第八章-蛋白质的分解代谢.ppt

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 蛋白质的分解代谢,一、蛋白质的生理功能,（一）、维持人体的生长、繁殖、细胞和组织的更 新和修复,（二）、参与体内各种生理活动,催化、运输、运动、血凝、调节生理活动及代谢、免疫,（三）、氧化供能,二、蛋白质的需要量,（一）、*氮平衡,概念：,研究人体每日摄入氮量与排出氮量之间的比例关系，了解人体蛋白质代谢状况的实验研究方法。,*正氮平衡；,摄入的氮量排出的氮量,表现在:儿童、孕妇、恢复期的病人,*负氮平衡：,摄入的氮量排出的氮量,表现在：慢性消耗性疾病，组织创伤，营养不良 组织创伤,。,（二）、蛋白质的需要量、,蛋白质的需要量,成人,最低,需要量3050g/每日,成人,基本,需要量4060g/每日,成人,安全摄入,量80g/每日,特殊人体特殊对待,三、蛋白质的营养价值,（一）必需氨基酸,必需氨基酸,：笨蛋来宿舍亮异亮鞋,（8种）,非必需氨基酸,：（12种）,天酰。,（三）食物蛋白质的互补作用：,把几种营养价值较低的蛋白质混合食用，使所含的必需氨基酸在组成上能互相补充，从而提高蛋白质的营养价值。,蛋白质的腐败作用,屁,的臭味来自大肠杆菌等腐败菌在 分解蛋白质时所产生的氨、硫化氢、吲哚、靛基质、类臭素、挥发性 胺以及挥发性脂肪酸等。虽然其含量加起来还不到10，但足以使闻 者生厌。,二、氨基酸脱氨基作用,方式,1、转氨基作用,2、氧化脱氨基作用,3、联合脱氨基作用,（一）转氨基作用,转氨基作用：,氨基酸与酮酸在氨基转移酶催化下进行氨基和酮基的交换，分别生成相应的酮酸和氨基酸的过程。,COOH,|,(CH,2,),2,|,HC-NH,2,|,COOH,COOH,|,(CH,2,),2,|,HC-NH,2,|,COOH,COOH,|,(CH,2,),2,|,C=O,|,COOH,COOH,|,(CH,2,),2,|,C=O,|,COOH,CH,3,|,C=O,|,COOH,CH,3,|,HC-NH,2,|,COOH,COOH,|,CH,2,|,C=O,|,COOH,COOH,|,CH,2,|,C-NH,2,|,COOH,ALT,/,B,6,P,AST,/,B,6,P,谷氨酸,-,酮戊二酸,谷氨酸,-,酮戊二酸,丙酮酸,丙氨酸,草酰乙酸,天冬氨酸,转 氨 基 作 用,返 回,主菜单,体内重要的转氨酶,丙氨酸氨基转移酶（,ALT,或GPT）：,肝,中活性最高。,天冬氨酸氨基转移酶（,AST,或GOT）：,心肌,中活性最高。,正常人各组织,ALT及AST活性(单位/克湿组织),测定血清转氨酶活性，临床上可作为疾病诊断和判断预后的主要指标之一。,组织,(GOT),(GPT),心,156000,7100,肝,142000,44000,骨骼肌,99000,4800,肾,91000,19000,胰腺,脾,肺,血清,28000,2000,14000,1200,10000,700,20,16,ALT,AST,组织,(GOT),(GPT),ALT,AST,NH,2,|,CH-COOH,|,(CH,2,),2,-COOH,谷氨酸,脱 氢 酶,NAD,+,NH,|,C-COOH,|,(CH,2,),2,-COOH,|,C-COOH +,|,(CH,2,),2,-COOH,NH,3,+H,2,O,谷氨酸,亚谷氨酸,NADH,H,H,-H,-H,O,氧化脱氨基作用,主菜单,a-酮戊二酸,要点：,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,，但在,心肌和骨骼肌中活性较低,。