氨基酸代谢一课件.ppt

1、Metabolism of Amino Acids氨基酸的脱氨基作用-酮酸的代谢Nutritional Function of Protein1.结构蛋白结构蛋白 蛋白质约占人体重量的蛋白质约占人体重量的16.3，维持细胞、组织的生长、更新和修补。维持细胞、组织的生长、更新和修补。2.功能蛋白功能蛋白 参与多种重要的生理活动。催化参与多种重要的生理活动。催化（酶）、免疫（抗原及抗体）、运动（肌（酶）、免疫（抗原及抗体）、运动（肌肉）、物质转运（载体）、凝血（凝血系统）肉）、物质转运（载体）、凝血（凝血系统）等。等。3.氧化供能氧化供能 每克蛋白质在体内氧化分解可释每克蛋白质在体内氧化分解可释放

2、放17.19kJ(4.1 kcal)的能量，人体每日的能量，人体每日18%能量由蛋白质提供。能量由蛋白质提供。蛋白质是生命的物质基础（一）氮平衡（一）氮平衡(nitrogen balance)摄入食物的含氮量与排泄物（尿与粪）中含氮摄入食物的含氮量与排泄物（尿与粪）中含氮量之间的关系，量之间的关系，可反映体内蛋白质代谢的概况可反映体内蛋白质代谢的概况。1.氮的总平衡氮的总平衡：摄入氮：摄入氮=排出氮排出氮 正常成人正常成人 2.氮的正平衡氮的正平衡：摄入氮排出氮：摄入氮排出氮 婴幼儿、青少年、孕妇、乳母、疾病康复期婴幼儿、青少年、孕妇、乳母、疾病康复期 3.氮的负平衡氮的负平衡：摄入氮排出氮：

3、摄入氮排出氮 饥饿、营养不良、消耗性疾病、大面积烧伤、饥饿、营养不良、消耗性疾病、大面积烧伤、大量失血大量失血（二）生理需要量（二）生理需要量 体内蛋白质不断更新，即使不进食蛋白质，体内蛋白质不断更新，即使不进食蛋白质，机体每日约分解机体每日约分解20g20g蛋白质，由于食物蛋白质和人蛋白质，由于食物蛋白质和人体蛋白质有质的差异，且蛋白质利用率不能达到体蛋白质有质的差异，且蛋白质利用率不能达到百分之百，因此要进食大于百分之百，因此要进食大于2020蛋白质蛋白质/日。日。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303050g50g，我国，我国营养学会推荐成人每日蛋白质需要量为营养学会

4、推荐成人每日蛋白质需要量为80g80g。孕妇、乳母、脑力劳动或强体力劳动者孕妇、乳母、脑力劳动或强体力劳动者，蛋白，蛋白质的需要量须增加。质的需要量须增加。（三）蛋白质的营养价值（三）蛋白质的营养价值蛋白质的含量：蛋白质的含量：蛋白质的消化率蛋白质的消化率：受机体状况、食物的影响：受机体状况、食物的影响蛋白质的利用率蛋白质的利用率：食物蛋白质的氨基酸组成：食物蛋白质的氨基酸组成是否与人体蛋白质接近，所含营养必需氨基酸的是否与人体蛋白质接近，所含营养必需氨基酸的种类、数量种类、数量必需氨基酸必需氨基酸(essential amino acid)指体内需要而又不能自身合成，必须由食物供指体内需要而

5、又不能自身合成，必须由食物供给的氨基酸，共有给的氨基酸，共有8种：写（缬氨酸）种：写（缬氨酸）一（异亮氨一（异亮氨酸）酸）两（亮氨酸）两（亮氨酸）本（苯丙氨酸）单（蛋氨酸）本（苯丙氨酸）单（蛋氨酸）色（色氨酸）书（苏氨酸）来（赖氨酸）。色（色氨酸）书（苏氨酸）来（赖氨酸）。缺乏会引起氮的负平衡缺乏会引起氮的负平衡n其余其余12种氨基酸体内可以合成，称为营养种氨基酸体内可以合成，称为营养非必需非必需 氨基酸。氨基酸。蛋白质的营养价值蛋白质的营养价值(nutrition value)蛋白质所含必需氨基酸的的数量、种蛋白质所含必需氨基酸的的数量、种类、比例越接近人体蛋白质，其利用率越类、比例越接近人

