第十一章蛋白质分解代谢

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2006-9,*,第 七 章,蛋白质的分解代谢,catabolism of protein,2006-9,1,导 学,掌握蛋白质的营养作用；氨基酸的一般代谢。,熟悉蛋白质腐败作用概念；一碳单位、含硫氨基酸和芳香族氨基酸代谢；糖、脂类和蛋白质三大营养物质在代谢上的相互联系。,了解蛋白质的消化与吸收；支链氨基酸代谢；激素对蛋白质代谢的条件。,2006-9,2,教学内容,第一节 蛋白质的营养作用,第二节 蛋白质的消化、吸收与腐败,第三节 氨基酸的代谢概况,第四节 氨基酸的一般代谢,第五节 个别氨基酸的特殊代谢,第七节 糖、脂类和蛋白质在代谢上的相互联系,2006-9,3,第一节 蛋白质的营养作用,一 蛋白质营养的重要性,1,、参与催化、代谢调节、运动、运输、,免疫防御等生命活动,2,、作为组织结构的材料,3,、氧化供能,2006-9,4,二、蛋白质的需要量,*氮总平衡,：摄入氮,=,排出氮 如成人,*氮正平衡：,摄入氮,排出氮 如儿童、孕妇,*氮负平衡,：摄入氮,排出氮 如饥饿、消耗性疾病,1,、氮平衡,2006-9,5,2,、 生理需要量,（,2,）最低生理需要量,成人每日最低需要量,:,3050g/d,我国营养学会推荐的,成人每日需要量,:,80g/d,（,1,）每天最低分解量,成人每日最低分解量约为,20g/d,蛋白质,2006-9,6,三、蛋白质的营养价值与互补作用,蛋白质的营养价值：,取决于其含必需氨基酸数量及种类的多少,缬、异亮、亮、苯丙、蛋、色、苏、赖氨酸,共,8,种,*必需氨基酸：,体内需要而又不能自身合成，必须由食物,供应的氨基酸。,2006-9,7,蛋白质的互补作用：,指营养价值较低的蛋白质混合食用，必需,氨基酸互相补充从而提高营养价值,谷类蛋白质含,赖氨酸较少,而含,色氨酸较多,豆类蛋白质含,赖氨酸较多,而含,色氨酸较少,两者混合食用可提高营养价值,2006-9,8,生理价值,单独食用 混合食用,食物,玉米,60,小米,57,大豆,64,小麦,67,小米,57,大豆,64,牛肉,69,73,89,2006-9,9,第二节 蛋白质的消化、吸收与腐败,2006-9,10,一、蛋白质的消化,内肽酶,：,水解蛋白质内部肽键的酶,胃蛋白酶、胰蛋白酶、弹性蛋白酶,外肽酶,：,水解肽链两端肽键的酶,氨基肽酶、羧基肽酶,1,主要的酶类：,2006-9,11,（,1,）胃中消化,胃蛋白酶原,胃蛋白酶,H,+,蛋白质 多肽（主）,胃蛋白酶,2,消化的部位：,*,酶原的激活,*,水解作用,2006-9,12,内肽酶,胰蛋白酶,糜蛋白酶,弹性蛋白酶,（,2,）小肠内消化（主要部位）,主要的酶类：,外肽酶,羧基肽酶,A,羧基肽酶,B,2006-9,13,H,2006-9,14,二、 氨基酸的吸收和转运,1,主要部位：小肠,2,吸收机制,中性氨基酸载体,碱性氨基酸载体,酸性氨基酸载体,亚氨基酸和甘氨酸载体,需载体蛋白、耗能、需钠,2006-9,15,三、蛋白质的腐败作用,未被消化,蛋白质,未被吸收,氨基酸,肠道细菌,产生一系列对人体有害的物质,胺类、酚类、吲哚、,硫化氢、氨、甲烷,2006-9,16,组氨酸 赖氨酸 酪氨酸 苯丙氨酸,氨基酸,CO,2,胺类,经过肝脏代谢转化,腐败作用产生的各种物质,2006-9,17,胺类的毒性（假神经递质的形成）,假神经递质：,某些物质结构与神经递质相似，可取代正常神经递质从而影响脑功能，称假神经递质。