沈阳药科大学生物化学蛋白质分解代谢

会计学1沈阳药科大学生物化学蛋白质分解代谢沈阳药科大学生物化学蛋白质分解代谢一、营养素的概念和生理功能一、营养素的概念和生理功能二、食物蛋白的生理功能二、食物蛋白的生理功能三、氮平衡三、氮平衡四、蛋白质的营养价值四、蛋白质的营养价值概念：概念：食物中具有促进人体生长、发育、更新和修补组织、维持各器官组织细胞或整体正常结构与功能的物质，成为营养素。种类：种类：糖类、脂类、蛋白质、核酸、维生素、水、 空气、无机盐氮 总 平 衡 : 摄 入 氮 量 = 排 出 氮 量氮 正 平 衡 : 摄 入 氮 量 排 出 氮 量氮 负 平 衡 : 摄 入 氮 量 排 出 氮 量（条件：摄足量的蛋白质酮石英钟是蛋白质质量）1、必需氨基酸（、必需氨基酸（essential amino acid)概念：概念：是指机体需要，但机体不能合成或合成量少，不能 满足需要，必需由食物供给的氨基酸。种类：种类：赖氨酸（lys）、色氨酸（Tyr） 、缬氨酸（Val） 亮氨酸（leu） 、异亮氨酸（Ile） 、苏氨酸（Thr） 甲硫氨酸（Met）、苯丙氨酸（Phe） 。非必需氨基酸（非必需氨基酸（non-essential amino acid）：）：是指机体也需要，但机体能合成，可不必由食物供给的氨基酸。蛋白质含量蛋白质的消化率蛋白质的利用率食物蛋白质水解酶胃胨及未消化的蛋白质肠氨基酸水解酶蛋白水解酶肽链内切酶肽链外切酶胃蛋白酶胰蛋白酶糜蛋白酶弹性蛋白酶羧肽酶A羧肽酶B氨基肽酶二肽酶名 称来 源水 解 肽 键 的 特 异 性胃蛋白酶胃酸性CONH芳族胰蛋白酶糜蛋白酶弹性蛋白酶羧肽酶A羧肽酶B胰胰胰胰胰碱性CONHR芳族CONHR脂族CONHR中性氨基酸羧基末端肽碱性氨基酸羧基末端肽氨基肽酶二肽酶小肠小肠二肽的肽键 寡肽氨基末端肽细胞外RHC COOHNH2氨基酸细胞膜E1细胞内COOHHC NH2CH2CH2C NH CHCOOHRO -谷氨酰氨基酸半胱氨酰氨基酸RHC COOHNH2氨基酸E2NCOOHO5-氧脯氨酸ATPADP+PiE3GlyCysGluGSHATPADP+PiE4E5定义定义：常到细菌可使部分蛋白质或其未吸收的消化产物分解方式方式：脱氨、脱所、氧化、还原、水解产物产物：营养物质脂肪、维生素等 有毒物质胺、NH3、酚、H2S、吲哚等 组胺 His 尸胺 Lys 腐胺 鸟氨酸 氨基酸的来源：氨基酸的来源： （1）食物蛋白质经消化而被吸收的氨基酸； （2）细胞合成的非必需氨基酸； （3）组织蛋白分解产生的氨基酸。氨基酸的去路：氨基酸的去路： （1）合成生物体的组织蛋白质； （2）转变为重要含氮化合物，如嘌呤、嘧啶、酶、激素等； （3）氨基酸氧化分解释放能量； （4）有些氨基酸转变为糖或脂肪等。食物蛋白质组织蛋白质尿素非蛋白含氮物质谷氨酰胺血液氨基酸组织氨基酸氨-酮酸糖脂类CO2 + H2OCO2胺类物质一碳单位嘌呤、嘧啶等（氨基酸代谢池）概念：概念：氨基酸的-氨基与-酮酸的酮基，在转氨酶的作用下相互交换，生成相应的新的氨基酸和-酮酸。