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第八章 氨基酸代谢

第八章 氨基酸代谢. 王丽影. 概论. 1. 蛋白质的营养价值 2. 蛋白质的消化、吸收与腐败 3. 氨基酸的一般代谢 4. 氨的代谢 5. 个别氨基酸代谢. 1 蛋白质的营养价值. 蛋白质的三大生理功能？. 一．细胞的构建成份：  肌体的生长  组织蛋白质的更新  创伤的修复. 二．功能执行者  酶的催化作用  激素的信息传递  抗体的免疫性  转化成其他活性物质 调节蛋白、胺类、神经递质、嘌呤、嘧啶等. 三．能源：

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第八章 氨基酸代谢

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Presentation Transcript

  1. 第八章 氨基酸代谢 王丽影

  2. 概论 1. 蛋白质的营养价值 2. 蛋白质的消化、吸收与腐败 3. 氨基酸的一般代谢 4. 氨的代谢 5. 个别氨基酸代谢

  3. 1 蛋白质的营养价值 蛋白质的三大生理功能？

  4. 一．细胞的构建成份：  肌体的生长  组织蛋白质的更新  创伤的修复

  5. 二．功能执行者  酶的催化作用  激素的信息传递  抗体的免疫性  转化成其他活性物质 调节蛋白、胺类、神经递质、嘌呤、嘧啶等

  6. 三．能源：  17 .19 kJ/克蛋白质  次要作用

  7. 氮平衡(nitrogen balance)： 机体摄入氮 ~ 机体排出氮 总氮平衡： 正氮平衡： 负氮平衡： 机体摄入氮 = 机体排出氮 机体摄入氮 > 机体排出氮 机体摄入氮 < 机体排出氮

  8. 总氮平衡的要求： 蛋白质最低需要量：30~50克/日 营养学会推荐量： 80克/日

  9. 蛋白质的营养价值： nutrition value of protein  营养必需氨基酸 (essential amino acid)： 机体不能合成的，必须由体外摄取的氨基酸。 Thr，Val，Trp，Lys， Phe，Met，Leu，Ile

  10.  非必需氨基酸(non-essential amino acid)： 体内可以利用其他物质来合成的 氨基酸。  半必需氨基酸： 体内虽然能合成，但量不足以供体 内所需；或以必需氨基酸为原料。 His，Arg，Tyr，Cys

  11. 淀粉 脂肪 蛋白质 蛋白酶 氨基酸 2 蛋白质的消化、吸收与腐败 一. 蛋白质的消化 食物

  12. 2 蛋白质的消化、吸收与腐败 蛋白水解酶原的激活过程： 自身激活autocatalysis pepsinogen pepsin 自身激活autocatalysis trypsinogen trypsin chymotrypsinogen chymotrypsin

  13. H+ Ca++ pepsin 2 蛋白质的消化、吸收与腐败 消化部位：胃、肠（为主） 1. 胃：胃蛋白酶（pepsin） 胃蛋白酶原 胃蛋白酶 + 6肽 （1） 最适 pH 1.5 ~ 2.5 （2）水解芳香族氨基酸及亮氨酸的羧基端 （3）凝乳作用 酪蛋白 副酪蛋白 Ca复合物

  14. 2 蛋白质的消化、吸收与腐败 2. 肠： （1）胰液中蛋白酶消化 内肽酶：胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶，弹性蛋白酶 外肽酶：羧基肽酶A、B 最适 pH 为 7.0 左右 均以酶原方式分泌，以一定方式激活 各有专一性

  15. 2 蛋白质的消化、吸收与腐败 酶原激活：瀑布式 肠粘膜细胞 胆汁酸 肠激酶 胰蛋白酶原 胰蛋白酶 胰凝乳蛋白酶原 胰凝乳蛋白酶 弹性蛋白酶原 弹性蛋白酶 羧基肽酶原A、B 羧基肽酶A、B

  16. 2 蛋白质的消化、吸收与腐败 蛋白水解酶的专一性 酶 专 一 性 胃蛋白酶 R3=色、苯丙、丙、酪、甲硫、亮 R4=任何氨基酸 胰蛋白酶 R3=精、赖 R4=任何氨基酸 胰凝乳蛋白酶 R3=苯丙、酪、色 R4=任何氨基酸 弹性蛋白酶 R3=脂肪族氨基酸 R4=任何氨基酸 氨基肽酶 R1=任何氨基酸 R2=除脯氨酸外 羧基肽酶A R5=任何氨基酸 R6=除精、赖、脯氨酸外 羧基肽酶B R5=任何氨基酸 R6=精、赖 O O O    H2N-CH-C-NH-CH---NH-CH-C-NH-CH---NH-CH-C-NH-CH-COOH R1 R2 R3 R4 R5 R6 氨基肽酶 内肽酶 羧基肽酶