6、体蛋白质，其利用率越高，营养价值越高。高，营养价值越高。动物蛋白质的营养价值高于植物蛋白动物蛋白质的营养价值高于植物蛋白质，易为人体所利用。质，易为人体所利用。食物食物营养价值营养价值食物食物营养价值营养价值食物食物营养价值营养价值鸡蛋鸡蛋94大米大米77大豆大豆(熟熟)64牛奶牛奶85小麦小麦67大豆大豆(生生)57猪肉猪肉74玉米玉米60花生花生59牛肉牛肉76小米小米57红薯红薯72羊肉羊肉69高粱高粱56马铃薯马铃薯67鱼鱼83白菜白菜76蛋白质的互补作用蛋白质的互补作用 指营养价值较低的蛋白质混合食用，其指营养价值较低的蛋白质混合食用，其必需氨基酸可以互相补充而提高营养价值。必需氨基

7、酸可以互相补充而提高营养价值。食物名称食物名称单独食用生物价单独食用生物价 混合食用所占比例（混合食用所占比例（%）小麦小麦6737 31小米小米57324046大豆大豆6416208豌豆豌豆4815玉米玉米6040牛肉干牛肉干7615混合食用生物价混合食用生物价747389Digestion,Absorption and Putrefaction of Proteins 蛋白质消化的生理意义蛋白质消化的生理意义 由大分子转变为小分子，便于吸收。由大分子转变为小分子，便于吸收。消除种属特异性和抗原性，防止过敏、消除种属特异性和抗原性，防止过敏、毒性反应。毒性反应。一、蛋白质的消化 消化过程：消

8、化过程：1 1、胃内消化、胃内消化 胃蛋白酶的胃蛋白酶的最适最适pHpH为为1.51.52.52.5，对蛋白质肽键，对蛋白质肽键的作用的作用特异性较差特异性较差，主要水解由芳香族氨基酸、，主要水解由芳香族氨基酸、蛋氨酸和亮氨酸所形成的肽键，产物主要为蛋氨酸和亮氨酸所形成的肽键，产物主要为短短肽及少量氨基酸肽及少量氨基酸。胃蛋白酶有胃蛋白酶有凝乳作用凝乳作用，使乳汁在胃内停留时间，使乳汁在胃内停留时间延长，利于乳汁中蛋白质的消化延长，利于乳汁中蛋白质的消化 胃蛋白酶原胃蛋白酶原胃蛋白酶胃蛋白酶 +多肽碎片多肽碎片胃酸、胃蛋白酶胃酸、胃蛋白酶(pepsinogen)(pepsin)2 2、小肠是蛋

9、白质消化的主要部位。小肠是蛋白质消化的主要部位。n胰酶的消化作用胰酶的消化作用胰酶是消化蛋白质的主要酶，最适胰酶是消化蛋白质的主要酶，最适pHpH为为7.07.0左右，包括内肽酶和外肽酶。左右，包括内肽酶和外肽酶。内肽酶内肽酶(endopeptidase)(endopeptidase)水解蛋白质肽链内部的一些肽键，如胰蛋白酶、水解蛋白质肽链内部的一些肽键，如胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶。糜蛋白酶、弹性蛋白酶。外肽酶外肽酶(exopeptidase)(exopeptidase)自肽链的末段开始，每次水解一个氨基酸残基，自肽链的末段开始，每次水解一个氨基酸残基，如羧基肽酶如羧基肽酶(A(A、B)

10、B)、氨基肽酶。、氨基肽酶。n小肠粘膜细胞对蛋白质的消化作用小肠粘膜细胞对蛋白质的消化作用主要是寡肽酶主要是寡肽酶(oligopeptidase)(oligopeptidase)的作用，例的作用，例如如氨基肽酶氨基肽酶(aminopeptidase)(aminopeptidase)及及二肽酶二肽酶(dipeptidase)(dipeptidase)等等,氨基肽酶从氨基末端逐步水解氨基肽酶从氨基末端逐步水解寡肽，最后生成二肽，二肽再经二肽酶的水解，寡肽，最后生成二肽，二肽再经二肽酶的水解，最终产生氨基酸最终产生氨基酸。u蛋白水解酶作用示意图蛋白水解酶作用示意图氨基酸氨基酸二肽酶二肽酶氨基肽酶氨基

11、肽酶内肽酶内肽酶氨基酸氨基酸 +NHNH羧基肽酶羧基肽酶56n 肠液中酶原的激活肠液中酶原的激活胰蛋白酶胰蛋白酶(trypsin)肠激酶肠激酶(enterokinase)胰蛋白酶原胰蛋白酶原弹性蛋白酶弹性蛋白酶(elastase)弹性蛋弹性蛋白酶原白酶原糜蛋白酶糜蛋白酶(chymotrypsin)糜蛋白糜蛋白酶原酶原羧基肽酶羧基肽酶(A或或B)(carboxypeptidase)羧基肽酶原羧基肽酶原(A或或B)可保护胰组织免受蛋白酶的自身消化作用。可保护胰组织免受蛋白酶的自身消化作用。保证酶在其特定的部位和环境发挥催化作用。保证酶在其特定的部位和环境发挥催化作用。酶原还可视为酶的贮存形式。酶原

