中职生物化学课件第9-10章.ppt
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- 生物化学 课件 10
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1、 第第9章章 蛋白质分解代谢蛋白质分解代谢 导言导言 绝大多数的婴儿都能用母乳喂养,对绝大多数的婴儿都能用母乳喂养,对宝宝来说,母乳无疑是最好的不可替代的宝宝来说,母乳无疑是最好的不可替代的营养品,但是,你可知道有些婴儿是不宜营养品,但是,你可知道有些婴儿是不宜用母乳喂养的吗用母乳喂养的吗?苯丙氨酸代谢障碍所引起苯丙氨酸代谢障碍所引起的疾病苯丙酮尿症的婴儿就不宜用母乳喂的疾病苯丙酮尿症的婴儿就不宜用母乳喂养,不及早控制患儿的饮食将导致其智能养,不及早控制患儿的饮食将导致其智能障碍。同学们可以通过学习氨基酸的分解障碍。同学们可以通过学习氨基酸的分解代谢,了解氨基酸代谢障碍引起疾病的机代谢,了解氨
2、基酸代谢障碍引起疾病的机制和治疗的原则。制和治疗的原则。联想质疑联想质疑 市售营养保健品多种多样,其中就有一市售营养保健品多种多样,其中就有一类是蛋白质类是蛋白质/氨基酸类的营养保健品,那么氨基酸类的营养保健品,那么蛋白质蛋白质/氨基酸到底有哪些营养作用呢?氨基酸到底有哪些营养作用呢?第第 1 节节 蛋白质的营养作用蛋白质的营养作用一、蛋白质的生理功能一、蛋白质的生理功能1维持组织细维持组织细胞生长、更胞生长、更新、修补;新、修补;3氧化供能氧化供能.2构成机体重构成机体重要的生理活要的生理活性物质性物质 ;观察思考观察思考人体氮平衡有以下三种情况:人体氮平衡有以下三种情况:1 1氮的总平衡氮
3、的总平衡 摄入氮排出氮,即体内蛋白质的合成量等于分解量。摄入氮排出氮,即体内蛋白质的合成量等于分解量。2 2氮的正平衡氮的正平衡 摄入氮排出氮,即体内蛋白质合成量大于分解量。摄入氮排出氮,即体内蛋白质合成量大于分解量。3 3氮的负平衡氮的负平衡 摄入氮排出氮,即蛋白质的分解量多于合成量。摄入氮排出氮,即蛋白质的分解量多于合成量。正常人、成长发育期、疾病康复期、孕妇、乳母、饥饿、消耗性正常人、成长发育期、疾病康复期、孕妇、乳母、饥饿、消耗性疾病患者分别属于哪种情况?疾病患者分别属于哪种情况?(一)氮平衡(一)氮平衡(nitrogen balance)试验试验 氮平衡是指人体每日摄入食物中的氮量与
4、排泄氮平衡是指人体每日摄入食物中的氮量与排泄物中氮量的比例关系。物中氮量的比例关系。二、蛋白质需要量二、蛋白质需要量 案例案例9-19-1 腊八粥是一种在腊八节用多种食材熬制的粥。腊八粥是一种在腊八节用多种食材熬制的粥。燕京岁时记燕京岁时记腊八粥说:腊八粥说:“腊八粥者,用黄米、腊八粥者,用黄米、白米、江米、小米、菱角米、栗子、红江豆、去皮白米、江米、小米、菱角米、栗子、红江豆、去皮枣泥等合水煮熟,外用染红桃仁、杏仁、瓜子、花枣泥等合水煮熟,外用染红桃仁、杏仁、瓜子、花生、榛穰、松子、白糖、红糖、葡萄,以作点染。生、榛穰、松子、白糖、红糖、葡萄,以作点染。”问题:腊八粥比大米粥(或小米粥)哪个
5、营养问题:腊八粥比大米粥(或小米粥)哪个营养价值更高?为什么?价值更高?为什么?(二)食物蛋白质的营养价值的评价(二)食物蛋白质的营养价值的评价二、蛋白质需要量二、蛋白质需要量(二)食物蛋白质的营养价值的评价(二)食物蛋白质的营养价值的评价二、蛋白质需要量二、蛋白质需要量若将营养价值较低的蛋白质混合食用,则必需氨基酸可以互相补充从而提高营养价值。蛋白质的营养价值外源性蛋白质被人体利用的程度。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:Val、Ile、Leu、Thr、Met、Lys、Phe、Trp。其余12种氨基酸体内可以合成,称非必需氨基酸。必需氨基酸必需氨基酸决定食物蛋白质
