第09章蛋白质分解代谢课件

第九章

蛋白质分解代谢主要内容蛋白质的营养作用氨基酸的一般代谢氨的代谢氨基酸的特殊代谢糖、脂类、蛋白质代谢的联系及调节第一节蛋白质的营养作用一、蛋白质的生理功能

是组织细胞的重要的组成成分，维持组织、细胞的生长，更新和修补组织

参与多种重要的生理活动(如酶、激素)

氧化供能（17.9KJ/g蛋白质）总氮平衡：摄入氮=排出氮即蛋白质分解与合成处于平衡，如成人正氮平衡：摄入氮>排出氮即蛋白质合成量多于分解量，如儿童、孕妇负氮平衡：摄入氮<排出氮即蛋白质分解量多于合成量，如饥饿、消耗性疾病氮平衡=食物摄入氮-(尿氮+粪氮)可反映体内蛋白质合成与分解的动态关系（一）氮平衡二、蛋白质的需要量（二）蛋白质的需要量成人每日最低需要量:

30～50g/d我国营养学会推荐的成人每日需要量:

80g/d

成人每日最低分解量：～

20g/d

蛋白质的营养价值取决于其含必需氨基酸种类及含量的多少非必需氨基酸：体内可合成的氨基酸半必需氨基酸：婴幼儿时期合成量不能满足需要，有两种：组氨酸和精氨酸。三、蛋白质的营养价值蛋白质的互补作用营养价值较低的蛋白质若其必需氨基酸互相补充，混合食用时则可大大提高营养价值。甲硫（蛋）、色、赖、缬、异亮、亮、苯丙、苏氨酸

“假设来借一两本书”必需氨基酸：机体不能合成的氨基酸，必需从食物中摄取，有八种：四、蛋白质的肠中腐败作用未被消化的Pr未被吸收的消化产物肠细菌分解腐败作用：1、胺类的生成–CO2胺氨基酸2

肠道氨的生成（肠道氨的两种主要来源）血氨扩散入血肠菌+

NH3(1)氨基酸脱氨

氨基酸(2)尿素水解肠菌尿素酶CO2+2NH3扩散入血血氨血中尿素尿素扩散入肠腔2

肠道氨的生成3

其它有害物质的生成(如苯酚、吲哚、硫化氢等）第二节氨基酸的一般代谢GeneralMetabolismofAminoAcids一、氨基酸代谢概况蛋白质的半寿期(half-life)蛋白质降低其原浓度一半所需要的时间，用t1/2表示食物蛋白消化吸收体内合成非必需氨基酸酮体氧化供能糖脱羧胺类转变其它含氮化合物氨基酸代谢库分解脱氨-酮酸组织蛋白质分解氨基酸代谢概况合成NH3尿素二、氨基酸的脱氨基作用（一）氧化脱氨基作用在酶的催化下，氨基酸伴有氧化的脱氨基反应称为氧化脱氨基作用。氨基酸氧化酶类L-谷氨酸脱氢酶

活性强，分布于肝、肾及脑组织

为变构酶，受ATP、ADP等调节，辅酶为NAD+或NADP+

专一性强，只作用于谷氨酸，催化的反应可逆（二）转氨基作用

在酶的催化下，一个氨基酸的α-氨基转移至另一个α-酮酸的酮基上，生成相应的α-氨基酸，原来的氨基酸则生成相应的α-酮酸的过程称为转氨基作用。催化此反应的酶称转氨酶或氨基转移酶。

只有氨基的转移，没有氨的生成催化反应可逆

其辅酶都是磷酸吡哆醛（1）转氨基作用特点临床意义：急性肝炎患者血清ALT升高

（2）重要的转氨酶天冬氨酸氨基转移酶（AST）又称谷草转氨酶(GOT)临床意义：心肌梗患者血清AST升高丙氨酸氨基转移酶（ALT）又称谷丙转氨酶（GPT）（三）联合脱氨基作用