,2006-9,18,假神经递质,肝性脑昏迷,苯丙氨酸,酪氨酸,肠菌,苯乙胺,酪 胺,肝脏,正常,解毒,肝病,-,羟化酶,脑组织,苯乙醇胺,羟酪胺,2006-9,19,2006-9,20,第三节 氨基酸的代谢概况,氨基酸代谢库,(metabolic pool),全身各组织细胞内参与代谢的氨基酸,2006-9,21,氨基酸代谢概况,2006-9,22,第四节 氨基酸的一般代谢,General Metabolism of Amino Acids,2006-9,23,一、氨基酸的脱氨基作用,定义：,指氨基酸脱去氨基生成相应,-,酮酸的过程。,1.,转氨基作用,2.,氧化脱氨基作用,3.,联合脱氨基作用,4.,其它脱氨基作用,氨基酸,氨,-,酮酸,2006-9,24,（一）转氨基作用,(transamination),1.,定义,在转氨酶,(transaminase),的作用下，某一氨基酸去掉,-,氨基生成相应的,-,酮酸，而另一种,-,酮酸得到此氨基生成相应的氨基酸的过程。,2006-9,25,（一）转氨基作用,(transamination),2.,反应过程,大多数氨基酸,+,-,酮戊二酸, 相应的酮酸,+,谷氨酸,-NH,2,2006-9,26,3,、体内重要的转氨酶,丙氨酸氨基转移酶,(ALT,或,GPT),天冬氨酸氨基转移酶,(AST,或,GOT),(alanine aminotransferase),(aspartate aminotransferase),2006-9,27,磷酸吡哆醛,2006-9,28,ALT,、,AST,的临床意义,ALT,常用于急性肝炎的辅助诊断,AST,常用于心肌梗塞的辅助诊断,正常成人各组织中,AST,和,ALT,活性（单位,/g,湿组织）,组织名称,AST ALT,心脏,156 000,7 100,肝脏,142 000,44 000,骨骼肌,99 000 4 800,肾脏,91 000 19 000,胰脏,28 000 2 000,脾脏,14 000 1 200,肺脏,10 000 700,血清,20,16,2006-9,29,4,、转氨基作用的机制,2006-9,30,5.,转氨基作用的生理意义,是体内多数氨基酸脱氨基的重要方式,是机体合成非必需氨基酸的重要途径,6.,特点,:,只有氨基的转移，没有氨的生成,转氨基反应是可逆的,2006-9,31,水解脱氨,氧化脱氢,酶,L-,谷氨酸脱氢酶：主要的酶,氨基酸氧化酶：对体内脱氨基无意义,（二）氧化脱氨基作用,2006-9,32,1,、,L-,谷氨酸脱氢酶的氧化脱氨基,2006-9,33,活性高、分布广，（肌肉中活性很低）,催化的反应可逆，逆过程可合成谷氨酸,3,、氧化脱氨基作用的局限性：,仅谷氨酸经此脱氨,2,、谷氨酸脱氢酶的特点：,2006-9,34,（三）联合脱氨基作用,1.,定义：,两种脱氨基方式的联合作用，使氨基酸脱下,-,氨基生成,-,酮酸和氨的过程。