蛋白质代谢医学知识专题讲座.pptx

,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,*,第八章 蛋白质代谢,姬晓南,j0512,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第1页,一细胞构建成份：,肌体生长、,组织蛋白质更新、,创伤修复。,二功效执行者：,酶催化作用、激素信息传递、抗体免疫性、转化成其它活性物质如,调整蛋白、胺类、神经递质、嘌呤、嘧啶等,三能源：,17.19 kJ/克蛋白质，次要作用,蛋白质生理功效,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第2页,氮平衡(nitrogen balance)：,机体摄入氮 机体排出氮,总氮平衡：,正氮平衡：,负氮平衡：,机体摄入氮=机体排出氮,机体摄入氮 机体排出氮,机体摄入氮 机体排出氮,总氮平衡要求：,蛋白质最低需要量：30-50克/日,营养学会推荐量：80克/日,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第3页,必需氨基酸 (essential amino acid)：,机体不能合成，必须由体外摄取氨基酸。,Thr，Val，Trp，Lys，,Phe，Met，Leu，Ile,口诀：,笨蛋来宿舍，晾一晾鞋,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第4页,非必需氨基酸(non-essential amino acid)：,体内能够利用其它物质来合成,氨基酸。,半必需氨基酸：,体内即使能合成，但量不足以供体,内所需；或以必需氨基酸为原料。,His，Arg，Tyr，Cys,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第5页,蛋白质消化、吸收与腐败,食物,淀粉,脂肪,蛋白质,一.蛋白质消化,氨基酸,蛋白酶,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第6页,蛋白质消化、吸收与腐败,蛋白水解酶原激活过程：,pepsinogen,pepsin,trypsinogen,trypsin,chymotrypsinogen,chymotrypsin,本身激活autocatalysis,本身激活autocatalysis,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第7页,消化部位：胃、肠（为主）,1.胃：胃蛋白酶（pepsin）,胃蛋白酶原 胃蛋白酶+6肽,H,+,（1）最适 pH 1.5 2.5,（2）水解芳香族氨基酸及亮氨酸羧基端,（3）凝乳作用,酪蛋白 副酪蛋白 Ca复合物,pepsin,Ca,+,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第8页,2.肠：,（1）胰液中蛋白酶消化,内肽酶：胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶，弹性蛋白酶,外肽酶：羧基肽酶A、B,最适 pH 为 7.0 左右,均以酶原方式分泌，以一定方式激活,各有专一性,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第9页,酶原激活：瀑布式,肠粘膜细胞,胆汁酸,肠激酶,胰蛋白酶原,胰蛋白酶,胰凝乳蛋白酶原,胰凝乳蛋白酶,弹性蛋白酶原,弹性蛋白酶,羧基肽酶原A、B,羧基肽酶A、B,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第10页,胰酶,蛋白质,氨基酸(1/3)+寡肽(2/3),主动吸收入肠粘膜细胞,(2),肠粘膜细胞消化,刷状缘：寡肽酶,氨基肽酶,二肽酶,三肽酶,氨基酸,入血,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第11页,吸收,主要在小肠，是耗能主动吸收,（1）氨基酸载体转运,存在于小肠粘膜细胞、肾小管细胞、肌肉细胞等,形成,氨基酸-载体-Na,+,三联复合物,（2）,谷氨酰基循环对氨基酸转运作用,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第12页,r谷氨酰转肽酶,AA,COOH,|,CHNH,2,|,(CH,2,),2,COOH,|,C-N-CH,|H|,O R,GSH,半胱氨酰甘氨酸,r,谷氨酰半胱氨酸,谷氨酸,5羟脯氨酸,AA,ATP,ADP+Pi,ATP,ADP+Pi,甘氨酸,ADP,+Pi,ATP,半胱氨酸,r谷氨酰氨基酸,细胞膜,细胞内,图8-3 r谷氨酰循环,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第13页,未消化蛋白质,H,R-C-COOH,NH,2,未吸收消化产物,三.,腐败（putrefaction）,细菌,脱氨,NH,3,脱羧,胺,碳链降解,其它有害物质,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第14页,蛋白质普通代谢,体内蛋白质,氨基酸,降解,合成,蛋白质降解：,溶酶体,无选择降解机制：,外源性蛋白、膜蛋白和长寿命细胞内蛋白,ATP和,泛素,依赖性细胞质为基础降解机制：异常蛋白和短寿命蛋白。