,COOH,|,(CH,2,),2,|,HC-NH,2,|,COOH,COOH,|,(CH,2,),2,|,C=O,|,COOH,CH,3,|,C=O,|,COOH,CH,3,|,HC-NH,2,|,COOH,ALT,/,B,6,P,谷氨酸,丙酮酸,丙氨酸,-,酮戊二酸,谷氨酸脱氢酶,NAD,+,+NH,3,+H,2,O,NADH,联合脱氨基作用,返 回,主菜单,嘌呤核苷酸循环,（）主要的场所：,骨骼肌、心肌,（）原因：,骨骼肌、心肌中谷氨酸脱氢酶活性低，腺苷酸脱氨酶活性高,（）基本过程：,氨是机体正常代谢产物，具有毒性。,体内的氨主要在肝合成尿素而解毒。,正常人血氨浓度一般不超过,60mol/L,。,三,、,氨 的 代 谢,（一）、体内氨的来源,1、氨基酸脱氨基作用,氨基酸脱氨基作用产生的氨是体内氨的,主要,来源。,2、肠道吸收,蛋白质和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（高血氨患者）,（三）肾产生,主要来自谷氨酰胺的水解,谷氨酰胺,谷氨酸 +NH,3,谷氨酰胺酶,H,2,O,酸性利尿可减少氨的吸收（肝硬化腹水）。,1.,谷氨酰胺是氨的解毒产物，也是氨的储存及运输形式。,2.,谷氨酰胺是合成蛋白质的原料，也是合成嘌呤和嘧啶的原料。,3.,在脑组织反应迅速进行，能够清除脑内的游离氨。,生理意义,2、丙氨酸-葡萄糖循环运氨,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。,丙,氨,酸,葡,萄,糖,肌肉,蛋白质,氨基酸,NH,3,谷氨酸,-,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,-,酮戊二酸,谷氨酸,丙酮酸,NH,3,尿素,尿素循环,糖异生,肝,葡萄糖,丙氨酸-葡萄糖循环,体内氨的去路有：,在肝内合成尿素，这是最主要的去路；,谷氨酸,+NH,3,谷氨酰胺,谷氨酰胺合成酶,ATP,ADP+Pi,肾小管泌氨,分泌的NH,3,在酸性条件下生成NH,4,+,，随尿排出。,合成非必需氨基酸及其它含氮化合物；,合成谷氨酰胺。,（三）、体内氨的主要去路,1、尿素合成鸟氨酸循环,尿素生成的过程称为,鸟氨酸循环(orinithine cycle)，又称尿素循环(urea cycle),。,原料：,NH,3,和CO,2,生成部位：,主要在肝细胞的线粒体及胞液中。,首先,鸟氨酸与氨及,CO2,结合生成瓜氨酸；,第二，瓜氨酸再接受1分子氨而生成精氨酸；,第三，精氨酸水解产生尿素，并重新生成鸟氨酸。,2、生成过程：,氨基甲酰磷酸的合成,CO,2,+NH,3,+H,2,O+2ATP,氨基甲酰磷酸合成酶,（,N-乙酰谷氨酸,，,Mg,2+,）,C,O,H,2,N,O,PO,3,2-,+,2ADP+Pi,氨基甲酰磷酸,反应在,线粒体,中进行,瓜氨酸的合成,鸟氨酸氨基甲酰转移酶,H,3,PO,4,+,氨基甲酰磷酸,由鸟氨酸氨基甲酰转移酶,(,OCT,),催化，,OCT,常与,CPS-,构成复合体。,反应在,线粒体,中进行，,瓜氨酸生成后进入胞液。,精氨酸的合成,反应在,胞液,中进行。,精氨酸代琥珀酸合成酶,ATP,AMP+PPi,H,2,O,Mg,2+,+,天冬氨酸,精氨酸代琥珀酸,精氨酸,延胡索酸,精氨酸代琥珀酸裂解酶,精氨酸代琥珀酸,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,NH,2,NH,2,NH,NH,2,C,C,（1）,一种产物,：,尿素,，尿素是人体内蛋白质分解代谢的终产物,（2）,两个原料：,2NH,3,、CO,2,；合成尿素的两个氮，一个来自,游离NH,3,，另一个由,天冬氨酸,提供,（3）,三个ATP,：实际是消耗,4个,高能磷酸键,（4）,四步反应：,前两步（氨基甲酰磷酸合成、瓜氨酸合成）在,线粒体,，后两步（精氨酸合成、精氨酸水解）在,胞液,反应小结:,1.