蛋白质的营养作用和氨基酸代谢表现

1、蛋白质的营养作用和氨 基 酸 代 谢表现一、蛋白质的营养作用二、蛋白质的消化、吸收和腐败三、氨基酸的一般代谢（重点）四、氨的代谢 （重点）五、个别氨基酸的代谢蛋白质的营养作用Nutritional Function of Protein 第一节一、 蛋白质营养的重要性1. 维持细胞、组织的生长、更新和修补2. 参与多种重要的生理活动催化（酶）、免疫（抗原及抗体）、运动（肌肉）、物质转运（载体）、凝血（凝血系统）等。3. 氧化供能人体每日18%能量由蛋白质提供。 二、蛋白质需要量和营养价值1. 氮平衡(nitrogen balance)摄入食物的含氮量与排泄物（尿与粪）中含氮量之间的关系。氮总平

2、衡：摄入氮 = 排出氮（正常成人）氮正平衡：摄入氮 排出氮（儿童、孕妇等）氮负平衡：摄入氮 排出氮（饥饿、消耗性疾病患者）氮平衡的意义：可以反映体内蛋白质代谢的概况。2. 生理需要量 (1)成人（60kg体重）在不进食蛋白质时，其尿中仍排出一定量的含氮终产物（53 mg N/kg体重）约相当于20g蛋白质。(2)最低需要量： 3050g日。(3)我国营养学会推荐量： 80g日。3. 蛋白质的营养价值必需氨基酸(essential amino acid)指体内需要而又不能自身合成，必须由食物供给的氨基酸，共有8种： Lys、 Trp 、 Phe、 Met 、 Thr、 Val、 Leu、 Ile

3、。 其余12种氨基酸体内可以合成，称非必需氨基酸。 特殊氨基酸体内酪氨酸（Tyr）和半胱氨酸（Cys）可以分别由苯丙氨酸和蛋氨酸转变而来，如果膳食中能直接提供这两种氨基酸，则人体对蛋氨酸和苯丙氨酸的需要可分别减少30%和50%，所以称酪氨酸和半胱氨酸为半必需氨基酸儿童期，组氨酸（His）和精氨酸（Arg）常不能满足营养需要量，成负氮平衡。有人也将其划为必需氨基酸蛋白质的营养价值(nutrition value)取决于必需氨基酸的数量、种类。一般来说，含营养必需氨基酸种类多、数量足的蛋白质，其营养价值就高，反之就低。蛋白质的互补作用 指营养价值较低的蛋白质混合食用，其必需氨基酸可以互相补充而提高

4、营养价值。谷类：Lys少，Trp多；豆类：Lys多，Trp少。本节要求：要求掌握：氮平衡；必需氨基酸; 非必需氨基酸其 他：一般了解第二节 蛋白质的消化、吸收和腐败Digestion, Absorption and Putrefaction of Proteins一、 蛋白质的消化蛋白质消化的生理意义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。消化过程 （一）胃中的消化作用胃蛋白酶的最适pH为，对蛋白质肽键作用特异性差，产物主要为多肽及少量氨基酸。 胃蛋白酶原胃蛋白酶 + 多肽碎片胃酸、胃蛋白酶(pepsinogen) (pepsin) （二）小肠中的消化小肠是

5、蛋白质消化的主要部位。1. 胰酶及其作用胰酶是消化蛋白质的主要酶，最适pH为7.0左右，包括内肽酶和外肽酶。内肽酶(endopeptidase)水解蛋白质肽链内部的一些肽键，如胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶。外肽酶(exopeptidase)自肽链的末段开始每次水解一个氨基酸残基，如羧基肽酶(A、B)、氨基肽酶。肠液中酶原的激活胰蛋白酶原 糜蛋白酶原 羧基肽酶原 弹性蛋白酶原 肠激酶(enterokinase) 胰蛋白酶 糜蛋白酶 羧基肽酶 弹性蛋白酶 (trypsin) (exopeptidase) (carboxypeptidase) (elastase)可保护胰组织免受蛋白酶的自身消化作