,泛素(Ubiquitin)：,广泛存在于各真核生物中，是一个含 76 个氨基酸小分子蛋白质，可与被降解蛋白质形成极大之复合物而完成其降解作用。,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第15页,Ubiquitin:,The Ubiquitin Cycle:,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第16页,氨基酸普通代谢,外源性氨基酸,：,从食物吸收而来氨基酸,内源性氨基酸,：,组织蛋白质降解而来氨基酸,氨基酸代谢库（metabolic pool）：,外源性氨基酸和内源性氨基酸总称。这些氨基酸分布于体内各处，参加代谢。氨基酸代谢库以游离氨基酸重量计算。,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第17页,肌肉氨基酸：50%,肝氨基酸：10%,肾氨基酸：4%,血浆氨基酸：1-6%，氨基酸在体内,运输形式,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第18页,氨基酸代谢库,食物蛋白质,组织蛋白质,体内合成氨基酸,（非必需）,NH,3,尿素,酮酸,酮体,氧化,糖,胺类,其它含氮化合物,（嘌呤、嘧啶）,氨基酸起源和去路：,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第19页,氨基酸普通代谢,一氨基酸脱氨基作用,二,酮酸代谢,三.氨去路,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第20页,一氨基酸脱氨基作用,存在于大多数组织中,有各种方式：转氨基,氧化脱氨基,联合脱氨基（为主）,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第21页,（一）转氨基作用,一个氨基酸,氨基被转移到另一个酮基上，生成对应酮酸和氨基酸。,由氨基转移酶（转氨酶）催化。,R,1,R,2,R,1,R,2,H-C-NH,2,+C=O C=O +H-C-NH,2,COOH COOH COOH COOH,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第22页,1.转氨酶,体内存在各种转氨酶，以L-谷氨酸与,酮酸,转氨酶最为主要。如：谷丙转氨酶（GPT，肝脏含量高）和谷草转氨酶（GOT,心脏含量高）,谷草转氨酶,谷氨酸+草酰乙酸,酮戊二酸+天冬氨酸,谷丙转氨酶,谷氨酸+丙酮酸,酮戊二酸+丙氨酸,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第23页,2.,全部转氨酶都有相同辅基,和相同作用机制,转氨酶辅酶是磷酸吡哆醛,氨基酸,磷酸吡哆醛,-酮酸,磷酸吡哆胺,谷氨酸,-酮戊二酸,转氨酶,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第24页,(二)L-谷氨酸氧化脱氨基作用,部位：肝，肾，脑,方式：不需氧脱氢,酶：L-谷氨酸脱氢酶，此酶是别构酶，受能荷调整,反应,：,NH,2,NH,O,CH-COOH C-COOH C-COOH+NH,3,(CH,2,),2,-COOH (CH,2,),2,-COOH (CH,2,),2,-COOH,L-谷氨酸,酮戊二酸,意义：此反应使氨基酸氧化供能速率受ATP/ADP、,GTP/GDP 反馈调整,NAD,+,NADH+H,+,+H,2,O,-H,2,O,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第25页,(三)联合脱氨基作用,1.转氨偶联氧化脱氨：肝、肾、脑中,氨基酸,酮戊二酸,NH,3,+,NADH+H,+,酮酸,谷氨酸,H,2,O+NAD,+,转氨酶,L-谷氨酸脱氢酶,特点：先转氨再脱氨，以,酮戊二酸为氨基受体。,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第26页,2.转氨偶联AMP循环脱氨,转氨酶,GOT,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第27页,二,酮酸(ketoacid)代谢,O,C-COOH,R,经氨基化生成非必需氨基酸,转变成糖或脂类,氧化供能,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第28页,生糖氨基酸：可在体内转变成葡萄糖氨基酸,生酮氨基酸：可在体内转变成酮体氨基酸,生糖兼生酮氨基酸：二者皆可转变氨基酸,类别,氨基酸,生糖氨基酸,姑姑哺天姐，钢丝半斤煮蛋饼,生酮氨基酸 老,赖,和老,梁,生糖兼生酮氨基酸 一本老色书,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第29页,葡萄糖或糖原,甘油三酯,磷酸丙糖,a-磷酸甘油,脂肪酸,磷酸烯醇型丙酮酸,丙酮酸,乳酸,乙酰CoA,乙酰乙酰CoA,酮体,草酰乙酸,柠檬酸,延胡索酸,a酮戊二酸,谷氨酸,琥珀酸单酰CoA,糖,脂肪,丙氨酸,半胱氨酸,甘氨酸,丝氨酸,苏氨酸,色氨酸,亮氨酸,异亮氨酸,色氨酸,天冬氨酸,天冬酰胺,苯丙氨酸,酪氨酸,异亮氨酸,甲硫氨酸,丝氨酸,苏氨酸,缬氨酸,精氨酸,谷氨酰胺,组氨酸,脯氨酸,亮氨酸,赖氨酸,苯丙氨酸,酪氨酸,色氨酸,氨基酸、糖及脂肪代谢联络,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第30页,氨代谢,一.