COCOOHR2COCOOHR1+转氨酶CHR1COOHNH2CHR2COOHNH2转氨酶（转氨酶（transaminase）：）：亦称氨基转移酶 辅酶辅酶磷酸吡哆醛或磷酸吡哆胺，系维生素B6的磷酸酯 重要的转氨酶重要的转氨酶 谷丙转氨酶（GPT） 谷草转氨酶（GOT） CHCOOHCH2NH2CH2COOH+COCOOHCH3谷丙转氨酶CHCH3COOHNH2CCOOHCH2OCH2COOH谷氨酸丙氨酸丙酮酸 酮戊二酸CHCOOHCH2NH2CH2COOH+谷氨酸COCOOHCH2COOH谷草转氨酶+CCOOHCH2OCH2COOH 酮戊二酸CHCH2COOHNH2天冬氨酸COOH草酰乙酸C OCOOHR2C OCOOHR1转氨酶CHR1COOHNH2CHR2COOHNH2PB6-CHOPB6-CH2-NH2转氨作用的意义：转氨作用的意义： 1、氨基酸分解代谢的起始步骤 2、机体合成非必需氨基酸的主要途径概念：概念：在酶的催化下，氨基酸脱氨的同时伴有氧化的反应过程 酶类：酶类： 1、氨基酸氧化酶黄素蛋白，辅酶FAD，由氧参与，产物H2O2RHC COOHNH2氨基酸氧化酶FADFADH2O2H2O2R C COOHNHH2ONH3R C COOHO特点：特点：NAD+或或NADP+为辅酶，分布广，在肝、肾和脑中活性为辅酶，分布广，在肝、肾和脑中活性 较强，肌肉中活性低些，可逆，特异性强较强，肌肉中活性低些，可逆，特异性强 。CHCOOHCH2NH2CH2COOH+L-谷氨酸L-谷氨酸脱氢酶NAD+ NADH + H+CCOOHCH2OCH2COOH 酮戊二酸NH3定义：定义：转氨作用与氧化脱氨基作用相偶联进行的反应 方式：方式：1、转氨偶联谷氨酸氧化脱氨作用 部位：肝、肾和脑2、转氨偶联AMP循环脱氨作用 部位：骨骼肌和心脏C OCOOHRCHRCOOHNH2 氨基酸 酮酸转氨酶CCOOHCH2OCH2COOH 酮戊二酸CHCOOHCH2NH2CH2COOHL-谷氨酸NADH（或NADPH）+ H+ + NH3NAD+（或NADP+）+ H2OL-谷氨酸脱氢酶C OCOOHRCHRCOOHNH2 氨基酸 酮酸转氨酶CCOOHCH2OCH2COOH 酮戊二酸CHCOOHCH2NH2CH2COOHL-谷氨酸GOTCHCOOHCH3NH2COOH天冬氨酸CCOOHCH2COOH草酰乙酸NNNNOHR5PIMPHOOC CH2CH COOHNHAMP腺苷酸代琥珀酸HOOC CHCHCOOH延胡索酸AMPH2ONH3O2、脱硫化氢脱氨1、脱水脱氨3、直接脱氨（一）氨的来源内源性氨内源性氨： 氨基酸脱氨基作用产生的氨（体内氨的主要来源） 胺类物质的氧化产生氨 嘌呤或嘧啶的分解产生氨 酰胺化合物的水解等也可产生氨外源性氨：外源性氨： 肠道食物蛋白质的腐败 尿素肠肝循环 服用氨类药物等产生的氨1尿素的合成尿素的合成 合成部位合成部位：肝脏（细胞液、线粒体）合成途径合成途径：鸟氨酸循环（尿素循环）步骤步骤氨基甲酰磷酸的合成瓜氨酸的合成 精氨酸的合成 尿素的生成 线粒体细胞液NH2(CH2)3CHNH2COOHNH2COOPO3H2鸟氨酸转氨甲酰酶NH(CH2)3CHNH2COOHCONH2+Pi鸟氨酸氨甲酰磷酸瓜氨酸NH3 + CO2 + 2ATP氨甲酰磷酸合成酶Mg2+ 