6、用。保证酶在其特定的部位和环境发挥催化作用。酶原还可视为酶的贮存形式。酶原激活的意义内肽酶羧基肽酶氨基酸 +氨基酸二肽酶蛋白水解酶作用示意图2. 小肠粘膜细胞对蛋白质的消化作用主要是寡肽酶(oligopeptidase)的作用，例如氨基肽酶(aminopeptidase)及二肽酶(dipeptidase)等。氨基肽酶二、氨基酸的吸收吸收部位：主要在小肠吸收形式：氨基酸、寡肽、二肽吸收机制：耗能的主动吸收过程（一）氨基酸吸收载体载体蛋白与氨基酸、Na+组成三联体，由ATP供能将氨基酸、Na+转入细胞内，Na+再由钠泵排出细胞。载 体类型中性氨基酸载体碱性氨基酸载体酸性氨基酸载体亚氨基酸与甘氨酸载

7、体（二）-谷氨酰基循环对氨基酸的转运作用-谷氨酰基循环(-glutamyl cycle)过程：谷胱甘肽对氨基酸的转运谷胱甘肽再合成半胱氨酰甘氨酸(Cys-Gly)半胱氨酸甘氨酸肽酶-谷氨 酸环化 转移酶氨基酸5-氧脯氨酸谷氨酸 5-氧脯氨酸酶ATPADP+Pi-谷氨酰半胱氨酸-谷氨酰半胱氨酸 合成酶ADP+PiATP谷胱甘肽 合成酶ATPADP+Pi细胞外 -谷 氨酰 基转 移酶细胞膜谷胱甘肽 GSH细胞内-谷氨酰基循环过程-谷氨酰氨基酸氨基酸COOHCHNH2CH2CH2CONHCHCOOHR利用肠粘膜细胞上的二肽或三肽的转运体系此种转运也是耗能的主动吸收过程吸收作用在小肠近端较强（三）肽的

8、吸收三、 蛋白质的腐败作用 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生素等可被机体利用的物质。蛋白质的腐败作用(putrefaction)（一）胺类(amines)的生成蛋白质 氨基酸胺类蛋白酶 脱羧基作用 组氨酸组胺 赖氨酸尸胺 色氨酸 色胺 酪氨酸酪胺 假神经递质(false neurotransmitter) 某些物质结构与神经递质结构相似，可取代正常神经递质从而影响脑功能，称假神经递质。苯乙胺苯乙醇胺酪胺 -羟酪胺 -羟酪胺和苯乙醇胺结构类似儿茶酚胺，它们可取代儿茶酚胺与脑细胞结合，但不能传递神经冲动

9、，使大脑发生异常抑制。（二） 氨的生成未被吸收的氨基酸渗入肠道的尿素氨(ammonia)肠道细菌脱氨基作用尿素酶降低肠道pH，NH3转变为NH4+以胺盐形式排出。（三）其它有害物质的生成酪氨酸 苯酚半胱氨酸 硫化氢 色氨酸 吲哚本节要求：掌握:-谷氨酰基循环;蛋白质的腐败作用其他:一般了解第三节氨基酸的一般代谢General Metabolism of Amino Acids一、蛋白质的降解途径二、氨基酸脱氨基作用三、-酮酸的代谢一、蛋白质的降解蛋白质转换更新(protein turnover) 人体内蛋白质处于不断降解与合成的动态平衡蛋白质的半寿期(half-life)蛋白质降低其原浓度一半

10、所需要的时间，用t1/2表示真核细胞中蛋白质的降解有两条途径 不依赖ATP利用组织蛋白酶(cathepsin)降解外源性蛋白、膜蛋白和长寿命的细胞内蛋白 依赖泛素(ubiquitin)的降解过程 溶酶体内降解过程依赖ATP降解异常蛋白和短寿命蛋白泛素76个氨基酸(8.5kD)普遍存在于真核生物一级结构高度保守1. 泛素化(ubiquitination) 泛素与选择性被降解蛋白质形成共价连接，并使其激活。泛素介导的蛋白质降解过程2. 蛋白酶体(proteasome)对泛素化蛋白质的降解泛素化过程E1：泛素活化酶E2：泛素携带蛋白E3：泛素蛋白连接酶泛素CO-O+HS-E1ATPAMP+PPi泛素