转氨酶与L-谷氨酸脱氢酶联合催化使氨基酸的α-氨基脱下并产生游离氨的过程称为联合脱氨基作用。肝、肾等组织主要脱氨途径联合脱氨基作用（四）嘌呤核苷酸循环肌肉组织中谷氨酸脱氢酶活性不高，难以进行上述的联合脱氨基方式。肌肉中支链氨基酸转氨酶的活性要比肝高得多，是支链氨基酸分解的重要场所。肌肉组织通过嘌呤核苷酸循环脱氨。嘌呤核苷酸循环肌肉组织中进行（三）经三羧酸循环氧化供能（一）由转氨基作用合成非必需氨基酸（二）转变为糖类或脂肪生糖氨基酸：甘、丝、丙……等多种氨基酸生酮氨基酸：亮氨酸、赖氨酸生酮兼生糖氨基酸：异亮、苯丙、酪、苏、色三、-酮酸的代谢类别氨基酸生糖氨基酸甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、半胱氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、天冬氨酸、天冬酰胺、蛋氨酸生酮氨基酸亮氨酸、赖氨酸生糖兼生酮氨基酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸生糖和生酮氨基酸分类“一摞三本书”记忆：第三节氨的代谢一、体内氨的来源和去路二、氨的转运三、体内氨的去路——合成尿素

NH3

NH4

H+（易吸收）OH_

碱性利于吸收＋氨：剧毒物质，脑组织对氨最为敏感！一般正常血氨浓度＜60μmol/L氨气对人体的毒害

急性中毒：短期内吸入大量氨气后可出现流泪、咽痛、声音嘶哑、咳嗽、痰可带血丝、胸闷、呼吸困难,可伴有头晕、头痛、恶心、呕吐、乏力等,可出现紫绀、眼结膜及咽部充血及水肿、呼吸率快、肺部罗音等。严重者可发生肺水肿、成人呼吸窘迫综合征,喉水肿痉挛或支气管粘膜坏死脱落致窒息,还可并发气胸、纵膈气肿。西红柿氨气中毒

氨碱性利于吸收

一、

体内氨的来源和去路AA脱氨基（主）胺、核苷酸、嘌呤及嘧啶等的分解肠吸收（碱性pH）肾（碱性尿）1.氨的来源（内源性）：1.氨的来源（外源性）:①

肠内腐败作用产生的氨(每日大约4g)②

肠内尿素经细菌尿素酶水解产生的氨氨

合成尿素（主要）

转变为谷氨酰胺

合成非必需氨基酸

合成其他含氮物排出体外2.氨的去路：

为什么高血氨病人不能用碱性肥皂水灌肠？

为什么肝硬化腹水病人不能用碱性利尿药？肠道产氨量较多，每天约产生4g。当肠内腐败作用加强时，氨的生成增多。NH3比NH4+更易透过细胞膜而被吸收。氨的吸收与肠道pH有关，当肠道pH较低时（pH＜6），NH3与H+结合成NH4+，而减少氨的吸收。肠道pH较高时，NH4+转变为NH3，氨的吸收增多。临床上对高血氨病人采用弱酸性透析液作结肠透析就是为了减少氨的吸收，促进氨的排泄，而禁用碱性肥皂水灌肠。肾小管上皮细胞分泌的氨主要来自谷氨酰胺。

谷氨酰胺在谷氨酰胺酶的作用下水解生成谷氨酸和氨。氨可以被分泌到肾小管腔中，与H+结合生成NH4+，以铵盐的形式随尿排出，也可以被吸收入血。肾小管中氨的去路主要取决于肾小管液的pH值。

当尿液呈酸性时有利于肾小管上皮细胞氨的分泌，减少氨的吸收，这对维持机体酸碱平衡起到重要作用。反之，碱性尿则可影响肾小管细胞中氨的分泌，而被吸收入血。临床上对肝硬化腹水的病人不宜使用碱性利尿药，以防止血氨升高。

