《蛋白质脂类核酸》PPT课件.ppt

蛋白质、脂类、核酸代谢,一 蛋白质代谢,一、蛋白质的消化、吸收,人和动物体的蛋白质： 由食物引入的蛋白质 组成机体细胞的蛋白质 细胞内合成的蛋白质 都必须先在酶的参与下加水分解后才进行代谢。,(一)蛋白质的消化,切割肽链的蛋白酶可分作两类，称为内肽酶和外肽酶。 1）内肽酶的切点在肽链的内部, 2)外肽酶的切点在肽链的末端，也具有一定的位点识别特异性，一次切下一个氨基酸。 外肽酶分为两类: 一类从肽链的氨基末端切割，称为氨基肽酶（氨肽酶）； 一类从肽链的羧基末端切割，称为羧基肽酶（羧肽酶）。 外肽酶中专门切割由2-6个氨基酸残基构成的寡肽的酶，又称为寡肽酶。,(二)氨基酸的吸收,1氨基酸吸收载体：伴随Na +转运的主动吸收过程，消耗ATP，与葡萄糖吸收过程相似。 体内有4种载体，参与不同氨基酸的吸收：中性、碱性、酸性氨基酸载体，亚氨基酸(脯氨酸 )与甘氨酸载体。,2-谷氨酰基循环对氨基酸的转运作用 首先是谷胱甘肽对氨基酸的转运，其次是谷胱甘肽再合成，由此构成一个循环，其中 -谷氨酰基转移酶是关键酶。 谷胱甘肽:由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸结合而成的三肽，半胱氨酸上的巯基为其活性基团 . 3.肽的吸收： 肠粘膜细胞上还存在吸收二肽或三肽的转运体系，也是耗能的主动吸收过程。,二、氨基酸的代谢,蛋白质水解生成的氨基酸在体内的代谢包括两个方面： 一方面：主要用以合成机体自身所特有的蛋白质、多肽及其他含氮物质 . 一方面：可通过脱氨作用，转氨作用，联合脱氨或脱羧作用，分解成-酮酸、胺类及二氧化碳。,代谢特点 氨基酸分解代谢的最主要反应是脱氨基作用，氨基酸可以通过多种方式脱去氨基，其中以联合脱氨基最为重要。,(一)氨基酸的脱氨基作用 主要在肝脏中进行,（1） 氧化脱氨基作用 肝、肾、脑等组织中广泛存在着 L-谷氨酸脱氢酶，催化L-谷氨酸氧化脱氨生成-酮戊二酸和氨，辅酶是NAD +或NADP +。 氨基酸脱氢酶（不需氧） 氨基酸氧化酶（需氧） （2） 非氧化脱氨基,2. 转氨基作用 由转氨酶催化，将某一氨基酸的-氨基转移到另一种-酮酸的酮基上，生成相应的氨基酸，原来的氨基酸则变为-酮酸。除-氨基外，氨基酸侧链末端的氨基酸也可发生转氨基作用。,3. 联合脱氨基作用,联合脱氨基全过程是可逆的，因此这一过程也是体内合成非必需氨基酸的主要途径。,4.氨基酸的脱氨基作用后主要产物的去向 -酮酸去向 1）.氨基化生成非必需氨基酸 2）.转变为糖及脂类 在体内可转变成糖的氨基酸称为生糖氨基酸。能转变为酮体者称为生酮氨基酸。两者兼有者称为生糖兼生酮氨基酸。,3.氧化供能 -酮酸在体内可以通过三羧酸循环与和生物氧化体系彻底氧化成CO和HO，同时释放能量，可见，氨基酸也是一类能源物质。,氨的去向 机体由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，主要通过在肝合成尿素而解毒，少部分氨在肾以铵盐形成由尿排出。,尿素的生成,1.肝是尿素合成的主要器官，肾及脑等其他组织也能合成尿素，但合成量甚微。通过鸟氨酸循环，2分子氨，1分子二氧化碳反应生成1分子尿素。 2.尿素合成是一个耗能的过程，合成1分子尿素需要消耗3分子ATP，4个高能磷酸键。 3.尿素分子中2个N原子；一个来自氨，一个来自于天冬氨酸或其他氨基酸。,某些氨基酸: 可以通过特殊代谢途径转变成其他含氮物质如嘌呤、嘧啶、卟啉、某些激素、色素、生物碱等。体内某些氨基酸在代谢过程中还可以相互转变。,（二）脱羧基作用,生物体内大部分氨基酸可进行脱羧作用，生成相应的一级胺。 