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第十二章 蛋白质代谢

第十二章 蛋白质代谢. 第一节 概述 第二节 氨基酸的代谢 第三节　蛋白质的生物合成. 第一节 概 述. 蛋白质的生理功能 蛋白质的需要量 蛋白质的营养价值 蛋白质的消化与吸收. 蛋白质的生理功能. 维持组织细胞的生长、更新和修补组织 参与多种重要的生理活动 氧化供能或转化为其它物质 （占机体需要量的 10-15% ）. 蛋白质的需要量. 氮平衡 (nitrogen balance) 日摄入氮 - 排出氮 氮的总平衡、正平衡和负平衡 生理需要量：成人每日最低需要量 : 30 ～ 50g/d 推荐 : 80g/ 日（成人）.

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第十二章 蛋白质代谢

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Presentation Transcript

  1. 第十二章 蛋白质代谢 第一节 概述 第二节 氨基酸的代谢 第三节　蛋白质的生物合成

  2. 第一节 概 述 • 蛋白质的生理功能 • 蛋白质的需要量 • 蛋白质的营养价值 • 蛋白质的消化与吸收

  3. 蛋白质的生理功能 • 维持组织细胞的生长、更新和修补组织 • 参与多种重要的生理活动 • 氧化供能或转化为其它物质 （占机体需要量的10-15%）

  4. 蛋白质的需要量 • 氮平衡(nitrogen balance) 日摄入氮 - 排出氮 氮的总平衡、正平衡和负平衡 • 生理需要量：成人每日最低需要量: 30～50g/d 推荐: 80g/日（成人）

  5. 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、数量以及必需氨基酸的比例 • 必需氨基酸(essential amino acid) 苏异苯甲色缬赖亮 （组精）-----(8+2) • 非必需氨基酸 (non-essential aminoacid) • 食物蛋白质的互补作用 指营养价值较低的蛋白质若其必需氨基酸互相补充混合食用时则可大大提高营养价值。

  6. 蛋白质营养价值的化学评分 • 将氨基酸组成与标准蛋白（鸡蛋或牛奶蛋白）或FAO（世界粮农组织营养委员会）模型进行比较 • 蛋白质的生理价值（BV）：指食物蛋白的利用率 氮的保留量 BV=  100% 氮的吸收量

  7. 蛋白来源 重量% 单食时BV 混食时BV —————————————————————— 豆腐干42 65 77 　面 筋 58 67 —————————————————————— 小 麦 39 67 小 米 13 57 89 牛 肉 26 69 大 豆 2 2 64 混合食物蛋白质的互补作用

  8. C 端 N 端 蛋白质的消化与吸收

  9. 载体蛋白 三联体 氨基酸进入细胞 (外源氨基酸) 氨基酸 Na+ 1.对外源蛋白质消化与吸收 主要的酶类 • 内肽酶：水解蛋白质内部肽键 胃蛋白酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶 • 外肽酶： 从肽链两端开始水解肽键 氨基肽酶、羧基肽酶 • 二肽酶

  10. ？ 氨基酸 (内源氨基酸) 水解 2.对胞内蛋白质的降解 • 溶酶体降解蛋白质 • 蛋白酶体选择降解泛素化的蛋白质 • 二重功能 • 降低异常蛋白和短寿命的蛋白质； • 排除过多的酶和调节因子。

  11. 溶酶体:一种囊状小体，其形态和大小有较大的差别，外面是一层单位膜，里面包含约50种水解酶，在酸性条件下，对蛋白质、肽、糖、中性脂质、糖脂、糖蛋白、核酸等多种物质起水解作用.溶酶体:一种囊状小体，其形态和大小有较大的差别，外面是一层单位膜，里面包含约50种水解酶，在酸性条件下，对蛋白质、肽、糖、中性脂质、糖脂、糖蛋白、核酸等多种物质起水解作用.

  12. 蛋白酶体（proteasome)：是由一些保守的蛋白质组成的特殊装置，是一种较大的多亚基结构. 它只负责清除细胞内指令降解的过期和变异失去功能的蛋白质。 • 泛肽（泛素Ubiquitin 1975年）：一种76个氨基酸残基蛋白单体，高度保守。泛素链与蛋白底物的结合形成被蛋白酶体降解的识别信号。

  13. 第二节 氨基酸的代谢 • 氨基酸的脱氨基作用 • 氨基酸的脱羧基作用 • 氨与α－酮酸的转化 • 个别氨基酸的分解代谢 • 个别氨基酸的合成代谢

  14. 一、氨基酸的脱氨基作用 • 氧化脱氨基作用 • 转氨基作用 • 联合脱氨基作用

  15. 2H+H+ 酶 H2O+H+ NH4+ + 1.氧化脱氨基作用(有氨生成) • L-氨基酸氧化酶:活性低，分布于肝及肾脏，辅基为FMN • D-氨基酸氧化酶:活性强，但体内D-氨基酸少，辅基为FAD • L-谷氨酸脱氢酶：活性强，分布于肝、肾及脑组织

