第07章氨基酸代谢1课件

第七章

氨基酸代谢生物化学与分子生物学教研室朱利娜MetabolismofAminoAcids蛋白质的营养作用蛋白质的消化、吸收与腐败氨基酸的一般代谢氨的代谢个别氨基酸的代谢氨基酸的脱氨基作用α-酮酸的代谢第一节

蛋白质的营养作用NutritionalFunctionofProtein大头娃娃一、蛋白质营养的重要性★蛋白质是生命的物质基础1.结构蛋白

——维持细胞、组织的生长、更新和修补2.功能蛋白

——参与多种重要的生理活动3.氧化供能

——人体每日18%能量由蛋白质提供。生物催化剂代谢调节作用免疫保护作用物质的转运和存储运动与支持作用参与细胞间信息传递受体酶激素抗体、补体转运蛋白肌蛋白、胶原蛋白二、蛋白质的需要量和营养价值（一）氮平衡(nitrogenbalance)

摄入食物的含氮量与排泄物（尿与粪）中含氮量之间的关系。

1.氮的总平衡：摄入氮=排出氮

2.氮的正平衡：摄入氮＞排出氮

3.氮的负平衡：摄入氮＜排出氮氮平衡的意义：可反映体内蛋白质代谢的概况（二）生理需要量成人每日最低蛋白质需要量为30～50g，我国营养学会推荐成人每日蛋白质需要量为80g。（三）蛋白质的营养价值①必需氨基酸(essentialaminoacid)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：Val、Ile、Leu、Thr、Met、Lys、Phe、Trp。②蛋白质的营养价值(nutritionvalue)蛋白质的营养价值取决于必需氨基酸的数量、种类、量质比。③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营养价值。食物名称单独食用生物价混合食用所占比例（%）小麦6737

31大米57324046大豆6416208豌豆4815……玉米60…40…牛肉干76……15混合食用生物价747389第二节

蛋白质的消化、吸收与腐败Digestion,AbsorptionandPutrefactionofProteins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。一、蛋白质的消化（一）胃中的消化——胃蛋白酶（pepsin）（二）小肠中的消化——胰酶（三）小肠粘膜细胞内——寡肽酶（oligopeptidase）和二肽酶（dipeptidase）消化过程：蛋白质的水解酶类及其作用特点蛋白酶一般均由无活性的酶原经激活而成各种蛋白水解酶对肽键作用的专一性不同胰蛋白酶原胰蛋白酶(trypsin)

肠激酶(enterokinase)胃蛋白酶原胃蛋白酶（pepsin）胃酸胃蛋白酶糜蛋白酶原羧基肽酶原弹性蛋白酶原糜蛋白酶(chymotrypsin)

羧基肽酶(carboxypeptidase)

弹性蛋白酶(elastase)提问：不同蛋白酶之间功能上有什么区别？NH3+—

NH3+—COO-—COO-—外肽酶—氨基肽酶随机内肽酶特定氨基酸间限制性内肽酶外肽酶—羧基肽酶最终产物—氨基酸及一些寡肽内肽酶(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。蛋白水解酶作用的专一性蛋白酶专一性胃蛋白酶Ala、Leu、Phe、Trp、Met、Tyr的羧基形成的肽键胰蛋白酶Lys、Arg的羧基形成的肽键糜蛋白酶Phe、Tyr、Trp的羧基形成的肽键弹性蛋白酶脂肪族氨基酸的羧基形成的肽键氨基肽酶除了Pro外任何氨基酸的氨基形成的肽键羧基肽酶A除了Lys、Arg、Pro外任何氨基酸的氨基形成的肽键羧基肽酶BLys、Arg的氨基形成的肽键二、氨基酸的吸收吸收部位：主要在小肠中进行吸收形式：氨基酸、二肽、寡肽吸收机制：耗能的主动吸收过程（1）肠粘膜细胞膜上的氨基酸吸收载体（2）g-谷氨酰基循环对氨基酸的转运作用（3）肽的吸收γ

氨基酸吸收载体载体蛋白与氨基酸、Na+组成三联体，将氨基酸、Na+转运入细胞内，Na+再由钠泵排出细胞，并消耗ATP。七种转运蛋白(transporter)中性氨基酸转运蛋白酸性氨基酸转运蛋白碱性氨基酸转运蛋白亚氨基酸转运蛋白β氨基酸转运蛋白二肽转运蛋白三肽转运蛋白半胱氨酰甘氨酸(Cys-Gly)半胱氨酸甘氨酸肽酶γ-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+Piγ-谷氨酰半胱氨酸γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶ADP+PiATP谷胱甘肽