（一）丙氨酸-葡萄糖循环其它氨基酸-酮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肌肉血液肝||||||||||||||||||||||二、体内氨的转运肌肉蛋白质分解转氨酶GPT（二）谷氨酰胺的运氨作用L-谷氨酸谷氨酰胺NH3+ATPADP+Pi谷氨酰胺合成酶(脑、肌肉)H2ONH3谷氨酰酶(肝、肾)尿素、铵盐等临床上用谷氨酸盐降低血氨COOHCH2COOHCHNH2CH2CHNH2CONH2COOHCH2CH2三、体内氨的去路正常情况下体内的氨主要在肝中合成无毒的尿素。尿素经血液循环运送到肾随尿排出体外，占机体排氮总量的80%～90%。一部分氨被用于合成非必需氨基酸及某些含氮物质还有一些氨生成谷氨酰胺，经血液输送到肾，以铵盐形式随尿液排出。（一）鸟氨酸循环——尿素的合成

合成部位：

肝是合成尿素的主要器官。

尿素合成的过程：

尿素是由氨、CO2、ATP在多种酶的催化下，经鸟氨酸循环合成。HansAdolfKrebsb.1900(inHildesheim,Germany)

d.1981鸟氨酸循环（Ornithinecycle）——合成尿素(Urea)

1932年德国学者Krebs&Henseleit提出1）氨基甲酰磷酸的合成：部位：在肝细胞的线粒体中进行原料：氨、CO2、H2O、Mg2+、ATP、N-乙酰谷氨酸酶：氨基甲酰磷酸合成酶I（CPS-Ⅰ）

N-乙酰谷氨酸是CPS-I的变构激活剂。产物：氨基甲酰磷酸。2）瓜氨酸的合成：部位：线粒体酶：鸟氨酸氨基甲酰转移酶反应：氨基甲酰磷酸与鸟氨酸合成瓜氨酸生成的瓜氨酸出线粒体，进入胞液。由瓜氨酸生成精氨酸包括两步反应部位：胞液反应：3)精氨酸的合成：

1.瓜氨酸与天冬氨酸在精氨酸代琥珀酸合成酶的下，消耗ATP生成精氨酸代琥珀酸。

2.精氨酸代琥珀酸在精氨酸代琥珀酸裂解酶的催化下生成精氨酸和延胡索酸。4）精氨酸水解生成尿素：

部位：胞液

酶：

精氨酸酶

反应：精氨酸水解生成尿素和鸟氨酸鸟氨酸转运进入线粒体再参与鸟氨酸循环。主要器官：肝脏CO2

2NH3（其中1分子来自于天冬氨酸）3个ATP的4个高能磷酸键生理意义：是体内氨的主要去路，解氨毒的重要途径。总反应方程式：尿素+2ADP+AMP+2Pi+PPi原料：（合成1分子尿素)2NH3+CO2+3ATP+H2O尿素合成小结（三）鸟氨酸循环的一氧化氮合酶支路O2NO瓜氨酸精氨酸NOSNO具有重要的生理功能：

松弛心血管、消化道等平滑肌感觉传入学习记忆先天性缺乏精氨酸代琥珀酸合成酶或其裂解酶罹患：

严重精神障碍RobertF.FurchgottLouisJ.IgnarroFeridMurad1/3oftheprize1/3oftheprize1/3oftheprizeUSAUSAUSASUNYHealthScienceCenter

Brooklyn,NY,USAUniversityofCaliforniaSchoolofMedicine

LosAngeles,CA,USAUniversityofTexasMedicalSchoolatHouston

Houston,TX,USAb.1916b.1941b.1936TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1998"fortheirdiscoveriesconcerningnitricoxideasasignallingmoleculeinthecardiovascularsystem"1.血氨正常参考值：5.54～65mol/L2.引起高血氨症主要原因：