  16. 三羧酸循环 L-谷氨酸脱氢酶 α-酮戊二酸 α-谷氨酸 L-Glu氧化脱氨基作用 • 指L-谷氨酸在L-谷氨酸脱氢酶催化下氧化脱氨生成游离氨和α-酮戊二酸的过程。

  17. 2 1 1 2 转氨酶 ＋ 　＋ 2 2 ＋ 2 辅基为磷酸吡哆醛 α－氨基酸 α－酮酸 α－酮酸 L-α－氨基酸 2.转氨基作用( 氨基移换反应） • 需氨基转移酶(aminotransferase) 或称转氨酶

  18. COO- CH2 CH2 C=O COO- COO- CH2 CH2 CHN+H3 COO- CH3 C=O COO- CH3 CHN+H3 COO- GPT + + GPT：谷丙转氨酶（肝） 丙氨酸 + α-酮戊二酸 ＜－－ 丙酮酸＋ 谷氨酸

  19. COO- CH2 CH2 CHN+H3 COO- COO- CH2 CH2 C=O COO- COO- CH2 C=O COO- COO- CH2 CHN+H3 COO- GOT + + GOT：谷草转氨酶（心） 谷氨酸 ＋草酰乙酸＜－－α-酮戊二酸 ＋ 天门冬氨酸

  20. 查肝功为什么要 抽血化验转氨酶指数呢？

  21. 3.联合脱氨基作用 • 实验 　组织中的L-氨基酸（非谷氨酸脱氢酶）的脱氨作用非常缓慢，如果加入少量的-酮戊二酸，则脱氨作用显著增加。

  22. 体系1

  23. NH3 IMP 天冬氨酸 -酮戊 二酸 腺苷酸脱氨酶 氨基酸 转氨酶 腺苷酸代琥珀酸  -酮酸 AMP 水 谷氨酸 草酰 乙酸 延胡 索酸 苹果酸 体系2 • 在肌肉、脑等组织中，L-谷氨酸脱氢酶的活力相对低，而腺苷酸脱氨酶的活力高。 • 实验证明脑组织细胞中的氨有 50%是由该循环产生的

  24. CO2 一级胺  -氨基酸 二、氨基酸脱羧基作用 脱羧酶,辅酶为PLP

  25. 氨基酸与生物活性物质 • γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)：为一种抑制性神经递质，对中枢神经系统有抑制作用。 γ-氨基丁酸 L-谷氨酸

  26. 组胺(histamine)：扩张血管、降低血压, 刺激胃酸分泌、 感觉神经递质，与外周神经的感觉与传递有关

  27. 5-羟色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)：脑内抑制性神经递质，外周组织收缩血管。5-羟色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)：脑内抑制性神经递质，外周组织收缩血管。

  28. 多胺(polyamines)—腐胺，精眯，精胺. • 分子中含有2个以上氨基的胺类物质.调节细胞增长，促进细胞增殖。 血尿中多胺的水平可作为肿瘤的辅助诊断及观察病情变化的指标。

  29. 牛磺酸(taurine)：胆汁酸的组成成分 牛磺酸 L-半胱氨酸 磺酸丙氨酸

  30. 三、氨和-酮酸的转化 1.氨的代谢(NH3) • 血氨的来源 ①氨基酸脱氨 ②肾脏产生的氨 ③胺的氧化 • 血氨的去路： ①不同生物转变成不同终产物 ②与谷氨酸合成谷氨酰胺 ③合成非必需氨基酸及含氮物 ④经肾脏以铵盐形式排出

  31. 各种生物根据安全、价廉的原则排氨 • 一些水生动物体内产生的氨可直接随水排出体外； • 多数陆生脊椎动物体内的氨主要是形成尿素排出体外； • 鸟类则主要把氨转变为尿酸排出体外； • 植物和微生物体内的氨不排出体外，能很快转变成酰胺、氨基酸或铵盐贮存起来。

  32. (1)动物体内氨基氮转运 • 丙氨酸(Ala)-葡萄糖循环 • 丙氨酸和葡萄糖反复地在肌肉和肝之间进行氨的转运，这一途径称为~. • 谷氨酰胺(Gln)的运氨作用 • 主要从脑、肌肉等组织向肝或肾运氨.Gln是大脑等组织解氨毒和运氨的重要形式 • 高等植物，以谷氨酰胺或天冬酰胺形式储存氨，不排氨。

  33. 肝脏 肌肉 血液 尿素 葡萄糖 葡萄糖 葡萄糖 糖分解 肌肉 蛋白质 NH3 分解 丙酮酸 丙酮酸 谷氨酸 其它氨基酸 转氨酶 GPT 丙氨酸 丙氨酸 丙氨酸 —酮 酸 -酮戊二酸 丙氨酸-葡萄糖循环(alanine-glucose cycle)