6、决定食物蛋白质的营养价值的因素的营养价值的因素蛋白质的互补作用蛋白质的互补作用(三)蛋白质的生理需要量(三)蛋白质的生理需要量v根据氮平衡试验测定,在不进食蛋白质时,成人根据氮平衡试验测定,在不进食蛋白质时,成人每日最低分解约每日最低分解约20克蛋白质。克蛋白质。v成人每日最低蛋白质需要量为成人每日最低蛋白质需要量为3050g,我国营养,我国营养学会推荐成人每日蛋白质需要量为学会推荐成人每日蛋白质需要量为80g。二、蛋白质需要量二、蛋白质需要量第第 2 节节氨基酸的一般代谢氨基酸的一般代谢一、氨基酸的代谢概况一、氨基酸的代谢概况交流研讨交流研讨 各种氨基酸具有共同的结构特点,通过分各种氨基酸具
7、有共同的结构特点,通过分析氨基酸通式,析氨基酸通式,讨论氨基酸脱氨基、脱羧基作用的产物。讨论氨基酸脱氨基、脱羧基作用的产物。氧化供能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)-酮酸 酮 体糖胺 类脱羧基作用氨 尿素其他含氮化合物(嘌呤、嘧啶等)合成 CO2一、氨基酸的代谢概况一、氨基酸的代谢概况二、氨基酸的脱氨基作用二、氨基酸的脱氨基作用氧化脱氨基转氨基作用联合脱氨基 v方式v 脱氨基作用 是指氨基酸脱去氨基生成相 应-酮酸的过程。氨基酸的脱氨基作用是氨基酸分解代谢的主要方式.R-CH-COOH NH2氨基酸氧化酶-2HR-C-COOH NHH2ONH3R-
8、C-COOHO氨基酸 亚氨基 -酮酸(一一)氧化脱氨基作用氧化脱氨基作用 氧化脱氨基作用是指在L-氨基酸氧化酶的催化下氨基酸在氧化的同时脱去氨基的过程。二、氨基酸的脱氨基作用二、氨基酸的脱氨基作用2.其辅酶为 NAD+或NADP+。1.L-谷氨酸脱氢酶广泛存在于肝、脑、肾等组织中。L-谷氨酸-酮戊二酸亚谷氨酸NH3H2O2CHCOOHNHCHNHCCOOHCCOOHOCCOOHCCOOH+NAD(P)+NAD(P)H+H+CH2COOHCH2CH2COOHCH2CH2COOHCH2(一一)氧化脱氨基作用氧化脱氨基作用二、氨基酸的脱氨基作用二、氨基酸的脱氨基作用1.定义定义 转氨基作用是指一种转
9、氨基作用是指一种-氨基酸与另一种氨基酸与另一种-酮酸在转酮酸在转氨酶或氨基转移酶的催化下,生成相应的氨酶或氨基转移酶的催化下,生成相应的-酮酸和另一酮酸和另一-氨氨基酸的过程。基酸的过程。COOHCOOHNH2CCOOHR1HNH2+CCOOHR2OCR1O+CHR2转氨酶(二二)转氨基作用转氨基作用二、氨基酸的脱氨基作用二、氨基酸的脱氨基作用丙酮酸 谷氨酸丙氨酸 -酮戊二酸草酰乙酸 天冬氨酸 ALT 在各种转氨酶中,以催化有L-谷氨酸(或其相应的-酮戊二酸)参加反应的转氨酶最为重要。例如,丙氨酸氨基转移酶(ALT)和天冬氨酸氨基转移酶(AST)。AST(二二)转氨基作用转氨基作用二、氨基酸的
10、脱氨基作用二、氨基酸的脱氨基作用 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1560007100肝14200044000骨骼肌990004800肾9100019000胰腺脾肺血清280002000140001200100007002016ALTAST组织(GOT)(GPT)ALTAST(二二)转氨基作用转氨基作用二、氨基酸的脱氨基作用二、氨基酸的脱氨基作用临床对接临床对接正常情况下,肝细胞正常情况下,肝细胞ALTALT含量最高,心肌细胞含量最高,心肌细胞ASTAST含量最高,而血清中的活性很低。当
