蛋白质的代谢 ppt

生物化学YingziKangDept.ofBiochemistry,[e-mail]11药学类专业用（吴梧桐主编第六版）BiochemistryforPharmacy6thedication生物化学的概念和任务生物化学（biochemistry）是生命的化学（chemistryoflife），是研究生物体的化学组成和生命过程中的化学变化规律的一门科学。它是从分子水平来研究生物体内（包括人类、动物、植物和微生物）基本物质的化学组成、结构，及在生命活动中这些物质所进行的化学变化（即代谢反应）的规律及其与生理功能的关系的一门科学，是一门生物学与化学相结合的基础学科。Chapter11生命体及其特征生物体的物质组成：新陈代谢（动态生物化学）生理功能（功能生物化学）实际应用生物化学分支：微生物生化、医学生化、药学生化、农业生化和工业生化等Chapter11蛋白质的分解代谢YingziKangDept.ofBiochemistry,[e-mail]11BiochemistryforPharmacy6thedication教学目标及基本要求了解蛋白质生理功能，掌握氮平衡、必需氨基酸及蛋白质的互补作用等基本概念；熟记8种必需氨基酸的名称。了解蛋白质水解酶的作用特点；了解γ-谷氨酰胺基循环在氨基酸吸收和转运中的意义。掌握氨基酸库的概念及其来源和去路；掌握氨基酸的分解代谢概况。掌握氨基酸脱氨基代谢方式及反应过程；了解典型转氨酶的名称，辅酶成分及ALT（GTP）、AST（GOP）的组织分布特点；列举转氨酶测定的临床意义。教学目标及基本要求熟悉血氨的来源与去路；熟悉血氨的安全转运形式；掌握尿素合成过程及其调节因素。结合α-酮酸去路解释生糖、生酮和生糖兼生酮氨基酸；联系糖代谢途径复述丙氨酸、天冬氨酸或谷氨酸如何氧化成水和二氧化碳，如何异生为糖。解释一碳单位概念，熟记一碳单位来源、代谢辅酶及主要功能。了解甘氨酸、谷氨酸、组氨酸、含硫氨基酸和色氨酸的代谢途径及意义。了解苯丙氨酸、酪氨酸的重要代谢产物，与代谢障碍有关的酶，与酶先天缺陷相关的临床疾患。SectionI蛋白质的营养*基本概念氮平衡（nitrogenbalance）营养必需氨基酸（essentialaminoacids）蛋白质的互补作用（complementaryactionofproteins）氨基酸代谢库（metabolicpool）主动转运（activetransport）泛素（ubiquitin,Ub）蛋白酶体（proteasome）*营养素营养素（nutrient）：食物中含有的能促进人体生长发育、组织更新修补、维持各器官组织细胞及整体正常结构与功能的物质称为营养素。必需营养素：糖、脂、蛋白质、维生素、无机盐、水和空气。–核酸的营养作用：（1）核酸有利于提高机体的能量代谢，促进蛋白质的合成与酶的活性。（2）核酸也有利于DNA和RNA的合成，有利于基因的修复与保护，从而延缓衰老、预防许多疾病的发生。营养素的主要功能：（1）构成机体组织成分，补偿代谢消耗；（2）供给机体能量；（3）调节生理、生化作用。蛋白质生理功能维持细胞组织的生长、发育和修补作用：蛋白质是构成细胞组织的主要成分。–儿童必须摄入足量的蛋白质，才能保证机体正常的生长发育–成人也必须摄入足量的蛋白质，才能维持组织蛋白的更新，特别是组织损伤时，更需要从食物蛋白中获取修补的原料。参与合成重要的含氮化合物：体内有多种含氮化合物，如酶、核酸、抗体、血红蛋白、神经递质和多肽激素等，这些物质的合成、修复和更新的原料主要是食物中的氨基酸。氧化供能：成人每天约有18%的能量来自蛋白质（α-酮酸）的分解，因此这项功能只是蛋白质的次要功能。氮平衡氮平衡（nitrogenbalance）：指摄入蛋白质的含氮量与排泄物中含氮量之间的关系，它反映体内蛋白质的合成与分解代谢的总结果。氮平衡有三种形式：–氮总平衡–氮正平衡–氮负平衡单纯蛋白质的数量充足有时并不能完全满足机体对必需氨基酸的需要，蛋白质的质量（必需氨基酸的种类、含量及其相互比例）更重要。