食物蛋白质的影响,高蛋白膳食 合成,低蛋白膳食 合成,2.氨基甲酰磷酸合成酶的调节：,乙酰谷氨酸、精氨酸为其激活剂,尿素生成酶系的调节：,精氨酸代琥珀酸为关键酶,4,、氨基酸的影响,第四节 氨的代谢,3、尿素合成受膳食蛋白质和两种限速酶活性的调节,血氨浓度升高称高血氨症,(,hyperammonemia,),高血氨症时可引起脑功能障碍，称氨中毒(ammonia poisoning)。,尿素合成障碍可引起高血氨症与氨中毒,常见于肝功能严重损伤或尿素合成相关酶的遗传缺陷。,TAC,脑供能不足,-酮戊二酸,谷氨酸,谷氨酰胺,NH,3,NH,3,脑内-酮戊二酸,氨中毒的可能机制,呕吐、厌食、间歇性共济失调、嗜睡甚至昏迷,限制蛋白进食量,给予肠道抑菌药物,降低肠道,PH,给予谷氨酸使其与氨结合为谷氨,酰胺,降低血氨的措施,三、a 酮酸的代谢,氨基酸,脱氨基作用,1、氧化供能,2、转变成糖或脂肪,NH3 a 酮酸 3、合成非必需氨基酸,一 本 落 色 书,第二节 个别氨基酸的代谢,Metabolism of,Individual,Amino Acids,一、氨基酸脱羧基作用,脱羧基作用,(,decarboxylation,),氨基酸脱羧酶,氨基酸,胺类,RCH,2,NH,2,+,CO,2,磷酸吡哆醛,（一）组氨酸经组氨酸脱羧酶催化生成组胺(histamine),组胺是强烈的,血管舒张剂,，可增加毛细血管的通透性，还可刺激胃蛋白酶原及胃酸的分泌。,L-组氨酸,组胺,组氨酸脱羧酶,CO,2,HN N,CH,2,CHCOOH,NH,2,HN N,CH,2,CH,2,NH,2,（二）谷氨酸脱羧生成-氨基丁酸,(-aminobutyric acid,GABA),GABA,是抑制性神经递质，对中枢神经有抑制作用。（止呕）,GABA,COOH,(CH,2,),2,CH,2,NH,2,CO,2,L-谷氨酸脱羧酶,COOH,(CH,2,),2,CHNH,2,COO,H,L-谷氨酸,（三）色氨酸经5-羟色胺酸生成5-羟色胺,(5-hydroxytryptamine,5-HT),5-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,睡眠、疼痛、体温调节等生理功能有关,5-羟色氨酸,5-HT,色氨酸羟化酶,5-羟色氨酸脱羧酶,CO,2,色氨酸,CH,2,CHCOOH,NH,2,CH,2,CH,COO,H,NH,2,HO,CH,2,CH,2,NH,2,HO,（四）牛磺酸,氧化,半胱氨酸,磺酸丙氨酸,牛磺酸,脱羧酶,CO,2,牛磺酸是结合胆汁酸的组成成分,。,抗氧化、稳定细胞膜等功能，对心肌、神经、肝具有保护作用,（五）某些氨基酸脱羧基可产生多胺类物质,鸟氨酸脱羧酶,鸟氨酸,腐胺,S-腺苷甲硫氨酸,(SAM),脱羧基SAM,CO,2,SAM脱羧酶,CO,2,精脒(spermidine),丙胺转移酶,5-甲基-硫-腺苷,丙胺转移酶,精胺(spermine),多胺是调节细胞生长的重要物质，它可以促进核酸和蛋白质的合成，,在生长旺盛的组织（如胚胎、再生肝、肿瘤组织）含量较高。,二、一碳单位代谢,（一）,一碳单位的定义,某些氨基酸在分解代谢过程中产生的,含有一个碳原子,的基团，称为一碳单位,(one carbon unit)。