体内氨起源,NH,3,氨基酸脱氨,胺类脱氨,肾小管上皮细胞分泌,肠道重吸收,嘌呤、嘧啶分解,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第31页,氨有毒性，正常血氨浓度0.60mol/L 体内氨起源、转运、去路受到各种原因调整，以保持血氨处于动态平衡,氨代谢,体内各步骤所产氨主要经过肝脏合成尿素而解毒。肝功效衰竭患者肝脏解毒功效降低，血氨升高，经过血脑屏障入脑，引发脑功效障碍，为肝性脑病原因之 一,。,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第32页,二.氨转运,Ala-G循环,alanine-glucose cycle,肌肉,蛋白质,G,氨基酸,NH,3,Pyr,Glu,KG,Ala,G,尿素,NH,3,Pyr Glu,Ala,KG,G,Ala,转氨酶,转氨酶,尿素循环,肌肉 血液 肝,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第33页,空腹时，,肌肉输出：,Ala 碳链来自G,Glu 碳链来自,KG、支链氨基酸,意义：,（1）以无毒Ala 形式输出NH,3,肝,尿素,（2）肌肉中,Ala,肝,糖，再为肌肉提供G,（3）,饥饿时，肌肉以Ala、Glu形式输出成糖物质,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第34页,谷氨酰胺运氨作用,部位：脑、肌肉,作用：将氨运至 肝、肾,酶：,谷氨酰胺合成酶、谷氨酰胺酶,反应：不可逆，耗能,Glu Gln,血液,Gln Glu,NH,3,NH,3,脑、肌肉,肝、肾,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第35页,谷氨酰胺,氨解毒形式,氨运输形式,氨储存形式,在脑中固定氨,天冬酰胺合成原料,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第36页,白血病细胞：,天冬氨酸,天冬酰胺,临床上，,天冬酰胺酶,应用可深入降低,天冬酰,胺，从而抑制白血病细胞生长。,天冬酰胺,天冬氨酸,天冬酰胺酶,正常细胞：,天冬氨酸,天冬酰胺,谷氨酰胺 谷氨酸,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第37页,水生动物中过多NH,4,+,直接排泌出体外,鸟类和爬行动物体内NH,4,转变成尿酸解毒,大多数脊椎动物是经过,鸟氨酸循环,把NH,4,+,转变成,尿素,而解毒。,鸟氨酸循环,由Hans Krebs和Kurt Henseleit在1932年提出，早于三羧酸循环被说明5年，是第一个被发觉代谢通路。,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第38页,1.过程：,氨基甲酰磷酸合成,瓜氨酸合成,精氨酸合成,精氨酸水解生成尿素,2.组织定位：,肝为主，其它器官极微,线粒体和胞液,尿素循环：,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第39页,1、氨基甲酰磷酸合成,O,CO,2,+NH,3,+H,2,O+2ATP NH,2,-C-O,P0,3,+2ADP+Pi,（1）,氨基甲酰磷酸合成酶I,N-乙酰谷氨酸,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第40页,2、瓜氨酸合成,NH,2,C=O,（CH,2,）,3,NH,2,NH,CH-NH,2,+C-O （CH,2,）,3,+Pi,COOH,O,P0,3,CH-NH,2,COOH,鸟氨酸,氨基甲酰磷酸,瓜氨酸,鸟氨酸氨基甲酰转移酶,NH,2,（2）,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第41页,3、精氨酸代琥珀酸生成,NH,2,NH,2,COOH,C=O,COOH,C,=,N,C-H,NH +,H,2,N,-C-H NH CH,2,（CH,2,）,3,CH,2,（CH,2,）,3,COOH,CH-NH,2,COOH CH-NH,2,COOH COOH,瓜氨酸 天冬氨酸 精氨酸代琥珀酸,（3）精氨酸代琥珀酸合成酶,（4）精氨酸代琥珀酸裂解酶,（3）,（4）,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第42页,4、精氨酸生成,NH,2,C,NH,COOH,NH +CH,（CH,2,）,3,CH,CH-NH,2,HOOC,COOH,精氨酸 延胡索酸,（,4）精氨酸代琥珀酸裂解酶,（4）,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第43页,5、精氨酸水解生成尿素,NH,2,C,NH,NH,2,NH,2,NH,2,（CH,2,）,3,（CH,2,）,3,+H,2,O,C,=O +CH-NH,2,CH-NH,2,NH,2,COOH,COOH,精氨酸 尿素 鸟氨酸,（5）,精氨酸酶,（5）,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第44页,鸟氨酸,瓜氨酸,精氨酸,尿素,+H,2,O,-H,2,O,+-NH,2,-H,2,O,+NH,3,+CO,2,尿素生成鸟氨酸循环,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第45页,3.总反应：,NH,2,2NH,3,+CO,2,+3ATP+3H,2,O,C=O,+2ADP+AMP+4Pi,NH,2,焦磷酸快速水解，所以整个反应生成1分子尿素消耗4个,高能磷酸键，尿素中2个氮原子一个来自于天冬氨酸，,一个来自NH,4,+,，生成延胡索酸是将鸟氨酸循环和三,羧酸循环联络起来主要成份。,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第46页,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第47页,氨代谢,调整,（1）关键酶：,氨基甲酰磷酸合成酶,（CPS-）,位于线粒体,N-乙酰谷氨酸为活力必需，,N-乙酰谷氨酸合成酶催化：,乙酰辅酶A+Glu,N-乙酰谷氨酸,精氨酸激活此酶,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第48页,（,2）食物,蛋白质饮食可诱导 CPS-、OCT、ASA-S，加速尿素合成,低蛋白质饮食可使尿素合成减慢,（3）其它代谢物,与其它代谢路径亲密相关，受相关代谢物影响,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第49页,（4）氨去路,尿素合成90%,生成谷氨酰胺,酮酸还原氨基化,生成非必需氨基酸,生成嘌呤、嘧啶等其它含氮化合物,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第50页,高氨血症和氨中毒,正常血氨浓度：,0.1 mg/dl(0.6,mol,/L),肝功损伤,尿素合成,血氨,脑a酮戊二酸,（与氨生成谷氨酸）,肝昏迷,脑功效,ATP生成,三羧酸循环,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第51页,个别氨基酸代谢,一、氨基酸脱羧基作用,二、一碳单位代谢,三、含硫氨基酸代谢,四、芳香族氨基酸代谢,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第52页,一、氨基酸脱羧基作用,R R R,CH-NH,2,+OHC-Py,HC-N=CH-Py H,2,C=N=CH-Py,COOH COOH,R,CHNH,2,+OHC-Py,胺,H,2,O,酶：氨基酸脱羧酶,辅酶：磷酸吡哆醛,作用：产生一些特殊生理物质,去路：由肝内,胺氧化酶,氧化，,醛酸,举例：,CO,2,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第53页,1.,氨基丁酸（,a,mino,b,utyric,a,cid，GABA）,Glu GABA,CO,2,部位：脑、肾,酶：谷氨酸脱羧酶,功效：中枢抑制性神经递质，抗颠痫,代谢：转氨生成琥珀酸半醛,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第54页,2.组胺(histamine),His,组胺,部位：肥大细胞、肺、肝、肾、肌肉、胃粘膜,酶：组氨酸脱羧酶,功效：舒血管，增加毛细血管通透性，与过,敏反应相关，促进胃液分泌,代谢：二胺氧化酶氧化，甲基化，乙酰化等,CO,2,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第55页,3.5-羟色胺（5-hydroxytryptamine，5-HT）,色氨酸,5-羟色氨酸,5-HT,部位：脑、肾、肝等各组织,酶：色氨酸羟化酶、5-羟色氨酸脱羧酶,功效：脑中：抑制性神经递质,外周组织：收缩血管,代谢：单胺氧化酶,CO,2,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第56页,4.多胺(polyamines),Orn、Met,精脒、精胺,（spermidine）（spermine）,部位：肝、生长旺盛组织（如肿瘤）,关键酶：,尿氨酸脱羧酶,（,o,rnithine,d,e,c,arboxylase，,ODC,）,功效：调整细胞生长，促进核酸及蛋白质合成,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第57页,二、一碳单位代谢,一碳单位,：一些氨基酸分解代谢过程中产生含有一个碳原子,基团。