  34. CONH2 CH2 CH2 CHNH2 COOH COOH CH2 CH2 CHNH2 COOH ATP NH3 + + H3PO4 ADP 谷氨酰胺合成酶 谷氨酰胺的运氨作用 谷氨酰胺是氨的解毒产物,又是氨的储存及运输形式

  35. 水解酶 谷氨酰胺 • 在肝中释放NH3。 • NH3何处去呢？ ？ NH3 脱氨 H2O 谷氨酸

  36. （2）尿素(urea)的生成 • 实验： • 动物切除肝脏，输入氨基酸后，血氨浓度升高； • 动物保留肝脏、切除肾脏，输入氨基酸后，血中尿素浓度升高； • 动物肝脏、肾脏同时切除，输入氨基酸后，血中尿素含量较低，但血氨浓度升高； • 结论：肝脏是合成尿素的主要器官 • 反应部位：肝细胞的线粒体和胞液。 • 合成1分子尿素需要消耗3个ATP,4个高能磷酸键。 • 意义：解氨毒把有毒的NH3转变成无毒的尿素。 • 此循环与TCA的联系？通过天冬氨酸和延胡索酸。

  37. 1932,德国学者Hans Krebs提出尿素循环(urea cycle)或鸟氨酸循环(ornithine cycle)，最早被简明的循环。 • 往体系中加入精氨酸、鸟氨酸、瓜氨酸后，尿素生成加速。

  38. 谷氨酰胺 谷氨酸 5 H2O 精氨酸 延胡索酸 尿素 鸟氨酸 谷氨酸 4 α酮戊二酸 NH4+ CO2 2ATP 精氨琥珀酸 鸟氨酸 1 2 3 氨甲酰磷酸 瓜氨酸 AMP+PPi 瓜氨酸 ATP 天冬氨酸 尿素循环图示 部位——肝脏细胞

  39. NH4+ + CO2 + 3ATP + 天冬氨酸 + 2H2O －－ 　　　尿素+ 2ADP + 2Pi + AMP + PPi + 延胡索酸 • 尿素分子中的元素来源，1个来自氨，另一个则来自天冬氨酸；C来自CO2

  40. 高血氨症与肝昏迷 • 高血氨症：肝功能严重损伤时，尿素合成发生障碍，血氨浓度升高。 • 高血氨症引起肝性脑病的生化机理： • 肝功能严重受损－尿素合成障碍－高血氨症－ 氨进入脑组织 － 消耗α-酮戊二酸合成Glu、Gln↑酸性(直接伤脑)。 • 脑组织 α-酮戊二酸↓－TCA 循环↓－脑组织ATP生成↓→大脑功能紊乱→肝性脑病

  41. 2.-酮酸的代谢(可分解产能,也可再转化) • 生成非必需氨基酸 • 转变成糖和脂肪 • 生糖氨基酸:生成糖或转变成脂肪 • 生酮氨基酸:亮氨酸/赖氨酸 • 生糖兼生酮氨基酸:酪/色/苯/赖/异 • 彻底氧化供能：进入TCA

  42. 氨基酸碳骨架的氧化途径 • 氨基酸碳骨架可通过5种途径，形成以下5种物质后，进入TCA循环 • 乙酰CoA • α-酮戊二酸 • 琥珀酰CoA • 延胡索酸 • 草酰乙酸

  43. 丙氨酸 苏氨酸 甘氨酸 半胱氨酸 丝氨酸 精氨酸 组氨酸 谷氨酰胺 脯氨酸 谷氨酸 丙酮酸 异亮氨酸 甲硫氨酸 缬氨酸 乙酰乙酰CoA 苯丙氨酸 酪氨酸 亮氨酸 色氨酸 赖氨酸 苯丙氨酸 酪氨酸 天冬氨酸 天冬酰胺 异柠檬酸 柠檬酸 2.α-酮戊二酸 3. 琥珀酰CoA 1. 乙酰CoA 5. 草酰乙酸 琥珀酸 苹果酸 4. 延胡索酸

  44. 苯丙氨酸和酪氨酸的代谢 • 苯丙氨酸的主要代谢是经羟化作用，生成酪氨酸 • 酪氨酸的代谢产物：儿茶酚胺、黑色素

  45. 尿黑酸氧化酶

  46. 苯丙酮酸尿症/白化病/黑酸尿症 的致病原因?

  47. 乙酰辅酶A 乙酰辅酶A在代谢中的地位 来源 去路 葡萄糖经糖酵解 CO2，H20，ATP 转化成脂肪酸 脂肪酸经降解循环 转化成氨基酸 氨基酸经氧化分解脱氨作用 合成胆固醇、酮体

  48. 第三节　蛋白质的生物合成 • 以mRNA为直接模板，tRNA为氨基酸运载体,，核蛋白体为装配场所，共同协调完成蛋白质生物合成的过程。

  49. 逆转录 RNA的复制 一、遗传信息的传递 “复制” “转录” 1958年，F.Crick提出中心法则：复制、转录、翻译 中心法则的补充： 逆转录、RNA的复制。 “翻译”

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