,一碳单位的种类,甲基 -CH,3,甲烯基（,亚甲基）,-CH,2,-,甲炔基(次甲基)-CH=,甲酰基 -CHO,亚氨甲基 -CH=NH,（二）,载体：四氢叶酸,FH,4,的生成,F,FH,2,FH,4,FH,2,还原酶,FH,2,还原酶,NADPH+H,+,NADP,+,NADPH+H,+,NADP,+,FH,4,携带一碳单位的形式,（,一碳单位通常是结合在,FH,4,分子的,N,5,、N,10,位上）,N,5,CH,3,FH,4,N,5,N,10,CH,2,FH,4,N,5,N,10,=CHFH,4,N,10,CHOFH,4,N,5,CH=NHFH,4,一碳单位主要来源于丝氨酸、甘氨酸、组氨酸及色氨酸的分解代谢,丝氨酸,N,5,N,10,CH,2,FH,4,甘氨酸,N,5,N,10,CH,2,FH,4,组氨酸,N,5,CH=NHFH,4,色氨酸,N,10,CHOFH,4,（三）一碳单位的来源和互变,一碳单位的互相转变,N,10,CHOFH,4,N,5,N,10,=CHFH,4,N,5,N,10,CH,2,FH,4,N,5,CH,3,FH,4,N,5,CH=NHFH,4,H,+,H,2,O,NADPH+H,+,NADP,+,NADH+H,+,NAD,+,NH,3,一碳单位的最高形式,（,）,（四）一碳单位的功能,1.主要功能是参与嘌呤、嘧啶的合成,N,10,-CHO-FH,4,与,N,5,N,10,=CH-FH,4,分别为嘌呤合成提供,C,2,与,C,8,，,N,5,N,10,-CH,2,-FH,4,为胸腺嘧啶核苷酸合成提供甲基。,把氨基酸代谢和核酸代谢联系起来。,2.叶酸缺乏，一碳单位代谢障碍，可导致巨幼贫。,三、含硫氨基酸的代谢,胱氨酸,蛋（甲硫）氨酸,半胱氨酸,含硫氨基酸,（一）蛋氨酸的代谢,1、蛋氨酸与转甲基作用,腺苷转移酶,PPi+Pi,+,甲硫氨酸,（蛋氨酸）,ATP,S-腺苷甲硫氨酸,（蛋氨酸）,(SAM),（,活性形式,）,（,）,SAM参与部分重要甲基化作用,例如：肌酸的合成,SAM,为体内甲基的直接供体,肌酸,(creatine),和磷酸肌酸,(creatine phosphate),是能量储存、利用的重要化合物。,合成：,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。,2、甲硫氨酸循环,VitB,12,缺乏,FH,4,不能再生,一碳单位转运障碍,核酸合成障碍,细胞分裂障碍,巨幼红细胞性贫血,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,N,5,CH,3,FH,4,转甲基酶,(VitB,12,),H,2,O,腺苷,ATP,PPi+Pi,FH,4,N,5,CH,3,FH,4,RH,RH,-CH,3,（二）半胱氨酸和胱氨酸的代谢,1、半胱氨酸与胱氨酸可以互变,-,2H,+,2H,CH,2,SH,CHNH,2,COOH,CH,2,CHNH,2,COOH,CH,2,CHNH,2,COOH,S,S,2,2、谷胱甘肽（GSH）的生成,3、半胱氨酸可生成活性硫酸根,（,）,SO,4,2-,+,ATP,AMP,-,SO,3,-,(腺苷-5,-磷酸硫酸),3-PO,3,H,2,-,AMP,-,SO,3,-,（3,-磷酸腺苷-5,-磷酸硫酸，PAPS）,PAPS,为活性硫酸根，是体内硫酸根的供体,。,（,）,含硫氨基酸分解可产生硫酸根，半胱氨酸是主要来源。,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,1、苯丙氨酸羟化生成酪氨酸,此反应不可逆，是苯丙氨酸的主要代谢途径。,（一）苯丙氨酸代谢,苯丙氨酸,酪氨酸,+H,2,O,苯丙氨酸羟化酶,苯酮酸尿症,(phenyl,keronuria,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，在体内累积，经转氨基作用生成苯丙酮酸，此时尿中可出现大量苯丙酮酸，称苯酮酸尿症，苯丙酮酸对中枢神经系统有毒性，影响患儿智力发育，故这是一种严重的疾病。