生物氧化与能量代谢 蛋白质的代谢

生物氧化蛋白质代谢主讲教师：黄慧聪一、生物氧化概述1、生物氧化的概念2、生物氧化的过程3、生物氧化的特点1、生物氧化的概念

生物氧化（BiologicalOxidation）物质在生物体内氧化分解的过程称为生物氧化.糖、脂肪、蛋白质能量+CO2+H2O生物氧化的主要生理意义是为生物体提供能量。2、生物氧化的过程

多糖脂肪蛋白质葡萄糖甘油＋脂肪酸氨基酸HCO2TAC乙酰CoAO2H2O能量3、生物氧化的特点

体内氧化体外氧化物质氧化方式：加氧、脱氢、失电子物质氧化时消耗的氧量、得到的产物和能量相同。（1）相同点（2）不同点

体内氧化体外氧化反应条件：温和剧烈反应过程：分步反应一步反应

能量逐步释放能量突然释放产物生成：间接生成直接生成能量形式：热能、ATP热能、光能生物氧化特点生物氧化是在生物细胞内进行的酶促氧化过程，反应条件温和（水溶液，中性pH和常温）。2.在生物氧化中，碳的氧化和氢的氧化是非同步进行的。氧化过程中脱下来的氢质子和电子，通常由各种载体，如NADH等传递到氧并生成水。生物氧化是一个分步进行的过程。每一步都由特殊的酶催化，每一步反应的产物都可以分离出来。这种逐步进行的反应模式有利于在温和的条件下释放能量，提高能量利用率。生物氧化释放的能量，通过与ATP合成相偶联，转换成生物体能够直接利用的生物能ATP氧化进行过程中，必然伴随生物还原反应的发生。－－－生物能和ATPATP是生物能存在的主要形式ATP是能够被生物细胞直接利用的能量形式。提供物质代谢时需要的能量供给机体生命活动时需要的能量生成其他核苷三磷酸

生物能及其存在形式ATP（三磷酸腺苷）焦磷酸A腺苷碱基戊糖核苷腺嘌呤核苷P一磷酸一磷酸（AMP）P～腺苷二磷酸（ADP）P～腺苷三磷酸（ATP）O磷酸核苷酸机械能--运运动化学能--合合成渗透能--分分泌吸收电能--生物物电热能--体温温光能--生物物发光ATP是生物物系统能量交交换的中心荧火虫ATP的特殊殊作用ATP的生成成和利用ATPADP肌酸磷酸肌酸

氧化磷酸化底物水平磷酸化~P

~P

机械能(肌肉肉收缩)渗透能(物质质主动转运)化学能(合成成代谢)电能(生物电电)热能(维持体体温)生物体内能量量的储存和利利用都以ATP为中心。。线粒体氧化体体系一、呼吸链(RespiratoryChain)1、呼吸链的的概念2、呼吸链的的组成3、呼吸链的的作用1、呼吸链的的定义：一系列酶和辅辅酶按照一定定的顺序排列列在线粒体内膜膜上，可以将将代谢物脱下下的氢（H＋＋e）逐步传递给氧氧生成水同时时释放能量，，由于此过程程与细胞摄取取氧的呼吸过过程有关，所所以这一传递链称为呼吸链。。根据代谢物物上脱下氢的的受体不同分NADH呼呼吸链和FADH2呼吸链。2、呼吸链的的组成四个酶复合体体：复合体I～IV两个可灵活移移动的成分：：泛醌（Q））和细胞色色素C复合体酶辅基复合体ⅠNADH一泛醌还原酶FMN及铁硫蛋白复合体Ⅱ琥珀酸一泛醌还原酶FAD及铁硫蛋白复合体Ⅲ泛醌一细胞色素C还原酶铁卟啉及铁硫蛋白复合体Ⅳ细胞色素C氧化酶Cu及铁卟啉NADH呼吸吸链H2O12O2O2-MH2还原型代谢底物FMNFMNH2CoQH2CoQNAD+NADH+H+2Fe2+2Fe3+细胞色素b-c-c1-aa3