蛋白质的营养价值蛋白质的营养价值取决于必需氨基酸的种类、数量及其比例营养必需氨基酸（essentialaminoacid）：指机体需要，但不能自身合成或合成量少，不能满足需要，必须由食物供给的氨基酸。–不同动物的必需氨基酸的种类是有差异的–人体必需氨基酸有8种：赖、色、颉、苯丙、苏、亮、异亮和蛋氨酸。非营养必需氨基酸（non-essentialaminoacid）：体内可以合成，不需要由食物直接供给的氨基酸。–非必需氨基酸同样是机体所需要的。营养价值的评价蛋白质的营养价值为氮的保留量占氮的吸收量的百分率。它取决于蛋白质所含氨基酸的种类、数量与其比例，尤其是取决于必需氨基酸的种类和含量。–蛋白质的含量；–蛋白质的消化率；–蛋白质的吸收率。蛋白质的互补作用（complementaryaction）指几种营养价值较低的蛋白质混合食用，互相补充必需氨基酸的种类和数量，从而提高蛋白质在体内的利用率。–是提高食物蛋白质营养价值的重要途径–小米（赖氨酸少，色氨酸多）与大豆；–强化食品蛋白质的需要量蛋白质的需要量与年龄、性别、体重、生理和劳动强度等因素有关。–老年人需要高营养价值的蛋白质–病人–普通膳食的蛋白质含量约占总热量的10%-15%，其中10%-30%为必需氨基酸–过量摄入一些氨基酸，如苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、组氨酸和蛋氨酸等对人体是有害的。？蛋白质的消化胃肠道中的蛋白水解酶多以酶原形式存在，对于保护组织免受其分解有重要的生理意义。酶原激活：胃蛋白酶原胃蛋白酶+六个多肽胰蛋白酶原糜蛋白酶原弹性蛋白酶原羧基肽酶原（A及B）胰蛋白酶+六肽糜蛋白酶+两个二肽弹性蛋白酶羧基肽酶（A及B）HCl或胃蛋白酶肠激酶或胰蛋白酶胰蛋白酶蛋白水解酶作用的特异性胃肠道蛋白水解酶对所水解肽键的位置和形成肽键的氨基酸残基有一定的选择性。酶来源水解肽键的特异性胃蛋白酶胃-酸性-CO-NH-芳香-胰蛋白酶胰-碱性-CO-NH-R-糜蛋白酶胰-芳香-CO-NH-R-弹性蛋白酶胰-脂肪-CO-NH-R-羧基肽酶A胰中性氨基酸羧基末端羧基肽酶B胰碱性氨基酸羧基末端氨基肽酶小肠寡肽的氨基末端二肽酶小肠二肽的肽键肽和氨基酸的吸收寡肽的吸收：小分子肽比游离氨基酸更容易被吸收。这些小分子肽在肠壁细胞内酶的作用下大部分水解为氨基酸。过敏反应的主要原因。主动转运（activetransport）:氨基酸的吸收不是简单扩散而是耗能的主动转运过程，这个过程需要钠离子、载体蛋白、ATP和酶等参与。–实验证明：肠粘膜细胞表面至少存在4种转运氨基酸的载体蛋白（carrierprotein）：中性氨基酸载体蛋白：酸性氨基酸载体蛋白：碱性氨基酸载体蛋白：亚氨基酸和甘氨酸载体蛋白。–γ-谷氨酰基循环（γ-glutamylcycle）：氨基酸还可在谷氨酰转移酶（结合在细胞膜上）的作用下，通过与谷胱甘肽作用而被转运入细胞。γ-谷氨酰基循环γ-谷氨酰基循环可分为两个阶段–谷胱甘肽转运氨基酸进入细胞内；–谷胱甘肽再生：反应中产生的半胱氨酸、甘氨酸和谷氨酸，在ATP和酶的作用下重新合成谷胱甘肽，使氨基酸的转运不断进行下去。此循环的酶体系中只有γ-谷氨酰转移酶位于细胞膜上，是关键酶，其余的酶均在细胞质中；循环每运行一周，可将一分子氨基酸从细胞外转运至细胞内，同时消耗3分子ATP。催化循环运行的各种酶在小肠粘膜细胞、肾小管细胞和脑组织中均有存在。γ-谷氨酰基循环过程蛋白质的腐败作用腐败作用（putrefaction）指肠道细菌对未被消化的蛋白质及小量未被吸收的消化产物所起的分解作用。–腐败作用是细菌本身的代谢作用，以无氧分解为主。大部分产物对人体有害（胺类、氨和酚等），只有少量脂肪酸及维生素可被机体利用。–胺类的生成：经氨基酸脱羧反应产生，组氨酸—组胺，赖氨酸---尸胺，色氨酸---色胺，酪氨酸---酪胺。