成提供甲基.。3.一碳基团代谢与新药设计抑菌药物抗肿瘤药物第62页,共77页，2024年2月25日，星期天（一）甲硫氨酸的代谢1.甲硫氨酸与转甲基作用（SAM的生成）腺苷转移酶PPi+Pi+甲硫氨酸ATPS—腺苷甲硫氨酸(SAM)

三、含硫氨基酸代谢第63页,共77页，2024年2月25日，星期天甲基转移酶RHRH—CH3腺苷SAMS—腺苷同型半胱氨酸同型半胱氨酸SAM为体内甲基的直接供体第64页,共77页，2024年2月25日，星期天2.甲硫氨酸循环(methioninecycle)甲硫氨酸S-腺苷同型半胱氨酸S-腺苷甲硫氨酸同型半胱氨酸FH4N5—CH3—FH4N5—CH3—FH4

转甲基酶(VitB12)H2O腺苷RHATPPPi+PiRH-CH3意义提供活性甲基有利于FH4再生第65页,共77页，2024年2月25日，星期天3.肌酸的合成肌酸和磷酸肌酸是能量储存、利用的重要化合物。肝是合成肌酸的主要器官。肌酸以甘氨酸为骨架，由精氨酸提供脒基，SAM提供甲基而合成。肌酸在肌酸激酶的作用下，转变为磷酸肌酸。肌酸和磷酸肌酸代谢的终产物为肌酸酐。第66页,共77页，2024年2月25日，星期天H2O+目录第67页,共77页，2024年2月25日，星期天半胱氨酸胱氨酸（-S-S-）活性硫酸PAPS牛磺酸—结合胆汁酸成分谷胱甘肽—抗氧化剂、参与生物转化（二）半胱氨酸的代谢PAPS参与体内生物转化（3’-磷酸腺苷-5’-磷酸硫酸）第68页,共77页，2024年2月25日，星期天

四、芳香族氨基酸的代谢芳香族氨基酸

苯丙氨酸

酪氨酸

色氨酸第69页,共77页，2024年2月25日，星期天（一）苯丙氨酸的代谢苯丙氨酸+O2酪氨酸+H2O苯丙氨酸羟化酶四氢生物蝶呤二氢生物蝶呤NADPH+H+NADP+此反应为苯丙氨酸的主要代谢途径。第70页,共77页，2024年2月25日，星期天

苯酮酸尿症(phenylkeronuria,PKU)

体内苯丙氨酸羟化酶缺陷，苯丙氨酸不能正常转变为酪氨酸，苯丙氨酸经转氨基作用生成苯丙酮酸、苯乙酸等，并从尿中排出的一种遗传代谢病。第71页,共77页，2024年2月25日，星期天（二）.酪氨酸代谢1.儿茶酚胺的合成帕金森病(Parkinsondisease)患者多巴胺生成减少第72页,共77页，2024年2月25日，星期天2.黑色素的合成在黑色素细胞中，酪氨酸可经酪氨酸酶等催化合成黑色素。人体