11、某种原因含量最高,而血清中的活性很低。当某种原因使细胞膜通透性增高或细胞破坏时,转氨酶可大使细胞膜通透性增高或细胞破坏时,转氨酶可大量释放入血,致血清中转氨酶活性明显升高。例量释放入血,致血清中转氨酶活性明显升高。例如,急性肝炎患者血清如,急性肝炎患者血清ALTALT活性明显升高;心肌梗活性明显升高;心肌梗死患者血清死患者血清ASTAST活性显著升高。临床可以此作为疾活性显著升高。临床可以此作为疾病诊断和预后的参考指标之一。病诊断和预后的参考指标之一。1.转氨基与氧化脱氨基的联合 定义 由两种或两种以上酶的联合催化作用使氨基酸的-氨基脱下并产生游离氨的过程称为联合脱氨基作用。氨基酸 谷氨酸 -
12、酮酸 -酮戊二酸 H2O+NAD+转氨酶 NH3+NADH+H+L-谷氨酸脱氢酶 联合脱氨基作用是体内氨基酸脱氨基的主要方式。常见的联合脱氨基作用有两种。(三三)联合脱氨基作用联合脱氨基作用二、氨基酸的脱氨基作用二、氨基酸的脱氨基作用2.嘌呤核苷酸循环嘌呤核苷酸循环 在肌肉组织中,由于L-谷氨酸脱氢酶活性低,氨基酸是通过另一种联合脱氨基方式脱去氨基。由于反应过程中有嘌吟核苷酸参与循环式的反应,故称其为嘌呤核苷酸循环。(三三)联合脱氨基作用联合脱氨基作用二、氨基酸的脱氨基作用二、氨基酸的脱氨基作用 机体内代谢产生的氨,以及消化道吸收来的氨进入血液,形成血氨。氨具有毒性,脑组织对氨的作用尤为敏感。
13、体内的氨主要在肝脏合成尿素而解毒。正常人血氨的浓度一般不超过58.7mol/L(0.1mg/100ml)。严重肝病患者合成尿素的功能降低,血氨增高,引起脑功能紊乱,常与肝性脑病的发病有关。(一)体内氨的来源(一)体内氨的来源1.氨基酸脱氨基作用产生的氨是血氨主要来源,胺类的分解也可以产生氨。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.肾小管上皮细胞分泌的氨主要来自谷氨酰胺。谷氨酰胺谷氨酸 +NH3谷氨酰胺酶三、氨的代谢三、氨的代谢(二)氨的转运(二)氨的转运三、氨的代谢三、氨的代谢联想质疑联想质疑 氨基酸的脱氨基作用在体内大多数组织中均氨基酸的脱氨基作
14、用在体内大多数组织中均可进行。并且产生的氨具有毒性。同时,氨在体可进行。并且产生的氨具有毒性。同时,氨在体内的主要去路是在肝内合成无毒的尿素,这就要内的主要去路是在肝内合成无毒的尿素,这就要求将各组织产生的氨必须以无毒的形式经血液运求将各组织产生的氨必须以无毒的形式经血液运输到肝脏合成尿素,或者运输到肾脏以铵盐的形输到肝脏合成尿素,或者运输到肾脏以铵盐的形式随尿排出。那么,氨在血液中无毒的运输形式式随尿排出。那么,氨在血液中无毒的运输形式是什么呢?是什么呢?氨对人体是有毒的物质,可透过细胞膜进入氨对人体是有毒的物质,可透过细胞膜进入组织细胞,也可透过血脑屏障进入脑组织,从而组织细胞,也可透过血
15、脑屏障进入脑组织,从而影响组织的正常功能。氨在血液中主要以谷氨酰影响组织的正常功能。氨在血液中主要以谷氨酰胺和丙氨酸两种形式转运,以无毒的形式经血液胺和丙氨酸两种形式转运,以无毒的形式经血液运输到肝脏合成尿素,这样可防止氨进入组织细运输到肝脏合成尿素,这样可防止氨进入组织细胞对机体产生毒害作用。胞对机体产生毒害作用。(二)氨的转运(二)氨的转运三、氨的代谢三、氨的代谢在肝内合成尿素,这是最主要的去路。合成非必需氨基酸及其他含氮化合物。合成谷氨酰胺。去路1.1.生成部位(1)在肝内合成无毒的尿素然后由肾排出。肝是合成尿素的主要器官。肾及脑等其他组织也能合成尿素,但合成量甚微。(2)尿素生成的过程