11、COS E1HS-E2HS-E1泛素COS E2泛素COS E1被降解蛋白质HS-E2泛素COS E2泛素CNH 被降解蛋白质OE3氨基酸代谢库(metabolic pool)食物蛋白经消化吸收的氨基酸（外源性氨基酸）与体内组织蛋白降解产生的氨基酸（内源性氨基酸）混在一起，分布于体内各处参与代谢，称为氨基酸代谢库。氨基酸代谢概况氨基酸代谢库食物蛋白质消化吸收 组织蛋白质分解 体内合成氨基酸 (非必需氨基酸)氨基酸代谢概况 -酮酸 脱氨基作用 酮 体氧化供能糖胺 类脱羧基作用氨 尿素代谢转变其它含氮化合物 (嘌呤、嘧啶等)合成 二、 氨基酸的脱氨基作用脱氨基方式转氨基作用氧化脱氨基联合脱氨基非氧

12、化脱氨基 转氨基和氧化脱氨基偶联转氨基和嘌呤核苷酸循环偶联（一）转氨基作用(transamination)1. 定义在转氨酶(transaminase)的作用下，某一氨基酸去掉-氨基生成相应的-酮酸，而另一种-酮酸得到此氨基生成相应的氨基酸的过程。 2. 反应式大多数氨基酸可参与转氨基作用，但Lys、Pro、Hyp除外。 3. 转氨酶 正常人各组织GOT及GPT活性 (单位/克湿组织)血清转氨酶活性，临床上可作为疾病诊断和预后的指标之一。-酮戊二酸 谷氨酸 GPT 丙氨酸 丙酮酸- CH3-C-COO-OCH3-C-COO-H3N+H-酮戊二酸 谷氨酸 GOT 天冬氨酸 草酰乙酸4.转氨基作用

13、机制转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛磷酸吡哆胺磷酸吡哆醛目 录转氨基作用不仅是体内多数氨基酸脱氨基的重要方式，也是机体合成非必需氨基酸的重要途径。通过此种方式并未产生游离的氨。5. 生理意义（二）L-谷氨酸氧化脱氨基作用L-谷氨酸ATPGDPL-谷氨酸脱氢酶（肝、脑、肾）（三）联合脱氨基作用 两种脱氨基方式的联合作用，使氨基酸脱下-氨基生成-酮酸的过程。2. 类型 转氨基偶联氧化脱氨基作用1. 定义 转氨基偶联嘌呤核苷酸循环 转氨基偶联氧化脱氨基作用氨基酸 谷氨酸 -酮酸 -酮戊二酸 H2O+NAD+转氨酶 NH3+NADH+H+L-谷氨酸脱氢酶 为氨基酸脱氨基和体内合成非必需氨基酸的主要方式。主要在

14、肝、肾组织进行。 转氨基偶联嘌呤核苷酸循环苹果酸 腺苷酸代琥珀酸次黄嘌呤 核苷酸 (IMP)腺苷酸代琥珀酸合成酶-酮戊 二酸氨基酸 谷氨酸-酮酸 转氨酶 草酰乙酸天冬氨酸GOT 主要在肌肉组织进行。腺苷酸脱氨酶H2ONH3延胡索酸腺嘌呤核苷酸(AMP)三、-酮酸的代谢（一）经氨基化生成非必需氨基酸（二）转变成糖及脂类（三）氧化供能-酮酸在体内可通过TAC 和氧化磷酸化彻底氧化为H2O和CO2，同时生成ATP。转变过程的中间产物： CH3COSCoA CH3COCOOH Citrate cycle的中间产物。思考题：1、简述真核细胞内蛋白质降解的途径。2、体内氨基酸脱氨基有哪些方式？各有何特点？

15、3、简述-酮酸的代谢去路。第四节氨 的 代 谢Metabolism of Ammonia体内氨的来源与转运尿素生成及其调节（重点）氨是机体正常代谢产物，具有毒性。体内的氨主要在肝合成尿素(urea)而解毒。正常人血氨浓度一般不超过 。 一、血氨的来源与去路1. 血氨的来源 脱氨基作用:主要来源 胺类的分解 RCH2NH2RCHO + NH3胺氧化酶 肠道吸收的氨:4g24h氨基酸在肠道细菌作用下产生尿素经肠道细菌尿素酶水解产生 肾小管上皮细胞分泌的氨: GlnGlu + NH3谷氨酰胺酶2. 血氨的去路 在肝内合成尿素:主要去路 合成非必需氨基酸及其它含氮化合物 合成谷氨酰胺: Glu + N

