蛋白质代谢2008新版

1、本章内容 第一节第一节 蛋白质的营养作用蛋白质的营养作用 第二节第二节 蛋白质的消化、吸收与腐败蛋白质的消化、吸收与腐败 第三节第三节 氨基酸的一般代谢氨基酸的一般代谢 第四节第四节 氨的代谢氨的代谢 第五节第五节 个别氨基酸的代谢个别氨基酸的代谢第一节 蛋白质的营养作用Nutritional Function of Protein一一. .体内蛋白质具有多方面的重要功能体内蛋白质具有多方面的重要功能二二. .体内蛋白质的代谢状况可用氮平衡描述体内蛋白质的代谢状况可用氮平衡描述三三. .营养必需氨基酸决定蛋白质的营养价值营养必需氨基酸决定蛋白质的营养价值缬缬氨酸、氨酸、亮亮氨酸、氨酸、异异亮亮

2、氨酸、氨酸、苏氨酸苏氨酸赖赖氨酸、氨酸、色色氨酸、氨酸、苯苯丙丙氨酸和氨酸和甲硫氨甲硫氨酸。酸。 例如：谷类例如：谷类蛋白质含赖氨酸较少而含色氨酸较多，蛋白质含赖氨酸较少而含色氨酸较多，豆类豆类蛋白质蛋白质含赖氨含赖氨 酸较多而含色氨酸较少，两者混合食用即可提高营养价值。酸较多而含色氨酸较少，两者混合食用即可提高营养价值。 第二节第二节 蛋白质的消化、吸收和腐败蛋白质的消化、吸收和腐败Digestion, Absorption and Putrefaction of Proteins一、外源性蛋白质消化成氨基酸和一、外源性蛋白质消化成氨基酸和寡肽后被吸收寡肽后被吸收（一）蛋白质在胃和肠道被消化

3、成氨基酸和寡肽（一）蛋白质在胃和肠道被消化成氨基酸和寡肽 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、毒性反应消除种属特异性和抗原性，防止过敏、毒性反应 。1.1.蛋白质在胃中被水解成氨基酸和多肽蛋白质在胃中被水解成氨基酸和多肽蛋白质蛋白质 胃蛋白酶胃蛋白酶多肽多肽+ +少量氨基酸少量氨基酸2.2.蛋白质在小肠被水解成小肽和氨基酸蛋白质在小肠被水解成小肽和氨基酸多肽多肽（2/32/3）寡肽）寡肽+ +（1/31/3）氨基酸）氨基酸氨基酸氨基酸胰液中蛋白酶胰液中蛋白酶氨基肽酶氨基肽酶二肽酶二肽酶

4、十二指肠黏膜细胞分泌十二指肠黏膜细胞分泌 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 胰蛋白酶原胰蛋白酶原 胰蛋白酶胰蛋白酶胃酸胃酸肠激酶肠激酶（2 2）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 主要是寡肽酶的作用，如氨基肽酶和二肽酶等。主要是寡肽酶的作用，如氨基肽酶和二肽酶等。（二）氨基酸通过主动转运过程被吸收（二）氨基酸通过主动转运过程被吸收 吸收部位：主要在小肠吸收部位：主要在小肠 吸收形式：氨基酸、寡肽、二肽吸收形式：氨基酸、寡肽、二肽 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1.1.氨基酸吸收载体氨基酸吸收载体主要部位主要部位：

5、小肠黏膜细胞膜：小肠黏膜细胞膜机机 制制：载体蛋白与氨基酸、：载体蛋白与氨基酸、NaNa+ + 组成三联体，将氨基组成三联体，将氨基酸、酸、NaNa+ +转入细胞内转入细胞内，NaNa+ + 再由钠泵排出细胞，并消耗再由钠泵排出细胞，并消耗ATPATP。 中性氨基酸转运蛋白中性氨基酸转运蛋白 碱性氨基酸转运蛋白碱性氨基酸转运蛋白 酸性氨基酸转运蛋白酸性氨基酸转运蛋白 亚氨基酸转运蛋白亚氨基酸转运蛋白 氨基酸转运蛋白氨基酸转运蛋白 二肽转运蛋白二肽转运蛋白 三肽转运蛋白三肽转运蛋白 七种转运蛋白七种转运蛋白（transporter）2.-2.-谷氨酰基循环谷氨酰基循环(-glutamyl cyc