氨基酸脱羧酶专一性很强，每一种氨基酸都有一种脱羧酶，辅酶都是磷酸吡哆醛。,胺,蛋白质的营养作用： 1蛋白质的生理功能：主要有：是构成组织细胞的重要成分；参与组织细胞的更新和修补；参与物质代谢及生理功能的调控；氧化供能；其他功能：如转运、凝血、免疫、记忆、识别等。,2氮平衡：体内蛋白质的合成与分解处于动态平衡中，故每日氮的摄入量与排出量也维持着动态平衡，这种动态平衡就称为氮平衡。氮平衡有以下几种情况：,氮总平衡：每日摄入氮量与排出氮量大致相等，表示体内蛋白质的合成量与分解量大致相等，称为氮总平衡。此种情况见于正常成人。 氮正平衡：每日摄入氮量大于排出氮量，表明体内蛋白质的合成量大于分解量，称为氮正平衡。此种情况见于儿童、孕妇、病后恢复期。 氮负平衡：每日摄入氮量小于排出氮量，表明体内蛋白质的合成量小于分解量，称为氮负平衡。此种情况见于消耗性疾病患者（结核、肿瘤），饥饿者。,脂类代谢,一、脂类的分类和生理功用： 脂类是脂肪和类脂的总称，是一大类不溶于水而易溶于有机溶剂的化合物。 脂肪：甘油三酯，类脂则包括磷脂（甘油磷脂和鞘磷脂）、糖脂（脑苷脂和神经节苷脂）、胆固醇及胆固醇酯。,脂类物质具有下列生理功用： 供能贮能：主要是甘油三酯具有此功用，体内20%30%的能量由甘油三酯提供。 构成生物膜：主要是磷脂和胆固醇具有此功用。 协助脂溶性维生素的吸收，提供必需脂肪酸。必需脂肪酸是指机体需要，但自身不能合成，必须要靠食物提供的一些多烯脂肪酸。 保护和保温作用：大网膜和皮下脂肪具有此功用。,二、甘油三酯的分解代谢： 1脂肪动员：贮存于脂肪细胞中的甘油三酯在激素敏感脂肪酶的催化下水解并释放出脂肪酸，供给全身各组织细胞摄取利用的过程称为脂肪动员。 激素敏感脂肪酶（HSL）是脂肪动员的关键酶。HSL的激活剂是肾上腺素、去甲肾上腺素和胰高血糖素；抑制剂是胰岛素、前列腺素E2和烟酸。,脂肪动员的过程为：激素+膜受体腺苷酸环化酶cAMP蛋白激酶激素敏感脂肪酶（HSL，甘油三酯酶）甘油三酯分解。 脂肪动员的结果：生成三分子的自由脂肪酸（FFA）和一分子的甘油。 脂肪酸：进入血液循环后须与清蛋白结合成为复合体再转运， 甘油：则转运至肝脏再磷酸化为3-磷酸甘油后进行代谢。,2脂肪酸的氧化：体内大多数的组织细胞均可以此途径氧化利用脂肪酸。其代谢反应过程可分为三个阶段： 活化：在线粒体外膜或内质网进行此反应过程。由脂肪酸硫激酶（脂酰CoA合成酶）催化生成脂酰CoA。每活化一分子脂肪酸，需消耗两分子ATP。 进入：借助于两种肉碱脂肪酰转移酶（酶）和酶）催化的移换反应，脂酰CoA由肉碱（肉毒碱）携带进入线粒体。肉碱脂肪酰转移酶是脂肪酸-氧化的关键酶。,-氧化：由四个连续的酶促反应组成： 脱氢：脂肪酰CoA在脂肪酰CoA脱氢酶的催化下，生成FADH2和,-烯脂肪酰CoA。 水化：在水化酶的催化下，生成L-羟脂肪酰CoA。 再脱氢：在L-羟脂肪酰CoA脱氢酶的催化下，生成-酮脂肪酰CoA和NADH+H+。 硫解：在硫解酶的催化下，分解生成1分子乙酰CoA和1分子减少了两个碳原子的脂肪酰CoA。后者可继续氧化分解，直至全部分解为乙酰CoA。 3三羧酸循环：生成的乙酰CoA进入三羧酸循环彻底氧化分解。,三、脂肪酸氧化分解时的能量释放： 以16C的软脂酸为例来计算，则生成ATP的数目为：一分子软脂酸可经七次-氧化全部分解为八分子乙酰CoA，故-氧化可得57=35分子 ATP，八分子乙酰CoA可得128=96分子ATP，故一共可得131分子ATP，减去活化时消耗的两分子ATP，故软脂酸可净生成129分子 ATP。 