16、H3Gln 谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi 肾小管泌氨:分泌的NH3在酸性条件下生成NH4+，随尿排出。二、氨的转运1. 丙氨酸-葡萄糖循环(alanine-glucose cycle)反应过程生理意义将肌肉中氨运输到肝。 肝为肌肉提供葡萄糖。丙氨酸葡萄糖 肌肉蛋白质氨基酸NH3谷氨酸-酮戊 二酸丙酮酸糖酵解途径肌肉丙氨酸血液丙氨酸葡萄糖-酮戊二酸谷氨酸丙酮酸NH3尿素尿素循环糖异生肝丙氨酸-葡萄糖循环葡萄糖2. 谷氨酰胺的运氨作用 反应过程Glu + NH3Gln谷氨酰胺合成酶（脑、肌肉）ATPADP+Pi谷氨酰胺酶（肝、肾）生理意义Gln是氨的解毒产物，也是氨的储存及运输形式。 三、尿素

17、的生成（一）生成部位主要在肝细胞的线粒体及胞液中。（二）生成过程尿素生成的过程是1932年由Hans Krebs 和Kurt Henseleit 提出的，称为鸟氨酸循环(orinithine cycle)，又称尿素循环(urea cycle)或Krebs- Henseleit循环。1. 氨基甲酰磷酸的合成 CO2 + NH3 + H2O + 2ATP氨基甲酰磷酸合成酶（CPS ）COH2NO PO32-+ 2ADP + Pi氨基甲酰磷酸在线粒体中进行N-乙酰谷氨酸（AGA）Mg2+2. 瓜氨酸的合成鸟氨酸氨基甲酰转移酶（OCT）H3PO4+氨基甲酰磷酸在线粒体中进行3. 精氨酸的合成在胞液中进

18、行。 精氨酸代琥珀酸合成酶ATPAMP+PPiH2OMg2+天冬氨酸精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸裂解酶延胡索酸4. 精氨酸水解生成尿素在胞液中进行尿素鸟氨酸精氨酸精氨酸酶鸟氨酸循环2ADP+PiCO2 + NH3 + H2O氨基甲酰磷酸2ATPN-乙酰谷氨酸Pi鸟氨酸瓜氨酸精氨酸延胡索酸氨基酸草酰乙酸苹果酸-酮戊 二酸谷氨酸-酮酸精氨酸代 琥珀酸瓜氨酸天冬氨酸ATPAMP + PPi鸟氨酸尿素线粒体胞 液精氨酸代琥珀酸安 装 合 同 瓜氨酸（三）反应小结原料：2 分子氨，一个来自于游离氨，另一个来自Asp。过程：先在线粒体中进行，再在胞液中进行。耗能：3 个ATP，4 个高能磷酸键。（四）尿素

19、生成的调节1. 食物蛋白质的影响高蛋白膳食合成低蛋白膳食合成2. CPS-的调节：AGA为其变构激活剂Arg尿素合成。AGA : N-乙酰谷氨酸CPS: 氨基甲酰磷酸合成酶 Arg （） AGA合成酶CH3COSCoA+Glu AGA （） O CPS - CO2NH3H2O H2N-C-O 2ATP 2ADP+Pi+P(限速酶)3. 尿素生成酶系的调节：（五）高氨血症和氨中毒血氨浓度升高称高氨血症 ( hyperammonemia)，常见于肝功能严重损伤时，尿素合成酶的遗传缺陷也可导致高氨血症。高氨血症时可引起脑功能障碍，称氨中毒(ammonia poisoning)。TAC 脑供能不足-酮