6、le)(-glutamyl cycle)对氨基对氨基酸的转运作用酸的转运作用 谷胱甘肽对氨基酸的转运谷胱甘肽对氨基酸的转运v两步两步 谷胱甘肽的再合成谷胱甘肽的再合成v转运一个氨基酸转运一个氨基酸, ,消耗消耗3 3分子分子ATP,ATP,某些氨基酸某些氨基酸, ,如脯氨酸如脯氨酸, ,不能通过此循环被转运。不能通过此循环被转运。v只有只有-谷氨酰基转移酶位于细胞膜上，其余谷氨酰基转移酶位于细胞膜上，其余的酶均在胞液中。的酶均在胞液中。3. 3. 肽的吸收肽的吸收 利用肠粘膜细胞上的二肽或三肽的转运体利用肠粘膜细胞上的二肽或三肽的转运体 此种转运也是耗能的主动吸收过程此种转运也是耗能的主动吸收

7、过程 吸收作用在小肠近端较强吸收作用在小肠近端较强二、蛋白质在肠道发生腐败二、蛋白质在肠道发生腐败 蛋白质的腐败作用蛋白质的腐败作用(putrefaction)(putrefaction) 肠道细菌对未被消化和吸收的蛋白质及肠道细菌对未被消化和吸收的蛋白质及其消化产物所起的作用。其消化产物所起的作用。 腐败作用的产物大多有害，如胺、氨、腐败作用的产物大多有害，如胺、氨、苯酚、吲哚等；也可产生少量的脂肪酸及维苯酚、吲哚等；也可产生少量的脂肪酸及维生素等可被机体利用的物质。生素等可被机体利用的物质。 苯丙氨酸苯丙氨酸 苯乙胺苯乙胺l - - 羟酪胺和苯乙醇胺结构类似儿茶酚胺，它们羟酪胺和苯乙醇胺结

8、构类似儿茶酚胺，它们可取代儿茶酚胺与脑细胞结合，但不能传递神经冲动，可取代儿茶酚胺与脑细胞结合，但不能传递神经冲动，使大脑发生异常抑制。使大脑发生异常抑制。phenylethylamine- hydrotyramine - 羟酪胺羟酪胺(鱆胺鱆胺)tyraminePhenylethylatamine 苯乙醇胺苯乙醇胺（0H）（0H）PheCO2 大部分有害物质随粪便排出，只有小部分被吸收经大部分有害物质随粪便排出，只有小部分被吸收经肝代谢解毒，在正常情况下不会发生中毒现象。肝代谢解毒，在正常情况下不会发生中毒现象。E3 氨基酸代谢库氨基酸代谢库(metabolic pool) 食物蛋白质经消化

9、而吸收的氨基酸食物蛋白质经消化而吸收的氨基酸( (外源性氨基酸外源性氨基酸) )与体内组织蛋白降解产生与体内组织蛋白降解产生的氨基酸及体内合成的非必需氨基酸的氨基酸及体内合成的非必需氨基酸( (内源内源性氨基酸性氨基酸) )混在一起，分布于体内各处，参混在一起，分布于体内各处，参与代谢，称为氨基酸代谢库。与代谢，称为氨基酸代谢库。二二. .外源性氨基酸与内源性氨基酸组成氨基酸代谢库外源性氨基酸与内源性氨基酸组成氨基酸代谢库氨基酸的来源与去路氨基酸的来源与去路（一）氨基酸的来源（一）氨基酸的来源 1 1食物蛋白质经消化被吸收的氨基酸食物蛋白质经消化被吸收的氨基酸 2 2体内组织蛋白质的降解产生氨

10、基酸体内组织蛋白质的降解产生氨基酸 3 3体内合成的非必需氨基酸体内合成的非必需氨基酸（二）氨基酸去路（二）氨基酸去路 1 1合成组织蛋白质和多肽合成组织蛋白质和多肽 2 2氨基酸脱氨基作用转变成氨基酸脱氨基作用转变成-酮酸与氨酮酸与氨 3 3氨基酸经脱羧基作用转变成胺类氨基酸经脱羧基作用转变成胺类 4 4 转变成嘌呤、嘧啶、肾上腺素等转变成嘌呤、嘧啶、肾上腺素等含氮化合物含氮化合物三三. .联合脱氨基作用是体内主要的脱氨基途径联合脱氨基作用是体内主要的脱氨基途径 反应可逆反应可逆磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛氨基转移酶氨基转移酶谷氨酸草酰乙酸酮戊二酸天冬氨酸丙氨酸丙酮酸-ALTA S TGPTGOT