肝功能严重损伤，尿素合成障碍3.氨中毒：高氨血症可引起脑功能障碍。脑中氨升高后(三)高血氨症与肝昏迷肝性脑病临床症状根据临床表现可分四期

Ⅰ期(前驱期)：出现轻度性格改变和行为失常。表现为：性格改变出现抑郁或欣快，行为改变出现无意识动作，睡眠时间改变出现睡眠颠倒。扑翼样震颤(-)，正常反射存在，病理反射(-)，脑电图多正常。Ⅱ期(昏迷前期)：以意识错乱、睡眠障碍、行为失常为主，表现为定向力障碍，定时障碍，计算力下降，书写缭乱，语言断续不清，人物概念模糊，扑翼样震颤()，正常反射存在，病理反射()，常见膝腱反射亢进，踝阵挛()，肌张力可增强。可出现不随意运动及运动失调，脑电图出现对称性θ波(每秒4～7次)。Ⅲ期(昏睡期)：以昏睡和精神错乱为主，表现为病人大部分时间处于昏睡状态，反应存在(可被唤醒)，或狂躁扰动，扑翼样震颤()，肌张力明显增强。脑电图同Ⅱ期。梅艳芳临终前患肝性脑病遗产案再次开审Ⅳ期(昏迷期)：此期病人神志完全丧失，不能被唤醒。浅昏迷时，对痛觉刺激(如压眶反射阳性)和不适体位尚有反应，腱反射和肌张力仍亢进，扑翼样震颤由于病人查体不能合作而无法引出。深昏迷时，各种反射消失，肌张力降低，瞳孔常散大，可表现为阵发性抽搐，踝阵挛()，换气过度，脑电图上出现极慢δ波(1.5～3次/s)。

第四节

氨基酸的特殊代谢

一、氨基酸的脱羧基作用氨基酸在酶的催化下脱去CO2生成相应胺的过程称为氨基酸的脱羧基作用。催化这些反应的酶是氨基酸脱羧酶，其辅酶是磷酸吡哆醛。（一）组胺

组胺具有强烈的扩血管作用，并能增加毛细血管的通透性，引起血压下降，严重时会产生休克。组胺对血管以外的平滑肌有兴奋作用，可引起支气管哮喘。炎症、创伤、烧伤等部位组胺释放增多。组胺可以刺激胃蛋白酶和胃酸分泌。螃蟹死了为什么不能吃？（二）5-羟色胺

5-HT主要分布于脑、胃肠、血小板及乳腺细胞中。脑内的5-HT是一种抑制性神经递质,与睡眠、镇痛、体温调节等生理功能有关。在外周组织中5-HT有缩血管作用，可引起血压升高。（三）γ-氨基丁酸

GABA是抑制性神经递质，对中枢神经有抑制作用。临床上常用维生素B6治疗妊娠呕吐及小儿抽搐，目的是促进谷氨酸脱羧，使中枢神经中GABA浓度增高。（四）牛磺酸

牛磺酸与游离胆汁酸结合生成结合型胆汁酸。牛磺酸具有抗氧化，稳定细胞膜功能，对神经、心肌、肝等多种细胞具有保护作用。能提高脑细胞的活性，增强记忆力，提高机体免疫力。（五）多胺

多胺是调节细胞生长的重要物质，有促进核酸与蛋白质合成的作用，因而可促进细胞分裂增殖。在生长旺盛的组织如胚胎、再生肝、癌瘤等组织中多胺含量较高。临床上测定病人血或尿中多胺含量可作为癌瘤病人辅助诊断及观察病情变化的指标。二、一碳单位代谢某些氨基酸在分解代谢过程中产生的含有一个碳原子的有机基团称为一碳单位。包括甲基（－CH3）、甲烯基（－CH2－）、甲炔基（－CH＝）、甲酰基（－CHO）及亚氨甲基（－CH=NH）等。CO2不是一碳单位。（一）一碳单位的概念和种类一碳单位的生理功用