20、戊二酸GluGlnNH3NH3 脑内 -酮戊二酸氨中毒的可能机制思考题：1、丙氨酸葡萄糖循环的过程和有何生理意义？2、试述尿素生成的过程、部位及调节。选择题：1、蛋白质生理价值的高低取决于A氨基酸的种类及数量B必需氨基酸的种类、数量及比例 C必需氨基酸的种类D必需氨基酸的数量E以上说法均不对 2、营养充足的恢复期病人，常维持A氮负平衡 B氮平衡 C氮正平衡 D氮总平衡 E以上全错 3、蛋白质的互补作用是指A. 糖和蛋白质混合食用，以提高食物的生理价值作用B. 脂肪和蛋白质混合食用，以提高食物的生理价值作用C. 几种生理价值低的蛋白质混合食用，提高食物的生理价值作用D. 糖、脂肪、蛋白质及维生素

21、混合食用，提高食物的生理价值作用E. 用糖和脂肪代替蛋白质的作用4、下列氨基酸中属于非必需氨基酸的是A. 赖氨酸B. 蛋氨酸C. 谷氨酸D. 苏氨酸E. 色氨酸5、在脱氨基作用中，肝脏中最常见的方式是A. 氧化脱氨基作用B. 转氨基作用C. 联合脱氨基作用D. 嘌呤核苷酸循环E. 以上都不是6、与联合脱氨基作用无关的是A. -酮戊二酸B. 转氨酶C. NAD+D. 谷氨酸脱氢酶E. 脯氨酸7、丙氨酸和酮戊二酸经谷丙转氨酶和下述哪种酶的连续作用才能产生游离的氨 A谷草转氨酶 B谷氨酰氨合成酶 C酮戊二酸脱氢酶 D谷氨酸脱氢酶 E谷丙转氨酶8、骨骼肌和心肌中丙氨酸脱氨基的方式主要是A. 经联合脱氨

22、基作用脱氨B. 经嘌呤核苷酸循环途径脱氨C. 经丙氨酸酶催化直接脱氨D. 经丙氨酸氧化酶催化直接脱氨E. 经丙氨酸水解酶催化脱氨9、肌肉中氨基酸脱氨基的主要方式是 A嘌呤核苷酸循环 B嘧啶核苷酸循环 CL谷氨酸氧化脱氨作用 D联合脱氨作用 E鸟氨酸循环10、血中氨的主要来源是A. 胺类物质分解产生B. 肾脏谷氨酰胺水解产生C. 氨基酸脱氨基作用产生D. 嘌呤嘧啶分解产生E. 从肠道吸收而来11、血中氨的主要去路是A. 合成尿素B. 参与嘌呤嘧啶的合成C. 生成谷氨酰胺D. 生成非必需氨基酸E. 生成铵盐12、血氨增高导致脑功能障碍的生化机理是NH3增高可以A抑制脑中酶活性B升高脑中pHC大量消

23、耗脑中酮戊二酸D抑制呼吸链的电子传递E升高脑中尿素浓度13、临床上对肝硬化伴有高血氨患者禁用肥皂液灌肠，这是因为A. 肥皂液致肠道pH值升高，促进氨的吸收B. 可能导致碱中毒C. 可能严重损害肾脏功能D. 肥皂液促进肠道细菌的腐败作用E. 可能严重损害肝脏功能14、血中NPN明显增高的主要原因是A. 蛋白质进食太多B. 尿素合成增加C. 肝脏功能不良D. 谷氨酰胺合成增加E. 肾脏功能不良15、丙氨酸-葡萄糖循环的作用是A. 是氨的转运形式和促进氨基酸转变成糖B. 促进非必需氨基酸的合成C. 促进鸟氨酸循环D. 促进氨基酸转变为脂肪E. 促进氨基酸氧化供能16、体内氨的储存和运输形式是A. 谷氨酸B. 天冬氨酸C. 酪氨酸D. 天冬酰胺E. 谷氨酰胺17、尿素是通过哪个循环合成的A. 嘌呤核苷酸循环B. 鸟氨酸循环C. 乳酸循环D. 三羧酸循环E. 核蛋白体循环18、尿素合成的部位正确的是A. 只在胞浆中B. 只在线粒体中C. 在胞浆和线粒体中D. 在细胞核中E. 在滑面内质网中19、尿素循环中一个氨