FeS2H+M氧化型代谢底物FADH2呼吸链FADFADH2琥珀酸

FeS2Fe2+2Fe3+细胞色素b-c1-c-aa3CoQH2CoQ12O2O2-2H+H2O延胡索酸接受还原性辅辅酶上的氢原原子对(2H++2e)，使使辅酶分子氧氧化，并将电电子对顺序传递，直直至激活分子子氧，使氧负负离子(O2-)与质子对(2H+)结合，生成成水。电子对在传递过程程中逐步氧化化放能，所释释放的能量驱动ADP和无机磷磷发生磷酸化化反应，生成ATP。。3.呼吸链的的作用二、生物氧化化过程中ATP的生成1、氧化磷酸酸化的概念2、氧化磷酸酸化的偶联部部位3、影响氧化化磷酸化的因因素1、氧化磷酸酸化的概念呼吸链传递H给氧生成水水的过程，与与ADP磷酸酸化生成ATP的过程相相偶联发生称称为氧化磷酸酸化，又称偶偶联磷酸化。。根据生物氧化化方式，可将将氧化磷酸化化分为底物水平磷酸酸化及电子传递体系系磷酸化。氧化磷酸化是是体内生成ATP的主要要方式。底物水平磷酸酸化是在被氧化的的底物上发生磷酸化化作用。即底底物被氧化的的过程中，形形成了某些高高能磷酸化合合物的中间产产物，通过酶酶的作用可使使ADP生成成ATP。电子传递体系系磷酸化是指当电子从从NADH或或FADH2经过电子传递递体系(呼吸吸链)传递给给氧形成水时时，同时伴有有ADP磷酸酸化为ATP的全过程。。通常所说的的氧化磷酸化化是指电子传传递体系磷酸酸化。2、氧化磷酸酸化的偶联部部位P/O比值每消耗1mol氧原子，所消耗的无机磷摩尔数数一对电子通过过呼吸链P/O比值：：一对电子通通过呼吸链时时生成ATP的个数1个氧原子2e+OO2-ADP+PiATP无机磷个数生成ATP的的个数利用P/O比比值推测氧化化磷酸化偶联联部位：－羟丁酸：P/O＝32e从NADH到O2