2ADP + PiH2NCOO PO3H2氨甲酰磷酸合成酶 2ATP 2ADP + PiNH(CH2)3CHNH2COOH瓜氨酸CNH2O+CHCOOHCH2NH2COOH天冬氨酸精氨酸代琥珀酸合成酶NH(CH2)3CHNH2COOHCNH2NCH2COOHCHCOOH精氨酸代琥珀酸ATPAMP+PPi精氨酸代琥珀酸合成酶ATPAMP+PPi裂解酶NH(CH2)3CHNH2COOHCNH2NH精氨酸+HOOCCHCHCOOH延胡索酸NH(CH2)3CHNH2COOHCNH2NCH2COOHCHCOOH精氨酸代琥珀酸NH(CH2)3CH NH2COOHCNH2NH精氨酸+ H2O精氨酸酶NH2CNH2O尿素+NH2(CH2)3CH NH2COOH鸟氨酸总结总结：2NH3 + CO2 + 3ATPNH2C NH2O+ 2ADP + 4Pi + AMP氨甲酰磷酸合成酶 2ATP 2ADP + Pi精氨酸代琥珀酸合成酶(调节酶）ATPAMP+PPi尿素中-NH2的来源游离的NH3Asp中的NH3 生理意义：把有毒NH3转变成无毒尿素排出体外，解氨毒肌肉组织血液肝肌 肉蛋白质葡萄糖氨基酸丙酮酸转氨作用 酮酸丙氨酸糖分解葡萄糖丙氨酸葡萄糖谷氨酸丙酮酸转氨作用 酮戊二酸丙氨酸糖异生NH3尿素2丙氨酸丙氨酸-葡萄糖循环葡萄糖循环意义：意义：肌组织中的氨以无毒的丙氨酸形式运输到肝 肝又为肌组织提供了生成丙氨酸的葡萄糖3合成谷胺酰胺合成谷胺酰胺 CHCOOHCH2NH2CH2COOH谷氨酸+ NH3 + ATP谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺酶CHCOOHCH2NH2CH2C谷氨酰胺ONH2+ ADP + H2O + Pi 解氨毒 氨的运输和贮存形式 调节酸碱平衡 参与体内嘌呤、嘧啶和非必需氨基酸的合成 意义意义谷氨酰胺合成酶：谷氨酰胺合成酶：主要分布在脑、心和肌肉等组织 （一）合成非必需氨基酸 （二）转变为糖和脂肪 氨基酸分为： 生糖氨基酸 ：可沿糖异生作用转化为糖 。 生酮氨基酸 ：可沿脂肪酸分解和合成途径生成酮体和脂肪酸 生糖兼生酮氨基酸 ：既能转变成糖又能转变成酮体 生糖氨基酸甘氨酸、丙氨酸、丝氨酸、半胱氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、天冬氨酸、天冬酰胺、甲硫氨酸、缬氨酸、组氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸、精氨酸、生酮氨基酸亮氨酸 、赖氨酸生糖兼生酮氨 基 酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸（三）氧化供能一、氨基酸脱羧基作用一、氨基酸脱羧基作用 （一）脱羧基作用 氨基酸脱羧产物氨基酸脱羧产物：胺和二氧化碳 氨基酸脱羧酶：氨基酸脱羧酶：辅酶是含维生素B6的磷酸吡哆醛。CHCOOHNH2氨基酸脱羧酶CH2NH2+ CO2RR氨基酸胺（二）（二） 重要氨基酸脱羧基反应重要氨基酸脱羧基反应1. 1. 