  17. 主动吸收入肠粘膜细胞 2 蛋白质的消化、吸收与腐败 胰酶 蛋白质 氨基酸(1/3) + 寡肽(2/3) (2) 肠粘膜细胞的消化 刷状缘：寡肽酶 氨基肽酶 二肽酶 三肽酶 氨基酸入血

  18. 2 蛋白质的消化、吸收与腐败 二 . 吸收 主要在小肠，是耗能的主动吸收 （1）氨基酸载体的转运 存在于小肠粘膜细胞、肾小管细胞、肌肉细胞等 形成氨基酸-载体-Na+三联复合物 可分为： 中性 主要，快速，对各氨基酸亲和力不同 碱性 Arg，Lys，Orn，Leu（少），慢速 酸性 Asp，Glu，慢速 特殊 Pro，OHPro，Gly，慢速 同一载体上不同氨基酸之间有竞争

  19. 2 蛋白质的消化、吸收与腐败 （2）-谷氨酰基循环 - glutamyl cycle

  20. GT

  21. 2 蛋白质的消化、吸收与腐败 （3）肽的吸收 二肽和三肽的转运系统 耗能 先于氨基酸

  22. NH3 脱氨 脱羧 胺 碳链降解 其它有害物质 2 蛋白质的消化、吸收与腐败 三 .腐败（putrefaction） 未消化蛋白质 H R-C-COOH NH2 未吸收的消化产物 细菌

  23. 2 蛋白质的消化、吸收与腐败 (1)脱羧生成胺 His  histamine 组胺 Phe  phenylacetamine 苯乙胺 Trp  tryptamine 色胺 Tyr  tyramine 酪胺 Orn  petresin 腐胺 Lys  cadaveine 尸胺

  24. 2 蛋白质的消化、吸收与腐败 门静脉吸收 胺类  入肝（单胺氧化酶或 二胺氧化酶） -羟化 胺类   假神经递质 相应的醛 (苯乙醇胺、  -羟酪胺） 相应的酸  解毒

  25. - 儿茶酚胺 假神经递质，替代多巴释放 大脑抑制 2 蛋白质的消化、吸收与腐败 肝病时， 芳香族氨基酸脑， Phe 抑制儿茶酚胺的合成 Ty r  Tyr羟化酶 多巴  多巴胺  去甲肾上腺素  肾上腺素 Ty r酪胺 -羟酪胺 Phe  苯乙醇胺 Trp 5-羟色胺（抑制性）

  26. 2 蛋白质的消化、吸收与腐败 （2）脱氨生成氨 RCH（NH2）COOH  RCH2COOH+NH3 NH3 C=O  2NH3+CO2 NH3  NH3重吸收入肝  NH3 NH4+ 氨有毒性，NH3比 NH4+易吸收，降低肠道 pH，可减少 NH3 的吸收。

  27. 2 蛋白质的消化、吸收与腐败 （3）其他有害物质的生成 Tyr 酚，甲酚 Trp 吲哚（indole），甲基吲哚（shetol） Met & Cys  CH3SH，H2S，CH4 大部分排泄 少量重吸收 由肝转化解毒

  28. 降解 合成 3 氨基酸的一般代谢 体内蛋白质 氨基酸 半寿期（t 1/2） ：蛋白质降低其浓度之一半所需时间，表示 蛋白质的寿命。 蛋白质的降解方式： 溶酶体：不依赖ATP，外源性蛋白质、膜蛋白、长寿命蛋白 胞液：依赖ATP和泛素，异常蛋白、短寿命蛋白 泛素(Ubiquitin )： 广泛存在于各真核生物中，是一个含 76 个氨基酸的小分子蛋白质，可与被降解蛋白质形成极大之复合物而完成其降解作用。

  29. Ubiquitin: The Ubiquitin Cycle  :

  30. 3 氨基酸的一般代谢 外源性氨基酸： 从食物吸收而来的氨基酸 内源性氨基酸： 组织蛋白质降解而来的氨基酸 氨基酸代谢库（metabolic pool）： 外源性氨基酸和内源性氨基酸的总称。这些氨基酸分布于体内各处，参与代谢。氨基酸代谢库以游离氨基酸重量计算。

  31. 3 氨基酸的一般代谢 肌肉氨基酸： 50 % 肝氨基酸： 10 % 肾氨基酸： 4 % 血浆氨基酸：1~6%， 氨基酸在体内 的运输形式

  32. NH3尿素 酮体 食物蛋白质 氧化 酮酸 组织蛋白质 糖 胺类 体内合成氨基酸 （非必需） 其它含氮化合物 （嘌呤、嘧啶） 3 氨基酸的一般代谢 氨基酸的来源和去路： 氨基酸代谢库

  33. 3 氨基酸的一般代谢 氨基酸在体内的正常代谢对于维持 机体的正常生理功能是十分重要的，氨 基酸代谢通路中任何酶的活性异常均会 导致严重疾病，甚至是致死性的。 目 前 已 发 现100 多 种 先 天 性 氨 基 酸 代 谢 紊 乱 引 起 的 分 子 疾 病。