16、由Krebs和Henseleit 于1932年提出,称为鸟氨酸循环。(三)氨的主要去路(三)氨的主要去路三、氨的代谢三、氨的代谢(1)氨基甲酰磷酸的生成 CO2+NH3+H2O+2ATP氨基甲酰磷酸合成酶(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。氨基甲酰磷酸合成酶(carbamoyl phosphate synthetase,CPS-)催化的反应为不可逆反应。N-乙酰谷氨酸(AGA)为其激活剂,反应消耗2分子ATP。(三)氨的主要去路(三)氨的主要去路三、氨的代谢三、氨的代谢(2)瓜氨酸的合成鸟氨酸氨基甲酰转移酶H3PO4+氨基甲酰磷酸
17、由鸟氨酸氨基甲酰转移酶(ornithine carbamoyl transferase,OCT)催化,OCT常与CPS-构成复合体,为不可逆反应。反应在线粒体中进行,瓜氨酸生成后进入胞液。NHCHCOOHNH2NH2CO瓜氨酸(CH2)3NH2(CH2)3CHCOOHNH2NH2(CH2)3CHCOOHNH2鸟氨酸NH2COOPO32-NH2COOPO32-(三)氨的主要去路(三)氨的主要去路三、氨的代谢三、氨的代谢(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是限速酶。此反应消耗1分子ATP,2个高能键能量。精氨酸代琥珀酸合成酶ATPAMP+PPiMg2+天冬氨酸精氨酸代琥珀酸N
18、H(CH2)3CHCOOHNH2NH2CNCOOHCHCH2COOHCOOHCHH2NCH2COOHNHCHCOOHNH2NH2CO瓜氨酸(CH2)3三、氨的代谢三、氨的代谢此反应在胞液中进行,由精氨酸代琥珀酸裂解酶催化。精氨酸延胡索酸精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸代琥珀酸COOHCHCHHOOC+NH(CH2)3CHCOOHNH2NH2CNHNH(CH2)3CHCOOHNH2NH2CNCOOHCHCH2COOHNH(CH2)3CHCOOHNH2NH2CNCOOHCHCH2COOH三、氨的代谢三、氨的代谢(4)精氨酸水解生成尿素尿素鸟氨酸精氨酸C(CH2)3COOHNH2CHNHNH2NH精氨酸酶
19、CNH2NH2O+(CH2)3COOHNH2CHNH2H2O三、氨的代谢三、氨的代谢图图9-4 尿素生成的中间步骤尿素生成的中间步骤鸟氨酸循环2ADP+PiCO2+NH3+H2O氨基甲酰磷酸2ATPCPS-I(N-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-酮戊 二酸谷氨酸-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 液精氨酸代琥珀酸合成酶H2O交流研讨交流研讨观察上述过程,讨论并填空。观察上述过程,讨论并填空。尿素分子中的尿素分子中的 个氨基,个氨基,1 1个来自个来自 ,另一个则,另一个则来自来自 ,而天冬氨酸又可由其它氨基酸通,而天冬氨酸
20、又可由其它氨基酸通过转氨基作用而生成。由此,尿素分子中的过转氨基作用而生成。由此,尿素分子中的2 2个氨个氨基的来源虽不同,但都直接或间接的来自各种基的来源虽不同,但都直接或间接的来自各种 。另外,尿素合成是一个。另外,尿素合成是一个 过程,合成过程,合成1 1分子分子尿素需要消耗尿素需要消耗 分子分子ATPATP或或 个高能磷酸键。尿素个高能磷酸键。尿素合成过程不可逆。合成过程不可逆。2合成谷氨酰胺合成谷氨酰胺 v在谷氨酰胺合成酶催化下,氨与谷氨酸反应生成在谷氨酰胺合成酶催化下,氨与谷氨酸反应生成谷氨酰胺。谷氨酰胺合成酶存在于神经、肾、肝谷氨酰胺。谷氨酰胺合成酶存在于神经、肾、肝和小肠等组织