谷氨酸脱羧作用谷氨酸脱羧作用HOOC CH2CH2CHNH2COOHHOOC CH2CH2CH2NH2L-谷氨酸 -氨基丁酸谷氨酸+ CO2脱羧酶-氨基丁酸（氨基丁酸（-aminobutyric acid，GABA）生理功能：生理功能：对中枢 神经系统有普遍的抑制作用，是一种神经系统的主要抑制性递质 2. 2. 组氨酸脱羧作用组氨酸脱羧作用 组氨酸NNHCH2CHNH2COOH组胺NNHCH2CH2NH2组氨酸脱羧酶+ CO2组胺生理功能：组胺生理功能：是一种强烈的血管舒张剂，具有扩张血管降低血 压、促进平滑肌收缩及胃液分泌等作用 3.3.鸟氨酸脱羧作用鸟氨酸脱羧作用 鸟氨酸脱羧酶NH2(CH2)3CH NH2COOH鸟氨酸CO2NH2(CH2)4NH2腐胺+ SAMNH2(CH2)4NH(CH2)3NH2亚精胺+ SAMNH2(CH2)3NH(CH2)4NH(CH2)3NH2精胺腐胺、亚精胺、精胺等多胺类化合物腐胺、亚精胺、精胺等多胺类化合物能促进细胞生长和分裂 。（三）胺的分解代谢 R CH2NH2+ O2 + H2O胺氧化酶R CHOH2O2 + NH3胺醛醛氧化酶R COOH酸二、氨基酸与二、氨基酸与“一碳基团一碳基团”的代谢的代谢 （一）（一）“一碳基团一碳基团”及其载体及其载体 “一碳基团一碳基团”概念：概念：某些氨基酸在代谢过程中分解生成含一个碳原子某些氨基酸在代谢过程中分解生成含一个碳原子 的基团，称为的基团，称为“一碳基团一碳基团”（one carbon group） 或或“一碳单位一碳单位”（one carbon unit） 重要的重要的“一碳基团一碳基团” ：甲基：次甲基：羟甲基：CH3CHCH2OH亚甲基：甲酰基：亚氨甲基：CH2CHOCH NH“一碳基团一碳基团”的载体：的载体： 四氢叶酸（四氢叶酸（tetrahydrofolic acid，FH4）主要载体主要载体S-腺幻灯片腺幻灯片 40苷蛋氨酸（苷蛋氨酸（S-adenosylmethionine ，SAM）NNNHHNOHH2NHHHCH2NHC NH CHCOOHCH2CH2COOHO12345678910括号内用R表示NNNHNOHH2NHHHCH2N5R10CH2NNNHNOHH2NHHHCH2NH5R10CH3N5，N10-亚甲基-FH4N5-甲基-FH4FH4N5CH2N10RCH2FH4N5CH2N10RCH3N5，N10-次甲基-FH4NNNHNOHH2NHHHCH2N5R10CHFH4N5CH2N10RCHNNNHNOHH2NHHHCH2NH5R10CHN5-亚氨甲基-FH4NHFH4N5CH2N10RCH NHNNNHHNOHH2NHHHCH2N5R10N10-甲酰基-FH4HCFH4N5CH2N10ROHCOCHCOOHCH2NH2CH2SCH3+腺嘌呤OOHOHHHHCH2HSAM（二）生成（二）生成“一碳基团一碳基团”的氨基酸的氨基酸 1 1甘氨酸与甘氨酸与“一碳基团一碳基团”的生成的生成 CH2NH2COOH甘氨酸+ O2甘氨酸氧化酶CHOCOOH乙醛酸O2- CO2- NH3，-H2O2HCOOH +FH4 +FH4甲酸次甲基FH4合成酶甲酰FH4合成酶N5，N10-次甲基-FH4N10-甲酰基-FH4FH4N5CH2N10RCHFH4N5CH2N10ROHC2 