生成3个ATP琥珀酸：P/O＝22e从琥珀酸到O2

生成2个ATP因此，NADH→Q存在偶联部位位。抗坏血酸：P/O＝1

2e从Cytc到O2生成1个ATPCytc：P/O＝12e从Cytaa3到O2生成1个ATP因此，Cytaa3→O2存在偶联部位位。Q→Cytc存在偶联部位位。ATP产生的的部位都是有有大的电位差差变化的地方方，例如，NADH呼吸吸链生成ATP的三个部部位是：E0'值在此三三个部位有大大的“跳动””，都在0.2伏以上。。ATP产生的的部位3、影响氧化化磷酸化的因因素①呼吸链电子传传递抑制剂能够专一阻断呼吸链中中某些部位电电子传递的物质和化学学药品。它的的特点是可抑抑制呼吸链的的某一环节，，使呼吸链中中断。因底物物的氧化作用用受阻，偶联联的磷酸化作作用无法进行行，ATP的的生成随之减减少。这类物物质和化学药药品大多对人人类或哺乳动动物乃至需氧氧生物具有极极强的毒性。。（1）生物氧氧化抑制剂鱼藤酮杀粉蝶菌素（（粉蝶霉素A）阿米妥（异戊戊巴比妥）×抗霉素A二巯基丙醇×CO、CN-、N3-及H2S×各种呼吸链抑抑制剂的阻断断位点②解偶偶联联剂剂不抑抑制制呼呼吸吸链链的的递递氢氢或或递递电电子子过过程程，，而而是是抑制制由由ADP+Pi生生成成ATP的的磷磷酸酸化化作作用用，使使氧氧化化产产生生的的能能量量不不能能用用于于ADP磷磷酸酸化化。。即即使使氧氧化化与与磷磷酸酸化化偶偶联联过过程程脱脱离离。。如：：解解偶偶联联蛋蛋白白、、双双香香豆豆素素、、2,4-二二硝硝基基苯苯酚酚、、缬缬氨氨霉霉素素、、短短杆杆菌菌肽肽等等。。③氧氧化化磷磷酸酸化化抑抑制制剂剂直接接作作用用于于ATP合合成成酶酶复复合合体体，，对对电电子子传传递递及及ADP磷磷酸酸化化均均有有抑抑制制作作用用。。如：：寡寡霉霉素素（2））ADP、、Pi与与ATP的的调调节节作作用用负反反馈馈调调节节。。当当ATP高高时时，，ADP、、AMP下下降降，，氧氧化化磷磷酸酸化化速速度度减减慢慢，，NADH堆堆积积，，TCA循循环环速速度度减减慢慢，，ATP合合成成降降低低；；当当ATP低低时时，，ADP、、AMP升升高高，，氧氧化化磷磷酸酸化化速速度度加加快快，，TCA循循环环速速度度加加快快，，ATP合合成成增增加加。。ADP/ATP是是限限制制氧氧化化磷磷酸酸化化速速度度的的因因素素。。通通过过ATP浓浓度度对对氧氧化化磷磷酸酸化化速速率率进进行行调调控控的的现现象象称称为为呼呼吸吸控控制制。。（3））甲甲状状腺腺激激素素的的调调节节作作用用1、、-磷磷酸酸甘甘油油穿穿梭梭：NADH＋＋H＋内膜线粒体内线粒体外NAD＋磷酸二羟丙酮-磷酸甘油EFADFADH2E三、、胞胞液液总总NADH的的转转运运机机制制：2、、苹果果酸酸－－天天冬冬氨氨酸酸穿穿梭梭：：苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸天冬氨酸天冬氨酸NADH＋＋H＋内膜线粒体内线粒体外-酮戊二酸NAD＋E1NAD＋NADH＋H＋E1E2E2谷氨酸-酮戊二酸谷氨酸P1P2非线线粒粒体体氧氧体体系系自学学为为主主蛋白白质质的的营营养养作作用用氨基基酸酸的的一一般般代代谢谢氨的的代代谢谢氨基基酸酸代代谢谢与与疾疾病病蛋白白质质代代谢谢蛋白白质质的的营营养养作作用用一、、蛋蛋白白质质的的营营养养作作用用(1)维维持持组组织织的的生生长长，，更更新新和和修修复复(2)合合成成生生物物活活性性物物质质，，如如酶酶、、激激素素、、抗抗体体、、神神经经递递质质等等。。(3)氧氧化化供供能能(17KJ/gpr)二、、蛋蛋白白质质的的需需要要量量和和营营养养价价值值*氮氮总总平平衡衡：：摄摄入入氮氮=排排出出氮氮（蛋蛋白白质质分分解解与与合合成成处处于于平平衡衡））如如成成人人*氮氮正正平平衡衡：：摄摄入入氮氮>排出出氮氮（蛋蛋白白质质合合成成量量多多于于分分解解量量））如如儿儿童童、、孕孕妇妇*氮氮负负平平衡衡：：摄摄入入氮氮<排排出出氮氮（蛋蛋白白质质分分解解量量多多于于合合成成量量））如如饥饥饿饿、、消消耗耗性性疾疾病病（1））氮氮平平衡衡（2））生生理理需需要要量量每天天最最低低分分解解量量成人人每每日日最最低低分分解解量量约约为为20g/d蛋白白质质。。蛋白白质质的的生生理理需需要要量量按按个个体体不不同同而而不不同同，，营营养养学学会会推推荐荐成成人人每每天天的的需需要要量量为为80克克。。（3））蛋蛋白白质质的的营营养养价价值值：：评价价蛋蛋白白质质的的营营养养价价值值的的依依据据是是食食物物中中蛋蛋白白质质的的必需需氨氨基基酸酸数数量量和和种种类类。蛋白白质质的的互互补补作作用用：：营养养价价值值较较低低的的蛋蛋白白质质混混合合食食用用，，其其必必需需氨氨基基酸酸可可以以互互相相补补充充，，提提高高营营养养价价值值，，称称为为蛋蛋白白质质的的互互补补作作用用。。一、、蛋蛋白白质质的的消消化化蛋白白质质的的消消化化、、吸吸收收与与腐腐败败（一一））胃胃中中的的消消化化1、、HCl的的作作用用胃酸酸可可使使蛋蛋白白质质变变性性，，有有利利于于蛋蛋白白酶酶发发挥挥作作用用。。2、、胃胃蛋蛋白白酶酶：：以以胃胃蛋蛋白白酶酶原原形形式式分分泌泌，，在在H+条件件下下被被激激活活成成为为胃胃蛋蛋白白酶酶。。蛋白质