,2006-9,35,2.,方式：, 转氨基偶联氧化脱氨基作用,使体内许多,AA,能真正脱氨,其逆反应是合成非必需,AA,的主要途径,2006-9,36, 转氨基偶联嘌呤核苷酸循环,肌肉组织中的联合脱氨基作用,2006-9,37,（一） 体内氨的来源和去路,二、氨的代谢,2006-9,38,肠道,PH,，,NH,4,+,NH,3,，,肠道氨吸收,高血氨病人禁用碱性肥皂液灌肠,肝硬化腹水病人，不宜使用碱性利尿药,肠道对氨的吸收取决于肠道,pH,值：,2006-9,39,（二） 氨的转运,转运方式：丙氨酸,谷氨酰胺,特点：无毒,2006-9,40,1,、葡萄糖,-,丙氨酸循环,2006-9,41,生理意义, 肌肉中氨以无毒的丙氨酸形式运输到肝, 肝为肌肉提供葡萄糖,1,、葡萄糖,-,丙氨酸循环,2006-9,42,2.,谷氨酰胺的运氨作用,(,脑、肌肉,),2006-9,43,临床上用谷氨酸盐,降低血氨,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,2.,谷氨酰胺的运氨作用,2006-9,44,（三） 尿素的合成,1.,尿素合成的主要器官：,肝脏,2.,尿素合成的原料：,氨和,CO,2,3.,尿素合成的过程：,鸟氨酸循环,2006-9,45,2006-9,46,4.,鸟氨酸循环的详细步骤,氨基甲酰磷酸的合成（反应部位：线粒体）,2006-9,47,瓜氨酸的合成（反应部位：线粒体）,2006-9,48,精氨酸的合成（反应部位：胞液）,2006-9,49,精氨酸水解为尿素,2006-9,50,尿素合成的详细过程,2006-9,51,尿素合成小结：,CO,2,+,2NH,3,+ 3H,2,O +3ATP =,NH,2,C,NH,2,+ 2ADP + AMP + 4Pi,O=,总结果：,1CO,2,、,2NH,3,、,3ATP,、,4 P,合成部位：,线粒体、胞液,氨的来源：,游离氨、天冬氨酸提供氨,耗能：,3ATP,（,4,个高能磷酸键）,意义：,是肝脏解除氨毒的主要方式,2006-9,52,5.,高血氨症与肝昏迷,*,血氨正常参考值：,5.5465,mol/L,*,引起高血氨症主要原因：,肝功能严重损伤，尿素合成障碍,2006-9,53,*机制：,脑中氨升高，消耗,-,酮戊二酸（转变为谷氨酸），使三羧酸循环减弱，,ATP,合成减少，引起大脑功能障碍，严重时昏迷。,*降低血氨的措施：,限制蛋白进食量，给肠道抑菌药物，,给谷氨酸使其与氨结合为谷氨酰胺,2006-9,54,三、,-,酮酸的代谢,-,酮酸,还原,氨基化,非必需氨基酸,合成,糖或脂类,氧化,CO,2,+ H,2,O + ATP,生糖氨基酸,生酮氨基酸,生糖兼生酮,氨基酸,氨基酸,NH,3,2006-9,55,四、氨基酸的脱羧基作用,氨基酸,氨基酸脱羧酶,磷酸吡哆醛,胺,+,CO,2,(,堆积,),神经系统、心血管功能紊乱,2006-9,56,几种重要的生物活性胺类,谷氨酸,-,氨基丁酸（,GABA,）,色氨酸,5-,羟色胺（,5-HT,）,组氨酸,组胺,半胱氨酸,牛磺酸,鸟氨酸、甲硫氨酸,多胺,2006-9,57,1.,-,氨基丁酸（,GABA,）,功能：为一种抑制性神经递质，对中枢神经系统有抑制作用。,2006-9,58,2. 