12、还可视为酶的贮存形式。酶原激活的意义酶原激活的意义n 吸收部位：主要在小肠吸收部位：主要在小肠n 吸收形式：氨基酸、寡肽、二肽吸收形式：氨基酸、寡肽、二肽n 吸收机制：耗能的主动吸收过程吸收机制：耗能的主动吸收过程n 氨基酸吸收载体氨基酸吸收载体载体蛋白与氨基酸、载体蛋白与氨基酸、NaNa+组成三联体，由组成三联体，由ATPATP供能将氨基酸、供能将氨基酸、NaNa+转入细胞内，转入细胞内，NaNa+再由钠泵排再由钠泵排出细胞。出细胞。七种转运蛋白七种转运蛋白(transporter)中性氨基酸转运蛋白中性氨基酸转运蛋白酸性氨基酸转运蛋白酸性氨基酸转运蛋白碱性氨基酸转运蛋白碱性氨基酸转运蛋白亚

13、氨基酸亚氨基酸转运蛋白转运蛋白氨基酸氨基酸转运蛋白转运蛋白二肽二肽转运蛋白转运蛋白三肽转运蛋白三肽转运蛋白（2）-谷氨酰基循环对氨基酸的转运作用谷氨酰基循环对氨基酸的转运作用-谷氨酰基循环谷氨酰基循环(-glutamyl cycle)过程：过程：谷胱甘肽对氨基酸的转运谷胱甘肽对氨基酸的转运 谷胱甘肽再合成谷胱甘肽再合成谷氨酸谷氨酸 5-氧脯氧脯氨酸酶氨酸酶ATPADP+Pi半胱氨酰甘氨酸半胱氨酰甘氨酸(Cys-Gly)半胱氨酸半胱氨酸甘氨酸甘氨酸肽酶肽酶-谷氨谷氨 酰环化酰环化 转移酶转移酶氨基酸氨基酸H2NCHCOOHR5-氧脯氨酸氧脯氨酸-谷氨酰半胱氨酸谷氨酰半胱氨酸-谷氨酰谷氨酰半胱氨酸

14、半胱氨酸 合成酶合成酶ADP+PiATP谷胱甘肽谷胱甘肽 合成酶合成酶ATPADP+Pi细胞外细胞外-谷谷 氨酰氨酰 基转基转 移酶移酶细胞膜细胞膜谷胱甘肽谷胱甘肽 GSH细胞内细胞内-谷氨酰谷氨酰氨基酸氨基酸COOHCHNH2CH2CH2CONHCHCOOHRCHH2NCOOHR氨基酸氨基酸-谷氨酰基循环过程谷氨酰基循环过程（一）胺类（一）胺类(amines)的生成的生成蛋白质蛋白质 氨基酸氨基酸胺类胺类蛋白酶蛋白酶 脱羧基作用脱羧基作用 组氨酸组氨酸组胺组胺 赖氨酸赖氨酸尸胺尸胺 色氨酸色氨酸 5羟色胺羟色胺 酪氨酸酪氨酸酪胺酪胺 假神经递质假神经递质(false neurotransmi

15、tter)酪氨和苯乙胺分别被羟化为酪氨和苯乙胺分别被羟化为-羟酪胺和苯乙醇羟酪胺和苯乙醇胺，与神经递质（如儿茶酚胺）结构相似可取代正胺，与神经递质（如儿茶酚胺）结构相似可取代正常神经递质从而影响脑功能，称假神经递质。常神经递质从而影响脑功能，称假神经递质。CH2CH2NH2CH2CH2NH2CH2NH2COHHCH2NH2COHH苯乙胺苯乙胺苯乙醇胺苯乙醇胺CH2CH2NH2OHCH2CH2NH2OHCH2NH2COHHOHCH2NH2COHHOH-羟酪胺羟酪胺酪胺酪胺HOHOCHOHCH2NH2HOHOCHCH2NH2Noradrenaline去甲肾上腺素去甲肾上腺素Dopamine多巴胺多

16、巴胺Catecholamine儿茶酚胺儿茶酚胺CHOHCH2NH2HOCHOHCH2NH2Phenylethanolamine苯乙醇胺苯乙醇胺Octopamine羟苯乙醇胺羟苯乙醇胺False Neurotransmitter假神经递质假神经递质（二）（二）氨的生成氨的生成未被吸收的氨基酸未被吸收的氨基酸渗入肠道的尿素渗入肠道的尿素氨氨(ammonia)肠道细菌肠道细菌脱氨基作用脱氨基作用尿素酶尿素酶降低肠道降低肠道pH，NH3转变为转变为NH4+以铵盐形式排出，以铵盐形式排出，可减少氨的吸收，这是酸性灌肠的依据。可减少氨的吸收，这是酸性灌肠的依据。有毒（三）其它有害物质的生成（三）其它有害物