对于偶数碳原子的长链脂肪酸，可按下式计算：ATP净生成数目=（碳原子数2 -1）5 + （碳原子数2）12 -2 。,23-磷酸甘油的生成： 合成甘油三酯所需的3-磷酸甘油主要由下列两条途径生成：由糖代谢生成（脂肪细胞、肝脏）：磷酸二羟丙酮加氢生成3-磷酸甘油。由脂肪动员生成（肝）：脂肪动员生成的甘油转运至肝脏经磷酸化后生成3-磷酸甘油。 3甘油三酯的合成：2脂酰CoA + 3-磷酸甘油 磷脂酸 甘油三酯。,四.甘油代谢 甘油在组织细胞内的氧化，必须先在甘油磷酸的催化下，形成-甘油磷酸，后者脱氢后生成二羟丙酮磷酸，然后再沿糖代谢的途径分解（糖酵解和三羧酸循环途径）或沿酵解逆行的途径生成糖。 肝、肾和肠粘膜等组织含有丰富的甘油磷酸激酶，但在肌肉和脂肪组织细胞内，这种酶的活性很低。,脂肪,甘油,脂肪酸,糖酵解,三羧酸循环,三羧酸循环,乙酰辅酶A,五 酮体的生成及利用： 脂肪酸在肝脏中氧化分解所生成的乙酰乙酸、-羟丁酸和丙酮三种中间代谢产物，统称为酮体。 1酮体的生成：酮体主要在肝脏的线粒体中生成，其合成原料为乙酰CoA，关键酶是HMG-CoA合成酶。 其过程为：乙酰CoA乙酰乙酰CoA HMG-CoA乙酰乙酸。生成的乙酰乙酸再通过加氢反应转变为-羟丁酸或经自发脱羧生成丙酮。,2酮体的利用： 利用酮体的酶有两种，即琥珀酰CoA转硫酶（主要存在于心、肾、脑和骨骼肌细胞的线粒体中，不消耗ATP）和乙酰乙酸硫激酶（主要存在于心、肾、脑细胞线粒体中，需消耗2分子ATP）。 其氧化利用酮体的过程为：-羟丁酸乙酰乙酸乙酰乙酰CoA乙酰CoA三羧酸循环。,3酮体生成及利用的生理意义： (1) 在正常情况下，酮体是肝脏输出能源的一种形式：由于酮体的分子较小，故被肝外组织氧化利用，成为肝脏向肝外组织输出能源的一种形式。 (2) 在饥饿或疾病情况下，为心、脑等重要器官提供必要的能源：在长期饥饿或某些疾病情况下，由于葡萄糖供应不足，心、脑等器官也可转变来利用酮体氧化分解供能。,五、甘油三酯的合成代谢： 肝、小肠和脂肪组织是主要的合成脂肪的组织器官，其合成的亚细胞部位主要在胞液。 脂肪合成时，首先需要合成长链脂肪酸和3-磷酸甘油，然后再将二者缩合起来形成甘油三酯（脂肪）。,胆固醇的代谢： 胆固醇的基本结构为环戊烷多氢菲。胆固醇的酯化在C3位羟基上进行，由两种不同的酶催化。存在于血浆中的是卵磷脂胆固醇酰基转移酶（LCAT），而主要存在于组织细胞中的是脂肪酰CoA胆固醇酰基转移酶（ACAT）。 1胆固醇的合成：胆固醇合成部位主要是在肝脏和小肠的胞液和微粒体。其合成所需原料为乙酰CoA。每合成一分子的胆固醇需18分子乙酰CoA，54分子ATP和10分子NADPH。,乙酰CoA缩合生成甲羟戊酸（MVA）：此过程在胞液和微粒体进行。2乙酰CoA乙酰乙酰CoAHMG-CoAMVA。HMG-CoA还原酶是胆固醇合成的关键酶。 甲羟戊酸缩合生成鲨烯：此过程在胞液和微粒体进行。MVA二甲丙烯焦磷酸焦磷酸法呢酯鲨烯。 鲨烯环化为胆固醇：此过程在微粒体进行。鲨烯结合在胞液的固醇载体蛋白（SCP）上，由微粒体酶进行催化，经一系列反应环化为27碳胆固醇。,2胆固醇合成的调节：各种调节因素通过对胆固醇合成的关键酶HMG-CoA（3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A ）还原酶活性的影响，来调节胆固醇合成的速度和合成量。 膳食因素：饥饿或禁食可抑制HMG-CoA还原酶的活性，从而使胆固醇的合成减少；反之，摄取高糖、高饱和脂肪膳食后，HMG-CoA活性增加而导致胆固醇合成增多。 胆固醇及其衍生物：胆固醇可反馈抑制HMG-CoA还原酶的活性。