,苯酮酸尿症,(phenyl,keronuria,PKU),临床症状：患儿出生时大多表现正常，新生儿期无明显症状。34个月后逐渐表现出,智力、运动发育落后,，头发由黑变黄，皮肤白，全身和,尿液有特殊鼠臭味,，常有 湿疹。随着年龄增长，智力低下越发明显。2/3 患儿有轻微的神,经系统体征,，例如，肌张力增高、腱反射亢进、小头畸形等，严重者可有 脑性瘫痪。,多巴醌,吲哚醌,黑色素,聚合,（1）.黑色素(melanin)的生成,酪氨酸酶,缺乏,酪氨酸酶,，导致,白化病,。,2、,酪,氨酸代谢,白化病,基本概况：白化病(albinism)是一种较常见的皮肤及其附属器官黑色素缺乏所引起的疾病，由于先天性缺乏酪氨酸酶，或酪氨酸酶功能减退，黑色素合成发生障碍所导致的遗传性,白斑病,。这类病人通常是全身皮肤、毛发、眼睛缺乏黑色素，因此表现为眼睛,视网膜,无色素，,虹膜,和,瞳孔,呈现淡粉色或淡灰，怕光，看东西时总是眯着眼睛。皮肤、眉毛、头发及其他体毛都呈白色或白里带黄。人们将这类病人俗称为“羊白头”。白化病属于家族遗传性疾病，为,常染色体隐性遗传,，常发生于,近亲结婚,的人群中。,白化病,（2）.儿茶酚胺(catecholamine)的生成,多巴胺、去甲肾上腺素、肾上腺素,统称为,儿茶酚胺,。,帕金森病,(Parkinson disease),患者多巴胺生成减少。,（3）酪氨酸的分解代谢,体内代谢尿黑酸的酶先天缺陷时，尿黑酸分解受阻，可出现,尿黑酸尿症。,（二）色氨酸代谢,色氨酸,5-羟色胺,一碳单位,丙酮酸 +乙酰乙酰CoA,维生素 PP,脱羧,分解,色氨酸加氧酶,肠道细菌分解,(-CHO),第三节,糖、脂类、氨基酸代谢的联系,在能量代谢上的相互联系,三大营养素,共同中间产物,共同最终代谢通路,糖,脂肪,蛋白质,乙酰CoA,TAC,2H,氧化磷酸化,ATP,CO,2,三大营养素可在体内氧化供能。,从能量供应的角度看，三大营养素可以互相代替，并互相制约。,一般情况下，供能以糖、脂为主，并尽量节约蛋白质的消耗。,一、糖代谢与脂代谢的相互联系,1.摄入的糖量超过能量消耗时,葡萄糖,乙酰CoA,合成脂肪,（脂肪组织）,合成糖原储存（肝、肌肉）,2.,脂肪的甘油部分能在体内转变为糖,脂肪酸,乙酰CoA,葡萄糖,脂,肪,甘油,甘油激酶,肝、肾、肠,磷酸-甘油,葡萄糖,3.,脂肪的分解代谢受糖代谢的影响,饥饿、糖供应不足或糖代谢障碍时,高酮血症,草酰乙酸相对不足,糖不足,脂肪大量动员,酮体生成增加,氧化,受阻,总结：,糖代谢与脂代谢的相互联系,甘油,糖 脂肪,脂肪酸,胆固醇 酮体,（二）糖与氨基酸代谢的相互联系,例如,丙氨酸,丙酮酸,脱氨基,糖异生,葡萄糖,1.大部分氨基酸脱氨基后，生成相应的-酮酸，可转变为糖。,2.糖代谢的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,柠檬酸,-酮戊二酸,丙氨酸,天冬氨酸,谷氨酸,糖代谢与氨基酸代谢的相互联系,18种氨基酸,（亮赖除外）,糖,12种非必需氨基酸,总结,氨基酸,乙酰CoA,脂肪,1.蛋白质可以转变为脂肪,2.氨基酸可作为合成磷脂的原料,丝氨酸,磷脂酰丝氨酸,胆胺,脑磷脂,胆碱,卵磷脂,（三）脂类与氨基酸代谢的相互联系,但不能说，脂类可转变为氨基酸。,脂肪,甘油,磷酸甘油醛,糖酵解途径,丙酮酸,其他-酮酸,某些非必需氨基酸,3.脂肪的甘油部分可转变为非必需氨基酸,脂代谢与氨基酸代谢的相互联系,20种氨基酸,乙酰辅酶A,脂肪酸,脂肪,甘油,12种非必需氨基酸,总结,目 录,