17、质的生成酪氨酸酪氨酸 苯酚苯酚半胱氨酸半胱氨酸 硫化氢硫化氢 色氨酸色氨酸 吲哚、甲基吲哚吲哚、甲基吲哚 正常情况下，上述有害物质大部分随粪便排正常情况下，上述有害物质大部分随粪便排出，只有小部分被吸收，经肝的代谢转变而出，只有小部分被吸收，经肝的代谢转变而解毒，故不会发生中毒现象。解毒，故不会发生中毒现象。成人体内的蛋白质每天约有成人体内的蛋白质每天约有1%2%被降解，被降解，主要是肌肉蛋白质。主要是肌肉蛋白质。蛋白质降解产生的氨基酸，大约蛋白质降解产生的氨基酸，大约70%80%被被重新利用合成新的蛋白质。重新利用合成新的蛋白质。蛋白质的半寿期蛋白质的半寿期(half-life)t1/2蛋白

18、质降低其原浓度一半所需要的时间蛋白质降低其原浓度一半所需要的时间蛋白质转换蛋白质转换(protein turnover)体内蛋白质降解与合成的动态平衡体内蛋白质降解与合成的动态平衡意义意义：1.清除异常或损伤蛋白质清除异常或损伤蛋白质2.某些调节蛋白质的转换可直接影响某些调节蛋白质的转换可直接影响代谢过程与生理功能代谢过程与生理功能真核细胞的蛋白质的降解有两条途径：真核细胞的蛋白质的降解有两条途径：1.不依赖不依赖ATP的过程的过程 在溶酶体内进行在溶酶体内进行 利用组织蛋白酶利用组织蛋白酶(cathepsin)降解细胞外来源降解细胞外来源的蛋白质、膜蛋白和长寿命的细胞内蛋白质；的蛋白质、膜蛋

19、白和长寿命的细胞内蛋白质；2.依赖依赖ATP和泛素（和泛素（ubiquitin,Ub）的过程）的过程 在蛋白酶体中进行在蛋白酶体中进行 主要降解异常蛋白和短寿命的蛋白质主要降解异常蛋白和短寿命的蛋白质 Aaron Ciechanover Avram Hershko Irwin Rose“for the discovery of ubiquitin-mediated protein degradation”The Nobel Prize in Chemistry 200476个氨基酸的小分子蛋白个氨基酸的小分子蛋白(8.5kD)普遍存在于真核生物而得名普遍存在于真核生物而得名一级结构高度保守一级

20、结构高度保守1.泛素化泛素化(ubiquitination)泛素与选择性被降解蛋白质形成共价连接，泛素与选择性被降解蛋白质形成共价连接，并使其激活。并使其激活。2.蛋白酶体蛋白酶体(proteasome)对泛素化蛋白质的降解对泛素化蛋白质的降解 蛋白酶体存在于细胞核和胞浆内，主要降解蛋白酶体存在于细胞核和胞浆内，主要降解异常蛋白质和短寿命蛋白质。异常蛋白质和短寿命蛋白质。26S蛋白蛋白酶体酶体 1个个20S的的核心颗粒核心颗粒(CP)2个个19S的调节颗粒的调节颗粒(RP):2个个环：环：7个个亚基亚基2个个环：环：7个个亚基亚基共共18个亚基个亚基,其中其中6个亚基个亚基具有具有ATP酶酶活

21、性活性蛋白酶体的结构与功能蛋白酶体的结构与功能泛素化过程泛素化过程E1：泛素活化酶：泛素活化酶E2：泛素携带蛋白：泛素携带蛋白E3：泛素蛋白连接酶：泛素蛋白连接酶泛素泛素CO-O+HS-E1ATPAMP+PPi泛素泛素COS E1HS-E2HS-E1泛素泛素COS E2泛素泛素COS E1被降解被降解蛋白质蛋白质HS-E2泛素泛素COS E2泛素泛素CNH 被降解蛋白质被降解蛋白质OE3泛素介导的蛋白质降解过程泛素介导的蛋白质降解过程 如基因表达、细胞增殖、炎症反应、如基因表达、细胞增殖、炎症反应、诱发癌瘤（促进抑癌蛋白诱发癌瘤（促进抑癌蛋白P53降解）降解）体内蛋白质降解参与多种生理、病理调节作用体内蛋白质降解参与多种生理、病理调节作用会员免费下载会员免费下载