多肽（主）

胃蛋白酶（二二））小小肠肠中中的的消消化化：：胰酶酶内肽肽酶酶:（水水解解蛋蛋白白质质内内部部肽肽键键））胰蛋蛋白白酶酶,糜糜蛋蛋白白酶酶,弹弹性性蛋蛋白白酶酶外肽肽酶酶:（从从肽肽键键两两端端开开始始水水解解））羧基基肽肽酶酶A和和羧羧基基肽肽酶酶B氨基基肽肽酶酶氨基基酸酸进进入入组组织织细细胞胞的的需需钠钠主主动动转转运运机机制制ADP+PiATPK+K+Na+Na+Na+氨基酸Na+氨基酸外膜内K+-ATP酶载体蛋白质二、、蛋蛋白白质质的的吸吸收收定义义：：肠肠道道细细菌菌对对未未被被消消化化的的蛋蛋白白质质及及未被被吸吸收收的的消消化化产产物物进进行行的的代代谢谢过过程程1、、胺胺的的生生成成（（组组胺胺、、酪酪胺胺等等））–CO2胺氨基酸三、、蛋蛋白白质质的的腐腐败败作作用用2肠道道氨氨的的生生成成（（肠肠道道氨氨的的两两种种主主要要来来源源））血氨扩散入血肠菌+

NH3*氨氨基基酸酸脱脱氨氨氨基酸*尿尿素素水水解解肠菌菌尿尿素素酶酶CO2+2NH3扩散入血血氨血中中尿尿素素尿素扩散入肠腔氨的的吸吸收收主主要要在在结结肠肠，，其其受受肠肠腔腔pH的的影影响响，，降降低低结结肠肠的的pH，，可可减减少少肠肠道道氨氨的的吸吸收收3其它有害害物质的的生成(如苯酚、、吲哚、、硫化氢氢等）食物蛋白消化吸收体内合成（非必需氨基酸）蛋白质（主）合成酮体氧化供能糖脱羧胺类转变其它含氮化合物经肾排出(1g/d)氨基酸的的一般代代谢氨基酸代谢库氨基酸代代谢概况况分解脱氨-酮酸（生成尿素）组织蛋白质分解一、氨基基酸的脱脱氨基作作用氨基酸氧化酶

–2H-酮酸+H2O+

NH3氨基酸1氧化脱氨氨基作用用（特点点：有氨氨生成））亚氨基酸氨基酸氧氧化脱氨氨的主要要酶：*L-氨基酸酸氧化酶酶（活性低低，分布布于肝及及肾脏，辅辅基为FMN））*D-氨基酸酸氧化酶酶（活性强强，但体体内D-氨基酸少，辅辅基为FAD））*L-谷氨酸酸脱氢酶酶活性强，，分布于于肝、肾肾及脑组组织为变构酶酶，受ATP、、ADP等调节节，辅酶为NAD+或NADP+专一性强强，只作作用于谷谷氨酸，，催化的反应可可逆+H2O_H2O+NH3-酮戊二酸L-谷氨氨酸脱氢氢酶L-谷氨酸L-谷氨酸脱氢酶