  34. 3 氨基酸的一般代谢 一．氨基酸的脱氨基作用 二 ．酮酸的代谢

  35. 3 氨基酸的一般代谢 一．氨基酸的脱氨基作用 最主要的反应 存在于大多数组织中 有多种方式：氧化脱氨基 转氨基 联合脱氨基（为主） 非氧化脱氨基

  36. R1 R2 R1 R2 H-C-NH2 + C=O C=O + H-C-NH2 COOH COOH COOH COOH 3 氨基酸的一般代谢 （一）转氨基作用 一个氨基酸的氨基被转移到另一种酮基上，生成相应的酮酸和氨基酸。 由氨基转移酶（转氨酶）催化。 Lys、Pro、OHPro 不参与此 反应

  37. 谷丙转氨酶 谷氨酸+丙酮酸 酮戊二酸 +丙氨酸 谷草转氨酶 谷氨酸+草酰乙酸 酮戊二酸+天冬氨酸 组织 心 肝 骨骼肌 肾 胰腺 脾 肺 血清 GOT 156000 142000 99000 91000 28000 14000 10000 20 单位/克湿组织 GPT 7100 44000 4800 19000 2000 1200 700 16 单位/克湿组织 3 氨基酸的一般代谢 1. 转氨酶 体内存在多种转氨酶，以L-谷氨酸与酮酸的转氨酶最为重要。如：谷丙转氨酶（GPT）和谷草转氨酶（GOT）

  38. 3 氨基酸的一般代谢 2. 转氨基作用的机制

  39. 磷酸吡哆醛（PLP） 维生素B6的磷酸酯－磷酸吡哆醛（PLP）是所有转氨酶的辅酶，在转氨酶的底物不存在时，PLP的醛基和酶活性位点赖氨酸的ε-氨基形成共价Schiff-base连接。氨基酸底物存在时，氨基酸的α-氨基与PLP的醛基形成新的Schiff-base连接。

  40. 转氨基作用PLP和α-氨基酸底物形成Schiff-base共价连接转氨基作用PLP和α-氨基酸底物形成Schiff-base共价连接

  41. PLP-α-氨基酸中间产物aldimine经过一系 列过程生成α-酮酸和PMP

  42. 转氨基作用 上述反应完成了转氨基作用的一半 ，即： AA1 ＋ E-PLP α-Keto acid1 ＋ E-PMP 另一半反应由上述反应的逆反应构成，即： α-Keto acid2 ＋ E-PMP AA2 ＋ E-PLP 此时，转氨基作用完成，即： AA1 ＋α-Keto acid2 AA2 ＋ α-Keto acid1

  43. 3 氨基酸的一般代谢 (二) L-谷氨酸氧化脱氨基作用 部位：肝，肾，脑 方式：不需氧脱氢 酶： L-谷氨酸脱氢酶，此酶是别构酶，受能荷调节 反应： NH2 NHO CH-COOH C-COOH C-COOH + NH3 (CH2)2-COOH (CH2)2-COOH (CH2)2-COOH L-谷氨酸 酮戊二酸 意义：此反应使氨基酸氧化供能的速率受ATP/ADP、 GTP/GDP 的反馈调节 +H2O -H2O NAD+ NADH + H+

  44. 第三节 氨基酸的一般代谢 (三) 联合脱氨基作用 肝、肾、脑中： 氨基酸 酮戊二酸 NH3 + NADH+H+ 酮酸 谷氨酸 H2O + NAD+ L-谷氨酸脱氢酶 转氨酶

  45. (三) 联合脱氨基作用

  46. 3 氨基酸的一般代谢 (三) 联合脱氨基作用 骨骼肌、心肌：L-谷氨酸脱氢酶活性 嘌呤核苷酸循环 purine nucleoeide cycle

  47. 嘌呤核苷酸循环 转氨酶 GOT

  48. 氧化供能 转变成糖或脂类 3 氨基酸的一般代谢 二 ．酮酸( ketoacid)的代谢 O C-COOH R 经氨基化生成非必需氨基酸

  49. 3 氨基酸的一般代谢 生糖氨基酸：可在体内转变成葡萄糖的氨基酸 生酮氨基酸：可在体内转变成酮体的氨基酸 生糖兼生酮氨基酸：二者皆可转变的氨基酸 类别 氨基酸 生糖氨基酸 Gly、Ser、Val、His、Arg、Cys、Pro、OHPro、 Ala、Glu、Gln、Asp、Asn、Met 生酮氨基酸 Leu、Lys 生糖兼生酮氨基酸 Ile、Phe、Tyr、Thr、Trp glycogenic amino acid ketogenic amino acid glycogenic and ketogenic amino acid

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