5-,羟色胺（,5-HT,）,功能：脑中的,5-HT,是一种抑制性神经递质,外周组织的,5-HT,有收缩血管的作用,2006-9,59,3.,牛磺酸,功能：结合胆汁酸的重要组成成分,2006-9,60,功能：扩张血管、降低血压,刺激胃酸分泌,4.,组胺,2006-9,61,5.,多胺,血尿中多胺的水平可作为,癌瘤病,的辅助 诊断及观察病情变化的指标,功能：调节细胞增长,促进细胞增殖,2006-9,62,个别氨基酸的特殊代谢,Metabolism of Individual Amino Acids,第五节,2006-9,63,1.,一碳单位代谢,2.,含硫氨基酸代谢,3.,芳香族氨基酸代谢,4.,支链氨基酸代谢,个别氨基酸特殊代谢,2006-9,64,一、一碳单位的代谢,分解,含一个碳原子的,基团,概念：,氨基酸,甘氨酸、组氨酸、丝氨酸、色氨酸、甲硫氨酸,载体：,四氢叶酸（,FH,4,）,（一）一碳单位的种类和来源,2006-9,65,一碳单位 结构 与,FH,4,结合位点,甲基,-CH,3,N,5,甲烯基,-CH,2,- N,5,和,N,10,甲酰基,-CHO- N,5,和,N,10,甲炔基,-CH= N,5,和,N,10,亚氨甲基,-CH=NH N,5,一碳单位的种类,2006-9,66,一碳单位的结合点,（二）一碳单位的生成与,FH,4,2006-9,67,2006-9,68,（三）一碳单位的相互转变,嘌呤,C,2,嘌呤,C,8,胸腺嘧啶,甲硫氨酸,甲硫氨酸循环,2006-9,69,（四）一碳单位的生理意义,是联系氨基酸代谢与核苷酸代谢的枢纽,一碳单位为嘌呤及嘧啶合成提供原料,参与活性甲基的合成,一碳单位代谢障碍可造成某些疾病，,如巨幼红细胞性贫血等,2006-9,70,二、含硫氨基酸的代谢,含硫氨基酸,甲硫氨酸,半胱氨酸,胱氨酸,2006-9,71,（一） 甲硫氨酸的代谢,1,、甲硫氨酸循环过程,+,（,ATP,）,（,SAM,）,S-,腺苷同型半胱氨酸,-CH,3,肌酸、肉毒碱、胆碱、肾上腺素,2006-9,72,RH,R-CH,3,（,VitB,12,）,CH,3,-,缺陷,同型半胱氨酸血症,（动脉粥样硬化的危险因子）,半胱氨酸,胱硫醚合成酶,-,酮丁酸,丝氨酸,2006-9,73,2,、 甲硫氨酸循环的生理意义,为体内甲基化反应提供甲基,使四氢叶酸得到再生,同型半胱氨酸堆积，引起同型半胱氨酸血症,2006-9,74,（二） 半胱氨酸与胱氨酸的代谢,1,、半胱氨酸与胱氨酸的互变,2006-9,75,2,、半胱氨酸氧化分解为硫酸根,PAPS,是活性硫酸根，参与转硫酸基反应,2006-9,76,3,、半胱氨酸参与合成谷胱甘肽,2006-9,77,谷胱甘肽的生理功用：,抗氧化作用作：为抗氧化剂，维持酶,-SH,的还原性,和膜的完整性, 参与生物转化,参与氨基酸转运,2006-9,78,三、芳香族氨基酸的代谢,苯丙氨酸,酪氨酸,色氨酸,2006-9,79,苯丙氨酸,酪氨酸,甲状腺激素,黑色素,儿茶酚胺,氧化分解,苯丙酮酸,2006-9,80,（一）苯丙氨酸羟化为酪氨酸,反应不可逆,2006-9,81,苯丙酮酸尿症,苯丙氨酸,苯丙氨酸羟化酶,酪氨酸,苯丙酮酸,转氨基,苯丙酮酸尿症（,PKU,）,对中枢神经系统有毒性,智力发育障碍,缺乏,2006-9,82,PKU,患者,智力低下，,60%,患儿有脑电图异常，头发细黄，皮肤色淡和虹膜淡黄色，惊厥，尿有“发霉”臭味或鼠尿味。