均与FH,4,结合而转运，是体内甲基供体。,四氢叶酸,：tetrahydrofolic acid，FH,4,H,N N,H,2,N-C C CH,2,H O H COOH,N C CH,CH,2,N,C,N,CH,CH,2,CH,2,COOH,C,N,OH H,一碳单位代谢辅酶,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第58页,一碳单位种类,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第59页,一碳单位起源,（色煮钢丝）,Ser +FH,4,N,5,N,10,-CH,2,-FH,4,+Gly,Gly+FH,4,N,5,N,10,-CH,2,-FH,4,+CO,2,+NH,3,His +FH,4,N,5,-CH=NH-FH,4,+Glu,Trp,HCOOH+犬尿氨酸,N,10,-CHO-FH,4,FH,4,生理意义：,提供甲基，生成SAM,提供甲基，嘌呤C,2,、C,8,及 dTMP 中甲基,氨基酸代谢与核苷酸代谢联络点,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第60页,一碳单位与抗菌、抗肿瘤：,细菌：存在着二氢叶酸合成酶，催化：,对氨基苯甲酸+二氢蝶呤+Glu,FH,2,类似物,类似物,磺胺药，竞争性抑制,二氢叶酸合成酶,肿瘤细胞：二氢叶酸还原酶，催化：,酸 二氢叶酸 四氢叶酸,氨甲蝶呤，竞争性抑制二氢叶酸还原酶,结果：,FH,2,FH,4,核苷酸合成 核酸合成 细菌繁殖抑制,肿瘤生长抑制,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第61页,含硫氨基酸代谢,(一)甲硫氨酸代谢,1.转甲基作用,2.甲硫氨酸循环,3.肌酸合成,(二)半胱氨酸代谢,1.半胱氨酸与胱氨酸互变,2.活性硫酸根代谢,3.谷胱甘肽合成,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第62页,甲硫氨酸代谢,甲硫氨酸在体内最,主要分解代谢途,径是经过甲硫氨酸,循环提供甲基。,Methionine cycle,甲硫氨酸必须先,活化生成S-腺苷,甲硫氨酸,（SAM）,后才能在甲基转,移酶催化下进行,转甲基反应,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第63页,SAM参加一些转甲基作用,SAM是体内最主要甲基直接供体，参,与50各种物质转甲基反应,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第64页,含硫氨基酸代谢,肌酸代谢,磷酸肌酸由肌酸经,肌酸激酶,催化合成，含有高能磷酸键。肌酸和磷酸肌酸是能量储 存和利用重,要化合物。,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第65页,半胱氨酸代谢,CH,2,SH CH,2,S,S,CH,2,CHNH,2,CHNH,2,CHNH,2,COOH COOH COOH,-2H,+2H,半胱氨酸转化成胱氨酸后，可使活性丧失,一些毒物与酶巯基结合而使酶失活,二巯基丙醇可使酶巯基还原，具解毒作用,体内GSH能保护酶巯基,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第66页,CH,2,SH,CHNH,2,Pyr+H,2,S,H,2,SO,4,SO,4,2-,COOH,CH,2,SOOH CH,2,SOOH,CHNH,2,C=O,Pyr+H,2,SO,3,COOH COOH,CH,2,SO,2,OH,CH,2,NH,2,牛磺酸,半胱氨酸代谢,NH,2,O,O,2,CO,2,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第67页,ATP+SO,4,2-,AMP-SO,3,-,3-PO,3,H-AMP-SO,3,-,+ADP,PAPS,活性硫酸根,-,O,3,S-O-P-O-CH,2,O,OH,H,2,O,3,PO,A,生物转化,硫酸酯化,酸性糖链,半胱氨酸代谢,O,OH,硫酸基转移酶催化以上反应,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第68页,苯丙氨酸主要经羟化生成酪氨酸，酪氨酸一,方面经深入代谢生成多巴胺、去甲肾上腺,素、肾上腺素等儿茶酚胺类物质，另首先,代谢生成黑色素。,色氨酸除生成5-羟色胺外，还经分解代谢生,成一碳单位。,芳香族氨基酸代谢,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第69页,酪氨酸在黑色素细,胞中经羟化、氧化、脱羧等反应生成吲,哚-5,6-醌，再聚合成,黑色素,。,Tyr,蛋白质代谢医学知识专题讲座,第70页,