一碳单位的主要的生理功用是作为嘌呤、嘧啶的合成原料，在核酸的生物合成中起到重要作用。

一碳单位代谢发生障碍就会引起疾病，如叶酸、VitB12缺乏引起巨幼红细胞性贫血。临床上某些抗菌、抗肿瘤的药物如磺胺药、甲氨蝶呤正是由于干扰了细菌以及肿瘤细胞的四氢叶酸的合成和一碳单位代谢，使核酸合成受阻而达到治疗的目的。参于体内的甲基化反应

N5-CH3-FH4可参与蛋氨酸循环，是体内甲基化反应的间接供体（见含硫氨基酸代谢）。（二）一碳单位的载体及转运形式四氢叶酸是一碳单位的载体。四氢叶酸是由叶酸在二氢叶酸还原酶的催化下经两步还原反应生成的。一碳单位结合在四氢叶酸的N5，N10上，故以N5和N10表示。5,6,7,8-四氢叶酸(FH4)一碳单位与四氢叶酸结合位点一碳单位种类

与四氢叶酸结合位点

存在形式甲基（－CH3）N5N5-CH3-FH4甲烯基（－CH2）N5和N10N5，N10-CH2-FH4甲炔基（－CH=）N5和N10N5，N10=CH2-FH4甲酰基（－CHO）N10N10-CHO-FH4亚氨甲基（－CH=NH）

N5N5，-CH2=NH-FH4（三）一碳单位的来源和相互转变一碳单位主要来源于丝氨酸、甘氨酸、组氨酸及色氨酸的代谢。各种形式的一碳单位在适当条件下可以通过氧化还原反应彼此转化，但N5-甲基四氢叶酸一经生成基本上不可逆。一碳单位的来源和相互转变三、含硫氨基酸代谢体内含硫氨基酸包括甲硫氨酸、半胱氨酸和胱氨酸。甲硫氨酸可转变为半胱氨酸和胱氨酸。半胱氨酸与胱氨酸可以互变，但不能转变成甲硫氨酸。（一）蛋氨酸与转甲基作用

蛋氨酸分子中含有S-甲基，可参与多种物质的甲基化反应，合成许多重要的含甲基的化合物，如肾上腺素、肌酸、肉碱等。蛋氨酸在转甲基之前首先必须在腺苷转移酶的催化下与ATP反应，生成S-腺苷蛋氨酸（SAM）才能参与转甲基反应。SAM也称为活性蛋氨酸，SAM中的甲基称为活性甲基。SAM是体内甲基的直接供应体。S-腺苷蛋氨酸的生成蛋氨酸循环

SAM在甲基转移酶的作用下，将甲基转移给其它物质使其甲基化，自身则生成S-腺苷同型半胱氨酸，然后脱去腺苷生成同型半胱氨酸，同型半胱氨酸接受N5-CH3-FH4提供的甲基又可生成蛋氨酸，这个循环过程称为蛋氨酸循环。蛋氨酸循环中的反应蛋氨酸循环蛋氨酸循环的意义：

N5-CH3-FH4为SAM提供甲基，以进行体内广泛的甲基化反应，有利于四氢叶酸的再生和再利用。

N5-CH3-FH4是体内甲基的间接供应体。

N5-CH3-FH4转甲基酶，又称蛋氨酸合成酶，其辅酶是VitB12。当VitB12缺乏时，N5-CH3-FH4上甲基不能转移，不仅蛋氨酸循环受阻，而且四氢叶酸不能游离重新参与一碳单位代谢，使核酸合成障碍，细胞分裂受阻，引起巨幼红细胞贫血。（二）半胱氨酸及硫的代谢1.谷胱甘肽（GSH）的生成与功能谷胱甘肽是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸组成的三肽。

H+还原型氧化型人红细胞中还原型谷胱甘肽含量很高，其主要作用是与过氧化物及氧自由基起反应，保护膜上含巯基的蛋白质及含巯基的酶不被氧化。在肝中，谷胱甘肽还可与某些非营养物结合，利于这些物质的生物转化作用。2.硫酸根的代谢