21、中。产生的谷氨酰胺随血液循环运和小肠等组织中。产生的谷氨酰胺随血液循环运到肾,以铵盐形式随尿排出。谷氨酰胺的生成是到肾,以铵盐形式随尿排出。谷氨酰胺的生成是神经组织解除氨毒的方式,也是氨的储存及运输神经组织解除氨毒的方式,也是氨的储存及运输形式。此外,它还可为某些含氮化合物的合成提形式。此外,它还可为某些含氮化合物的合成提供原料,如嘌呤和嘧啶的合成。临床上对氨中毒供原料,如嘌呤和嘧啶的合成。临床上对氨中毒患者可服用或输入谷氨酸盐,以降低血氨的浓度。患者可服用或输入谷氨酸盐,以降低血氨的浓度。(三)氨的主要去路(三)氨的主要去路三、氨的代谢三、氨的代谢3氨的再利用氨的再利用 v氨还可通过联合脱氨
22、基作用的逆反应合成某些非氨还可通过联合脱氨基作用的逆反应合成某些非必需氨基酸,或以氨、谷氨酰胺和天冬酰胺形式必需氨基酸,或以氨、谷氨酰胺和天冬酰胺形式参与嘌呤、嘧啶的合成。参与嘌呤、嘧啶的合成。(三)氨的主要去路(三)氨的主要去路三、氨的代谢三、氨的代谢 1.血氨浓度升高称血氨浓度升高称高氨血症高氨血症,此时可引起脑功能障碍,称此时可引起脑功能障碍,称氨中毒氨中毒。常见于肝功能严重损伤、尿素合成酶系的遗传缺陷。常见于肝功能严重损伤、尿素合成酶系的遗传缺陷。2.氨中毒的可能机制TCA循环 脑供能不足-酮戊二酸谷氨酸谷氨酰胺NH3 脑内-酮戊二酸NH3NADH+H+ATPNAD+NADH+H+NA
23、D+ATPADPADP(三)高血氨症和氨中毒(三)高血氨症和氨中毒三、氨的四谢三、氨的四谢四、四、-酮酸代谢酮酸代谢(一)合成非必需氨基酸(三)转变成糖及脂肪。(二)氧化功能甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸生糖氨基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、色氨酸甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸生糖氨基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、色氨酸甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、天冬氨酸、天冬酰
24、胺、脯氨酸、半胱氨酸类别生糖氨基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、色氨酸氨 基 酸生糖氨基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、色氨酸生糖及生酮氨基酸第第 3 节节 个氨别基酸的代谢个氨别基酸的代谢 一、氨基酸脱羧基作用一、氨基酸脱羧基作用氨基酸脱羧酶氨基酸胺类RCH2NH2+CO2磷酸吡哆醛CCOOHNH2HR(一)-氨基丁酸(-aminobutyric acid,GABA)L-谷氨酸GABACO2L-谷氨酸脱羧酶 GABA是抑制性神经递质,对中枢神经有抑制作用。C O O H(C H2)2C H N H2C
25、 O O HC O O H(C H2)2C H2N H2L-谷 氨 酸 脱 氢 酶C O2 一、氨基酸脱羧基作用一、氨基酸脱羧基作用(二)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,还可刺激胃蛋白酶及胃酸的分泌。L-组氨酸组胺组氨酸脱羧酶CO2HCC-CH2CHCOOH NH2NCHHN组氨酸脱羧酶CO2HCC-CH2CH2NH2 NCHHN组氨酸组胺 一、氨基酸脱羧基作用一、氨基酸脱羧基作用(三)5-羟色胺(5-hydroxytryptamine,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CO2 5-HT在脑内作为神经递质,起抑制作用;在
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