–氨的生成：来源有二，其一是氨基酸脱氨基产生，其二是由血液渗入肠道的尿素，受肠道细菌的尿素酶的水解作用而产生的。–其它有害物质：苯酚、吲哚、甲基吲哚及硫化氢等。SectionII细胞内蛋白质降解细胞内蛋白质降解机制(1)E1酶激活泛素分子；(2)泛素分子被转移到E2酶上；(3)E3酶*识别待降解的靶蛋白；(4)E3酶将泛素连续转移到靶蛋白上；(5)靶蛋白上连接的泛素形成一条短链；(6)泛素短链在蛋白酶体入口处被*识别；(7)泛素标记被切除，蛋白质进入蛋白酶体。将泛素连接到靶蛋白的酶系是焦点。重要活性物质泛素（ubiquitin）活性酶体系–泛素活化酶（ubiquitin-activatingenzyme,E1）–泛素结合酶（ubiquitin-conjugatingenzyme,E2）–泛素连接酶（ubiquitin-proteinligatingenzyme,E3）蛋白酶体（proteasome）SectionIII氨基酸的一般代谢Chapter10药氨基酸的代谢动态人体内蛋白质处于不断降解和合成的动态平衡中。成人每天约有总体蛋白质的1%-2%被降解。氨基酸代谢库（metabolicpool）：食物蛋白质及消化吸收的氨基酸（外源氨基酸）与体内组织蛋白质降解产生的氨基酸（内源氨基酸）以及体内其他各种来源的氨基酸，混在一起分布于体内各处，通过血液循环在各组织之间转运参与代谢，构成氨基酸代谢库，以保证合组织对氨基酸代谢的需要。机体各组织蛋白不断的更新，不同组织细胞，由于生理活动的需要，更新率各异。Chapter10药氨基酸代谢库氨基酸代谢库食物蛋白质组织蛋白质体内合成氨基酸（非必需氨基酸）α酮戊氨胺类其他含氮化合物（嘌呤、嘧啶等）酮体氧化供能糖尿素含氮化合物脱氨基脱羧基Chapter10药氨基酸的一般代谢脱氨基反应–氧化脱氨基–联合脱氨基–非氧化脱氨基氨的代谢–合成尿素–合成其它含氮化合物α-酮酸的代谢–糖异生：生糖、生酮、生糖兼生酮–合成非必需氨基酸–氧化供能Chapter10药脱氨基作用*氨基酸的脱氨作用主要有氧化脱氨、转氨、联合脱氨和非氧化脱氨等方式，其中以联合脱氨基最为重要。氨基酸亚氨基酸α-酮酸脱氨基作用的产物是：氨、α-酮酸Chapter10药1）氧化脱氨作用氨基酸脱氨伴有氧化反应，称为氧化脱氨作用（oxidativedeamination），其催化酶有两类：–氨基酸氧化酶–L-谷氨酸脱氢酶。谷氨酸+NAD+α-酮戊二酸+NH3+NADH+H+谷氨酸脱氢酶Chapter10药2）转氨作用氨基酸的α-氨基与α-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α-酮酸，这个过程称为转氨作用（transamination）或氨基移换作用。*转氨作用的平衡常数接近1，故转氨作用既是氨基酸的分解代谢过程，也是体内某些氨基酸合成的重要途径。Chapter10药转氨酶的特性转氨酶（transaminase）或氨基移换酶。大多数转氨酶需要α-酮戊二酸作为氨基的受体。转氨酶有多种，在体内分布广泛，不同的氨基酸各有特异的转氨酶催化其转氨反应。最为重要的有谷丙转氨酶（glutamintionpyruvictransaminase,GTP）和谷草转氨酶（glutamicoxaloacetatetransaminase,GOP）。转氨作用是由转氨酶催化的一类可逆反应，它不仅是体内多数氨基酸脱氨的重要方式，而且是机体合成非必需氨基酸的主要途径。Chapter10药转氨作用的机制转氨酶的辅酶是维生素B6的磷酸酯，即磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺。辅酶结合于转氨酶活性中心的赖氨酸的ε-氨基上：–（1）磷酸吡哆醛先从氨基酸接受氨基转变成氨基磷酸吡哆胺，同时氨基酸转变成α-酮酸。–（2）磷酸吡哆胺进一步将氨基转移给另一种α-酮酸而生成相应的氨基酸，同时磷酸吡哆胺又变回磷酸吡哆醛。磷酸吡哆醛与磷酸吡哆胺的这种互变，起着传