NAD+NADH+H+转氨酶+2.转转氨基作作用+转氨酶（其辅酶酶为磷酸酸吡哆醛醛）*丙氨酸氨氨基转移移酶（ALT）又称谷丙丙转氨酶酶（GPT）临床意义义：急性性肝炎患患者血清清ALT升高*天冬氨酸酸氨基转转移酶（AST）又称谷谷草转氨氨酶(GOT)临床意义义：心肌肌梗患者者血清AST升升高ALT谷氨酸+

丙酮酸

-酮戊二酸+丙氨酸AST谷氨酸+草酰乙酸

-酮戊二酸+天冬氨酸特点：生理意义义：接受氨基基的主要要酮酸有有：转氨基作作用*只有有氨基的的转移，，没有氨氨的生成成*催化化的反应应可逆是体内合合成非必必需氨基基酸的重重要途径径*丙酮酸*-酮戊二二酸*草酰乙乙酸转氨酶3.联联合脱氨氨基作用用转氨基作作用和谷谷氨酸氧氧化脱氨氨基作用用的联合合-酮戊二酸+NAD+谷氨酸脱氢酶+NADH+H+氨基酸-酮酸谷氨酸特点：有氨生成成，反应应过程可可逆骨骼肌和和心肌组组织主要要由该途途径脱氨氨4.嘌嘌呤呤核苷酸酸循环脱脱氨反应应生理意义：*体内内合成非非必需氨氨基酸的的主要途途径*肝、、肾等组组织主要脱氨氨途径联合脱氨氨基作用用二、-酮酸的的代谢2.经经三羧酸酸循环氧氧化供能能1.经经氨基化化生成非非必需氨氨基酸3.转转变为糖糖及脂类类生糖氨基基酸：甘、丝、、丙………等多种种氨基酸酸生酮氨基基酸：亮氨酸、、赖氨酸酸生酮兼生生糖氨基基酸：异亮、苯苯丙、酪酪、苏、、色氨的代谢谢一、体体内氨的的来源*来源：：•氨基酸酸脱氨（（主）•从肠道道吸收的的氨•肾脏产产生的氨氨（主要来自自谷氨酰酰胺分解解的氨）二、氨氨的转运运1.丙丙氨酸-葡萄糖糖循环肌肉蛋白质谷氨酸-酮戊二酸丙酮酸糖分解丙氨酸丙氨酸丙氨酸尿素NH3-酮戊二酸谷氨酸丙酮酸葡萄糖葡萄糖葡萄糖氨基酸NH3肌肉血液肝||||||||||||||||||||||2.谷谷氨酰胺胺的运氨氨作用L-谷氨氨酸谷氨酰胺胺NH3

+ATPADP+Pi谷氨酰胺合成酶(脑、肌肌肉)H2ONH3谷氨酰酶(肝、肾肾)尿素、铵铵盐等临床上用用谷氨酸酸盐降低血氨氨氨的去路路：合成尿素素排出（（主）与谷氨酸酸合成谷谷氨酰胺胺合成非必必需氨基基酸及含含氮物经肾脏以以铵盐形形式排出出三、尿素的生生成（一）尿尿素合合成的主主要器官官：肝脏瓜氨酸精氨酸酶尿素鸟氨酸NH3+CO2精氨酸NH32分子氨氨与1分分子CO2结合生成成1分子尿素及及1分子子水（二）尿尿素合合成的鸟鸟氨酸循循环（三）尿尿素合成成的调节节1.食食物蛋白白的影响响高蛋白膳膳食时尿尿素合成成速度加加快，且且排出的的含氮物物中尿素素占90%2.精精氨酸代代琥珀酸酸合成酶酶是尿素合合成的限速酶，，可调节尿尿素的合合成。高血氨症症与肝昏昏迷*血氨氨正常参参考值：：5.54-65mol/L*引起高高血氨症症主要原原因：肝功能严严重损伤伤，尿素素合成障障碍*可能的的机制：：脑中氨升升高，消消耗-酮戊二二酸（转转变为谷谷氨酸）），使三三羧酸循循环减弱弱，ATP合成成减少，，引起大大脑功能能障碍，，严重时时昏迷