,2006-9,83,（二）酪氨酸转变为甲状腺激素,2006-9,84,甲状腺激素作用,促进物质代谢、机体生长发育,甲状腺素缺乏，引起呆小症,缺碘影响甲状腺素合成，引起甲状腺肿,2006-9,85,（三）酪氨酸合成黑色素,先天性缺乏,白化病,黑色素合成障碍,酪氨酸酶,2006-9,86,皮肤乳白色，毛发淡黄或银白色，瞳孔淡红，虹膜淡灰或淡红，半透明视网膜缺乏色素。,白化病,2006-9,87,（四）酪氨酸转变为儿茶酚胺类,儿茶酚胺,帕金森病,合成不足,2006-9,88,（五）酪氨酸的氧化分解,（生糖兼生酮）,尿黑酸氧化酶,尿黑酸症,缺陷,2006-9,89,酪氨酸代谢小结,2006-9,90,四、支链氨基酸的代谢,2006-9,91,第七节,糖、脂类和蛋白质在代谢上的相互联系,2006-9,92,一、在能量代谢上的相互联系,三大营养素,糖,脂肪,蛋白质,共同中间产物,乙酰,CoA,2H,氧化磷酸化,ATP,CO,2,共同最终代谢通路,TAC,三大营养素可在体内氧化供能,2006-9,93,从能量供应角度看，三大营养素可以相互代替，并相互制约。,一般情况下，供能以糖、脂为主，并尽量节约蛋白质的消耗。,任一供能物质的代谢占优势，常能抑制和节约其他物质的降解。,2006-9,94,二、糖、脂和蛋白质代谢之间的相互联系,（一）糖与脂类在代谢的上的联系,2006-9,95,糖变脂,摄糖过多,变构,+,乙酰辅酶,A,羧化酶,合成,脂肪酸,储脂,肥胖,及血,TG,柠檬酸,ATP,合成糖原储存（肝、肌肉）,乙酰辅酶,A,2006-9,96,脂肪的甘油部分能在体内转变为糖，,但,脂酸不能转变为糖,2006-9,97,脂肪,脂肪酸,动员,甘油,糖,（少）,-,磷酸甘油,（少）,乙酰,CoA,（多）,脂肪分解代谢,有赖于糖代谢正常进行,糖代谢,草酰乙酸,三羧酸循环,糖异生,酮血症,2006-9,98,食物中蛋白质能代替糖、脂供能,但食物中糖、脂不能代替蛋白质,（二）糖与蛋白质在代谢上的联系,2006-9,99,（,1,）大部分氨基酸脱氨基后，生成相应的,-,酮酸，可转变为糖,如：丙氨酸,丙酮酸,葡萄糖,脱氨基,糖异生,2006-9,100,（,2,）糖代谢中间产物可氨基化生成某些 非必需氨基酸,糖,丙酮酸 草酰乙酸,乙酰,CoA,-,酮戊二酸,柠檬酸,丙氨酸,天冬氨酸,谷氨酸,2006-9,101,（三）脂类与蛋白质在代谢上的联系,丝氨酸 磷脂酰丝氨酸,（,1,）蛋白质可转变为脂肪,氨基酸,乙酰,CoA,脂肪,（,2,）氨基酸可作为合成磷脂的原料,胆碱 卵磷脂,胆胺 脑磷脂,2006-9,102,（,3,）脂肪的甘油部分可转变为非必需氨基酸,脂肪 甘油 磷酸甘油醛,丙酮酸,其他,-,酮酸,糖酵解途径,某些非必需氨基酸,2006-9,103,脂肪,Leu,、,Lys,Tyr,Pro,Val, Ile,Met, Thr,Asp,Glu,Arg,His,Pro,胆固醇、酮体,Ala,Trp,Ser,Gly,Thr,Cys,甘油,脂酸,葡萄糖、糖原,丙酮酸,乙酰,CoA,草酰乙酸,-,酮戊二酸,琥珀酸,延胡索酸,-,磷酸甘油,糖,、,脂,、,氨,基,酸,代,谢,途,径,的,相,互,联,系,2006-9,104,第八节 物质代谢的调节,细胞水平的调节,激素水平的调节,整体水平的调节,2006-9,105,体内糖、脂、蛋白质代谢的调节是神经内分泌整体调控，相互协调，相互制约，维持动态平衡。,2006-9,106,