胆固醇的某些氧化物，如7-羟胆固醇，25-羟胆固醇等也可抑制该酶的活性。 激素：胰岛素和甲状腺激素可通过诱导该酶的合成而使酶活性增加；而胰高血糖素和糖皮质激素则可抑制该酶的活性。,3胆固醇的转化：胆固醇主要通过转化作用，转变为其他化合物再进行代谢，或经粪便直接排出体外。 转化为胆汁酸：以胆固醇为原料在肝脏中合成的 。 转化为类固醇激素 ：盐皮质激素 和性激素主要有睾酮、孕酮和雌二醇。 转化为维生素D ：在紫外光的照射下转化,核苷酸代谢,一、核苷酸类物质的生理功用： 核苷酸类物质在人体内的生理功用主要有： 作为合成核酸的原料：如用ATP，GTP，CTP，UTP合成RNA，用dATP，dGTP，dCTP，dTTP合成DNA。 作为能量的贮存和供应形式：除ATP之外，还有GTP，UTP，CTP等。 参与代谢或生理活动的调节：如环核苷酸cAMP和cGMP作为激素的第二信使。 参与构成酶的辅酶或辅基：如在NAD+，NADP+，FAD，FMN，CoA中均含有核苷酸的成分。 作为代谢中间物的载体：如用UDP携带糖基，用CDP携带胆碱，胆胺或甘油二酯，用腺苷携带蛋氨酸（SAM）等。,二、嘌呤核苷酸的合成代谢： 1从头合成途径：利用一些简单的前体物，如5-磷酸核糖，氨基酸，一碳单位及CO2等，逐步合成嘌呤核苷酸的过程称为从头合成途径。这一途径主要见于肝脏，其次为小肠和胸腺。,合成过程可分为三个阶段： 次黄嘌呤核苷酸的合成：在磷酸核糖焦磷酸合成酶的催化下，消耗ATP，由5-磷酸核糖合成PRPP(1-焦磷酸-5-磷酸核糖)。然后再经过大约10步反应，合成第一个嘌呤核苷酸次黄苷酸（IMP）。 腺苷酸及鸟苷酸的合成：IMP在腺苷酸代琥珀酸合成酶的催化下，由天冬氨酸提供氨基合成腺苷酸代琥珀酸（AMP-S），然后裂解产生AMP；IMP也可在 IMP脱氢酶的催化下，以NAD+为受氢体，脱氢氧化为黄苷酸（XMP），后者再在鸟苷酸合成酶催化下，由谷氨酰胺提供氨基合成鸟苷酸（GMP）。 三磷酸嘌呤核苷的合成：AMP/GMP被进一步磷酸化，最后生成ATP/GTP，作为合成RNA的原料。ADP/GDP则可在核糖核苷酸还原酶的催化下，脱氧生成dADP/dGDP，然后再磷酸化为dATP/dGTP，作为合成DNA的原料。,2补救合成途径： 又称再利用合成途径。指利用分解代谢产生的自由嘌呤碱合成嘌呤核苷酸的过程。 这一途径可在大多数组织细胞中进行。其反应为：A + PRPP AMP；G/I + PRPP GMP/IMP。,3抗代谢药物对嘌呤核苷酸合成的抑制： 能够抑制嘌呤核苷酸合成的一些抗代谢药物，通常是属于嘌呤、氨基酸或叶酸的类似物，主要通过对代谢酶的竞争性抑 制作用，来干扰或抑制嘌呤核苷酸的合成，因而具有抗肿瘤治疗作用。 在临床上应用较多的嘌呤核苷酸类似物主要是6-巯基嘌呤（6-MP）。6-MP的化学结 构与次黄嘌呤类似，因而可以抑制IMP转变为AMP或GMP，从而干扰嘌呤核苷酸的合成。,三、嘌呤核苷酸的分解代谢： 嘌呤核苷酸的分解首先是在核苷酸酶的催化下，脱去磷酸生成嘌呤核苷，然后再在核苷酶的催化下分解生成嘌呤碱，最后产生的I和X经黄嘌呤氧化酶催化氧化 生成终产物尿酸。 痛风症患者由于体内嘌呤核苷酸分解代谢异常，可致血中尿酸水平升高，以尿酸钠晶体沉积于软骨、关节、软组织及肾脏，临床上表现为皮下结 节，关节疼痛等。可用别嘌呤醇予以治疗。,四、嘧啶核苷酸的合成代谢： 1从头合成途径：指利用一些简单的前体物逐步合成嘧啶核苷酸的过程。该过程主要在肝脏的胞液中进行。嘧啶环中各原子分别来自下列前体物：CO2C2 ；GlnN3 ；Asp C4 、C5 、C6 、N1 。嘧啶核苷酸的主要合成步骤为： 尿苷酸的合成：在