11、谷丙转氨酶谷丙转氨酶 （GPT）谷氨酸谷氨酸AST COOHHC CH2 COOHNH2AspCOOHC=OCH2COOH- - 酮戊二酸酮戊二酸谷草转氨酶谷草转氨酶（二）各种转氨酶都具有相同的辅酶和作用机制（二）各种转氨酶都具有相同的辅酶和作用机制亚谷氨酸亚谷氨酸（二）（二）L- L- 谷氨酸通过谷氨酸通过L-L-谷氨酸脱氢酶催化脱去氨基谷氨酸脱氢酶催化脱去氨基COOHCH2CH2CHCOOHNH2RCCOOHNH2HRCCOOHOCOOHCH2CH2COCOOHNH3H2ONADHH+NAD+氨基酸氨基酸-酮酸-酮酸转氨酶转氨酶L-L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶 转氨基偶联嘌呤核苷酸循环转氨

12、基偶联嘌呤核苷酸循环: : 主要在肌肉组织进行主要在肌肉组织进行第四节第四节 氨的代谢氨的代谢n 氨是机体正常代谢产物，具有毒性。氨是机体正常代谢产物，具有毒性。n 体内的氨主要在肝合成尿素体内的氨主要在肝合成尿素(urea)(urea)而解毒。而解毒。n 正常人血氨水平在正常人血氨水平在47-65mol/Lmol/L。氨的来源 组织中氨基酸分解生成的氨组织中的氨基酸经过联合脱氨作用脱氨或经其它方式脱氨，这是组织中氨的主要来源。组织中氨基酸经脱羧基反应生成胺，再经单胺氧化酶或二胺氧化酶作用生成游离氨和相应的醛，这是组织中氨的次要来源，组织中氨基酸分解生成的氨是体内氨的主要来源。膳食中蛋白质过多

13、时，这一部分氨的生成量也增多。 回吸收回吸收一一. .体内有毒性的氨有三个重要来源体内有毒性的氨有三个重要来源一一. .体内有毒性的氨有三个重要来源体内有毒性的氨有三个重要来源GlnGln GluNH3NH3H+NH4+GluNH3NH3NH3glutaminase 血液血液肾小管细胞肾小管细胞肾小管腔肾小管腔氨的转运氨的转运Glu Glutamine NH3 NH4+ urine Kidney重吸收重吸收Liver血氨血氨47-65mol/L尿素尿素非必需氨基酸非必需氨基酸及其它含氮物及其它含氮物谷氨酰胺谷氨酰胺肾小管泌氨肾小管泌氨血氨的来源和去路血氨的来源和去路氨基酸脱氨基氨基酸脱氨基肠道

14、吸收肠道吸收肾小管回吸收肾小管回吸收NH2(CH2)3HCCOOHNH2NH(CH2)3HCCOOHNH2CONH2NH(CH2)3HCCOOHNH2CNHNH2鸟氨酸瓜氨酸精氨酸NH2CONH2尿素氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶是鸟氨酸循环启动的限速酶。是鸟氨酸循环启动的限速酶。此步反应不可逆。此步反应不可逆。2.2.氨基甲酰磷酸与鸟氨酸反应生成瓜氨酸氨基甲酰磷酸与鸟氨酸反应生成瓜氨酸3.3.瓜氨酸与天冬氨酸反应生成精氨酸代琥珀酸瓜氨酸与天冬氨酸反应生成精氨酸代琥珀酸尿素尿素限速酶：氨基甲酰磷酸合成酶限速酶：氨基甲酰磷酸合成酶I I 精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸合成酶 总反应式：

15、总反应式：2NH3+CO2+3ATP+H20 尿素尿素+2ADP+AMP+2Pi+PPi 鸟氨酸循环小节鸟氨酸循环小节( (三）尿素合成受膳食蛋白质和两种限速酶活性的调节三）尿素合成受膳食蛋白质和两种限速酶活性的调节一一. . 氨基酸脱羧基作用产生特殊的胺类化合物氨基酸脱羧基作用产生特殊的胺类化合物L-L-谷氨酸脱羧酶在脑、肾组织中含量高。谷氨酸脱羧酶在脑、肾组织中含量高。CH2CHNH2COOHNHCH2CHNH2COOHNHHO色氨酸羟化酶色氨酸5-羟色氨酸CH2CH2NH2NHHO5-羟色胺5-羟色氨酸脱羧酶CO2单胺氧化酶H2O+O2NH3+H2O2CH2CHONHHO5-羟色醛OCH