半胱氨酸分解代谢产生丙酮酸、NH3、H2S，H2S迅速氧化生成硫酸根，半胱氨酸是体内硫酸根的主要来源。体内的硫酸根一部分可以随尿排出，另一部分与ATP反应，活化成活性硫酸根，即3＇-磷酸腺苷－5＇磷酸硫酸（PAPS）。四、芳香族氨基酸的代谢（一）苯丙氨酸和酪氨酸代谢1.苯丙氨酸代谢

当苯丙氨酸羟化酶先天性缺乏时，苯丙氨酸不能转变为酪氨酸，则主要经转氨基作用生成苯丙酮酸，苯丙酮酸进一步转变为苯乙酸等产物，此时尿液中出现大量苯丙酮酸及其代谢产物，称为苯酮酸尿症。怪味宝宝：鼠尿味，发霉味

智力低下头发细黄，皮肤色浅和虹膜淡黄色

治疗：早期筛查，控制饮食。2.酪氨酸代谢(1)转变为儿茶酚胺多巴胺、去甲肾上腺素、肾上腺素统称为儿茶酚胺。多巴胺是脑中的一种神经递质，帕金森病（又称震颤麻痹）与多巴胺生成减少有关。肾上腺素、去甲肾上腺是作用于心、血管的重要激素。(2)转变为黑色素

在黑色素细胞内，酪氨酸在酪氨酸酶的作用下生成多巴，多巴进一步转变为多巴醌，多巴醌可生成吲哚-5，6-醌，后者聚合生成黑色素。酪氨酸酶缺乏，黑色素合成障碍，患者皮肤、头发等呈白色，称为白化病。白化眼镜蛇白化小松鼠(3)分解代谢

缺乏尿黑酸氧化酶，大量尿黑酸随尿排出。尿黑酸在碱性条件下易被氧化成醌类化合物，并进一步生成黑色化合物，称为尿黑酸症。

（二）色氨酸代谢色氨酸除生成生物活性物质5-羟色胺、一碳单位外，还可进行分解代谢产生丙酮酸与乙酰乙酰辅酶A，所以色氨酸是生糖兼生酮氨基酸。除此之外，色氨酸分解还可产生尼克酸，但合成量少不能满足机体需要，仍需由食物补充。缬氨酸亮氨酸异亮氨酸转氨基作用相应的-酮酸氧化脱羧基作用相应的脂肪酰CoA缬氨酸琥珀酸单酰CoA亮氨酸乙酰辅酶A及乙酰乙酰辅酶A异亮氨酸乙酰辅酶A及琥珀酸单酰辅酶A五、支链氨基酸的代谢第五节

糖、脂类、蛋白质代谢的联系及调节乙酰乙酰CoA酮体草酰乙酸琥珀酰CoA-酮戊二酸延胡索酸苯丙、酪氨酸天冬氨酸亮、色、异亮氨酸丙、甘、丝、半胱苏氨酸脂肪酸脂肪甘油亮、赖、苯丙、酪、色氨酸谷精、组、脯氨酸糖、脂和蛋白质代谢的联系葡萄糖丙酮酸乙酰CoA磷酸丙糖三羧酸循环蛋、缬、异亮氨酸复习题一、单选题１．转氨酶的辅酶是（）Ａ．四氢叶酸Ｂ．黄素腺嘌呤二核苷酸Ｃ．磷酸吡哆醛Ｄ．维生素PP２．氨在体内最主要的代谢途径是（）Ａ．生成尿素Ｂ．生成谷氨酰胺Ｃ．生成嘌呤核苷酸Ｄ．从肾脏排出３．尿素合成过程中的限速酶是（）Ａ．鸟氨酸氨基甲酰转移酶Ｂ．精氨酸代琥珀酸合成酶Ｃ．精氨酸代琥珀酸裂解酶Ｄ．精氨酸酶４．下列哪个氨基酸是生酮氨基酸（）Ａ．亮氨酸 Ｂ．甘氨酸Ｃ．脯氨酸 Ｄ．异亮氨酸５．下列哪种氨基酸脱羧基可生成γ-氨基丁酸（