2组氨酸与组氨酸与“一碳基团一碳基团”的生成的生成 NH2CHCH2NHNCOOHCHCOOHCH2NHCH2COOH亚 氨 甲 酰 谷 氨 酸CHNH+ H2O- NH3CHCOOHCH2NHCH2COOH甲 酰 谷 氨 酸CHO亚 氨 甲 酰 转 移 酶 甲 酰转 移 酶N5-亚 氨 甲 基 -FH4N5-甲 酰 基 -FH4FH4N5CH2N10RCHFH4N5CH2N10RNHOHCN5， N10-次 甲 基 -FH4FH4N5CH2N10RCH环 脱 氨 酶环 脱 水 酶组 氨 酸3 3丝氨酸与丝氨酸与“一碳基团一碳基团”的生成的生成 NH2CHCH2OHCOOH+ FH4丝氨酸羟甲基转移酶N5-甲基-FH4FH4N5CH2N10RCH3N5，N10-亚甲基-FH4FH4N5CH2N10RCH2N5，N10-次甲基-FH4FH4N5CH2N10RCH还原酶脱氢酶-2H+ H2丝氨酸+NH2CH2COOH甘氨酸4 4蛋氨酸与蛋氨酸与“一碳基团一碳基团”的生成的生成 CHCOOHCH2NH2CH2S蛋氨酸CH3腺苷转移酶ATPPPi + PiCHCOOHCH2NH2CH2SCH3+腺嘌呤OOHOHHHHCH2HSAMCHCOOHCH2NH2CH2S腺嘌呤OOHOHHHHCH2HS-腺苷同型半胱氨酸-CH3(用于肾上腺素、肌酸、胆碱等的合成)H2O腺苷CHCOOHCH2NH2CH2SH同型半胱氨酸N5-CH3- FH4FH45 5“一碳基团一碳基团”的互变的互变 一碳基团的来源活性形式互变生化功能蛋氨酸SAMN5-CH3-FH4同型半胱氨酸B12CH3N5，N10-CH2-FH4丝氨酸N5，N10=CH2-FH4组氨酸N5-CH=NH-FH4N5-CHO-FH4N10-CHO-FH4HCOOH甘氨酸乙醛酸色氨酸甲基化反应：如胆碱、肌酸、肾上腺素等合成胸腺嘧啶的甲基嘌呤碱C8嘌呤碱C2(三）三）“一碳基团一碳基团”代谢的生理意义代谢的生理意义 1四氢叶酸“一碳基团”参与体内嘌呤和嘧啶碱生物合成 2满足多种重要物质生物和成对甲基的需要 3“一碳基团”代谢与新药设计 三、芳香氨基酸的代谢三、芳香氨基酸的代谢（一）苯丙氨酸和酪氨酸的代谢1生成酪氨酸苯丙氨酸是必需AA，在苯丙氨酸羟化酶作用下可转变为酪氨酸。2合成激素酪氨酸是合成甲状腺素、肾上腺素和去甲肾上腺素等激素的原料3. 代谢缺陷症 苯丙酮酸尿症苯丙酮酸尿症 : 苯丙氨酸羟化酶缺乏使苯丙氨酸不能转变为酪氨酸，导致正常时的次要代谢产物苯丙酮酸生成显著增加 。白化病白化病 ：酪氨酸酶缺乏不仅影响肾上腺素、甲状腺素等有关激素合成，也使酪氨酸氧化生成黑色素障碍，使患者皮肤及毛发成白色4. 生成酪胺 (二二)、色氨酸的代谢、色氨酸的代谢 1生成5-羟色胺 2. 生成尼克酸 3. 生成黄尿酸 4. 生成褪黑激素 三、含硫氨基酸的代谢三、含硫氨基酸的代谢 1蛋氨酸主要生化作用包括：蛋白质生物合成时作为起始的氨基酸；生成的SAM是体内甲基化反应的活性甲基的供体，可转变为半胱氨酸。