16、2COOHNHHO5-羟吲哚乙酸NH2(CH2)3CHNH2COOH鸟氨酸鸟氨酸脱羧酶CO2NH2(CH2)4NH2腐胺S-腺苷甲硫氨酸(SAM)S-甲硫腺苷+CO2NH2(CH2)4NH(CH2)4NH2精眯丙胺转移酶SAMS-甲硫腺苷+CO2丙胺转移酶NH2(CH2)4NH(CH2)4NH精胺(CH2)4NH2SAM 脱羧酶脱羧酶3-CO2333二二. . 某些氨基酸在分解代谢中产生一碳单位某些氨基酸在分解代谢中产生一碳单位 定义定义 某些氨基酸代谢过程中产生的只含有一个碳某些氨基酸代谢过程中产生的只含有一个碳原子的基团称为一碳单位原子的基团称为一碳单位(one carbon unit)

17、；包括甲基、甲烯基、甲炔基、甲酰基、亚氨甲基包括甲基、甲烯基、甲炔基、甲酰基、亚氨甲基等；等；其代谢的辅酶是四氢叶酸；一碳单位参与嘌其代谢的辅酶是四氢叶酸；一碳单位参与嘌呤和嘧啶的合成。呤和嘧啶的合成。5（一）四氢叶酸作为一碳单位的运载体参与一碳单位代谢（一）四氢叶酸作为一碳单位的运载体参与一碳单位代谢NNNNCH2NHH2NOHRNNNNCH3HRNHH2NOHN N5 5甲甲基基四四氢氢叶叶酸酸（N N5 5C CH H3 3F FH H4 4N N5 5, ,N N1 10 0甲甲烯烯四四氢氢叶叶酸酸（N N5 5C CH H2 2F FH H4 4, ,N N1 10 0NNNN+CH

18、NHH2NOHRNNNNCHHRNHH2NOHNHNNNNHRNHH2NOHCHON N5,5,N N1010甲炔四氢叶酸甲炔四氢叶酸（N N5 5C CH HF FH H4 4,N,N1010N N1010甲酰四氢叶酸甲酰四氢叶酸（N N1010C CH HO OF FH H4 4N N5 5亚氨甲基四氢叶酸亚氨甲基四氢叶酸（N N5 5C CH HN NH H F FH H4 4在叶酸结构的在叶酸结构的5、10位氮原子上载有不位氮原子上载有不 同的一碳单同的一碳单位。形成五种不同的衍生位。形成五种不同的衍生 物。物。CH2OHCHNH2COOHCH2NH2COOHN5CH2FH4,N10+

19、 FH4H2O+丝氨酸丝氨酸甘氨酸甘氨酸 丝氨酸丝氨酸N5、N10-CH2-FH4SerSer羟甲基转移酶羟甲基转移酶CH2NH2COOHFH4+N5,N10-CH2-FH4NAD+ NADHCO2 NH3+甘甘氨氨酸酸甘氨酸甘氨酸N5、N10-CH2-FH4GlyGly裂解酶裂解酶 组氨酸组氨酸N5-CH=NHFH4NNCH2CH COOHNH2N5-CH=NH-FH4COOHCH2CH2CHNH2COOH组组氨氨酸酸谷谷氨氨酸酸亚氨甲基转移酶亚氨甲基转移酶NCH2CHCOOHHNH2HCOOHN10-CHO-FH4犬尿氨酸+FH4ATPADP+Pi色氨酸色氨酸色氨酸色氨酸N N1010-C

20、HOFH-CHOFH4 4（三）一碳单位的主要功能是参与嘌呤、嘧啶的合成（三）一碳单位的主要功能是参与嘌呤、嘧啶的合成 作为合成嘌呤和嘧啶的原料作为合成嘌呤和嘧啶的原料把氨基酸代谢和核酸代谢联系起来把氨基酸代谢和核酸代谢联系起来嘧啶核苷酸合成嘧啶核苷酸合成嘌呤核苷酸合成嘌呤核苷酸合成嘌呤核苷酸合成嘌呤核苷酸合成参与甲硫氨酸循环参与甲硫氨酸循环一碳单位与氨基酸代谢及核酸代谢的联系一碳单位与氨基酸代谢及核酸代谢的联系活性甲硫氨酸活性甲硫氨酸活性甲基活性甲基1.1.甲硫氨酸转甲基作用与甲硫氨酸循环有关甲硫氨酸转甲基作用与甲硫氨酸循环有关（一）甲硫氨酸参与甲基转移（一）甲硫氨酸参与甲基转移甲硫氨酸循环甲硫氨酸循环甲硫氨酸甲硫氨酸 合成酶 合成酶 MetATPPPi+PiSAMSAMRHRCH3S-腺苷同型 半胱氨酸H2O腺苷FH4同型半胱氨酸VB12N N5 5C CH H3 3F FH H4 4N5