2半胱氨酸和胱氨酸为非必需氨基酸，其上的二硫键是维持许多重要蛋白质的活性结构所必需的，如胰岛素、免疫球蛋白等；一些巯基酶类活性与半胱氨酸的SH基有关；半胱氨酸代谢产物牛黄酸是构成胆汁酸的重要组成成分。3谷胱甘肽（glutathione，G-SH）是广泛分布于体内的三肽化合物。其氧化型G-S-S-G和还原型G-SH可互变，多以还原型存在。它与维生素C、E等构成体内抗氧化系统，保护体内许多含巯基蛋白质、酶和生物膜等免于因氧化而丧失正常的生化功能。蛋白质含量蛋白质的消化率蛋白质的利用率名 称来 源水 解 肽 键 的 特 异 性胃蛋白酶胃酸性CONH芳族胰蛋白酶糜蛋白酶弹性蛋白酶羧肽酶A羧肽酶B胰胰胰胰胰碱性CONHR芳族CONHR脂族CONHR中性氨基酸羧基末端肽碱性氨基酸羧基末端肽氨基肽酶二肽酶小肠小肠二肽的肽键 寡肽氨基末端肽氨基酸的来源：氨基酸的来源： （1）食物蛋白质经消化而被吸收的氨基酸； （2）细胞合成的非必需氨基酸； （3）组织蛋白分解产生的氨基酸。氨基酸的去路：氨基酸的去路： （1）合成生物体的组织蛋白质； （2）转变为重要含氮化合物，如嘌呤、嘧啶、酶、激素等； （3）氨基酸氧化分解释放能量； （4）有些氨基酸转变为糖或脂肪等。CHCOOHCH2NH2CH2COOH+COCOOHCH3谷丙转氨酶CHCH3COOHNH2CCOOHCH2OCH2COOH谷氨酸丙氨酸丙酮酸 酮戊二酸CHCOOHCH2NH2CH2COOH+谷氨酸COCOOHCH2COOH谷草转氨酶+CCOOHCH2OCH2COOH 酮戊二酸CHCH2COOHNH2天冬氨酸COOH草酰乙酸概念：概念：在酶的催化下，氨基酸脱氨的同时伴有氧化的反应过程 酶类：酶类： 1、氨基酸氧化酶黄素蛋白，辅酶FAD，由氧参与，产物H2O2RHC COOHNH2氨基酸氧化酶FADFADH2O2H2O2R C COOHNHH2ONH3R C COOHO3合成谷胺酰胺合成谷胺酰胺 CHCOOHCH2NH2CH2COOH谷氨酸+ NH3 + ATP谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺酶CHCOOHCH2NH2CH2C谷氨酰胺ONH2+ ADP + H2O + Pi 解氨毒 氨的运输和贮存形式 调节酸碱平衡 参与体内嘌呤、嘧啶和非必需氨基酸的合成 意义意义谷氨酰胺合成酶：谷氨酰胺合成酶：主要分布在脑、心和肌肉等组织 二、氨基酸与二、氨基酸与“一碳基团一碳基团”的代谢的代谢 （一）（一）“一碳基团一碳基团”及其载体及其载体 “一碳基团一碳基团”概念：概念：某些氨基酸在代谢过程中分解生成含一个碳原子某些氨基酸在代谢过程中分解生成含一个碳原子 的基团，称为的基团，称为“一碳基团一碳基团”（one carbon group） 或或“一碳单位一碳单位”（one carbon unit） 重要的重要的“一碳基团一碳基团” ：甲基：次甲基：羟甲基：CH3CHCH2OH亚甲基：甲酰基：亚氨甲基：CH2CHOCH NH“一碳基团一碳基团”的载体：的载体： 四氢叶酸（四氢叶酸（tetrahydrofolic acid，FH4）主要载体主要载体S-腺幻灯片腺幻灯片 40苷蛋氨酸（苷蛋氨酸（S-adenosylmethionine ，SAM）