合成酶ATPADP+Pi细胞外

γ-谷氨酰基转移酶细胞膜谷胱甘肽

GSH细胞内γ-谷氨酰基循环过程γ-谷氨酰氨基酸氨基酸三、蛋白质的腐败作用消化过程中，有一小部分蛋白质不被消化，也有一小部分消化产物不被吸收，肠道细菌对这部分蛋白质及其消化产物所起的作用，称为蛋白质的腐败作用（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(falseneurotransmitter)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β-羟酪胺酪胺HOHOCHOHCH2NH2HOHOCHCH2NH2Noradrenaline去甲肾上腺素Dopamine多巴胺Catecholamine儿茶酚胺CHOHCH2NH2HOCHOHCH2NH2Phenylethanolamine苯乙醇胺Octopamine羟苯乙醇胺FalseNeurotransmitter假神经递质（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，可减少氨的吸收，这是酸性灌肠的依据。（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第三节

氨基酸的一般代谢GeneralMetabolismofAminoAcids体内蛋白质的转换更新

氨基酸代谢库氨基酸的脱氨基作用

a-酮酸的代谢转氨基作用氧化脱氨基作用联合脱氨基作用嘌呤核苷酸循环一、体内蛋白质的转换更新蛋白质的半寿期(half-life)——t1/2蛋白质降低其原浓度一半所需要的时间蛋白质转换(proteinturnover)

体内蛋白质降解与合成的动态平衡意义：清除异常或损伤蛋白质某些调节蛋白质的转换可直接影响代谢过程与生理功能真核细胞的蛋白质的降解有两条途径：1.不依赖ATP的过程在溶酶体内进行利用组织蛋白酶(cathepsin)降解细胞外来源的蛋白质、膜蛋白和长寿命的细胞内蛋白质；2.依赖ATP和泛素（ubiquitin）的过程在胞液中进行主要降解异常蛋白和短寿命的蛋白质AaronCiechanover

Avram

Hershko

IrwinRose

“forthediscoveryofubiquitin-mediatedproteindegradation”——TheNobelPrizeinChemistry2004泛素76个氨基酸的小分子蛋白(8.5kD)普遍存在于真核生物而得名一级结构高度保守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。2.蛋白酶体(proteasome)对泛素化蛋白质的降解泛素介导的蛋白质降解过程泛素化过程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COSE1HS-E2HS-E1泛素COSE2泛素COSE1被降解蛋白质HS-E2泛素COSE2泛素CNH被降解蛋白质OE3蛋白酶体存在于细胞核和胞浆内，主要降解异常蛋白质和短寿命蛋白质。26S蛋白酶体

20S的核心颗粒(CP)

19S的调节颗粒(RP):2个α环：7个α亚基2个β环：7个β亚基共18个亚基,其中6个亚基具有ATP酶活性蛋白酶体的结构与功能泛素介导的蛋白质降解过程如基因表达、细胞增殖、炎症反应、诱发癌瘤（促进抑癌蛋白P53降解）体内蛋白质降解参与多种生理、病理调节作用二、氨基酸代谢库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以及合成的非必需氨基酸（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(metabolicpool)。氨基酸代谢概况氨基酸代谢库尿素酮体氧化供能糖体内合成氨基酸

(非必需aa)a-酮酸氨脱氨基胺类脱羧基其它含氮化合物(嘌呤、嘧啶等)代谢转变食物蛋白质消化吸收合成组织蛋白质分解三、氨基酸的脱氨基作用多种方式：转氨基氧化脱氨基联合脱氨基非氧化脱氨基等以联合脱氨基作用为主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)上述反应可逆。因此转氨基作用既是氨基酸分解代谢过程，也是体内某些氨基酸（非必需氨基酸）合成的重要途径。H—C—NH2+C＝OR1COOHR2COOHC＝O+H—C—NH2

R1COOHR2COOH转氨酶转氨酶(transaminase)功能：催化某一氨基酸的a-氨基转移到另一种a-酮酸的酮基上，生成相应的氨基酸转氨酶的专一性不同氨基酸与a-酮酸之间的转氨基作用只能由专一的转氨酶催化。在各种转氨酶中，以L-谷氨酸与a-酮酸的转氨酶最为重要。谷丙转氨酶(glutamic

pyruvic

transaminase,GPT)或丙氨酸氨基转移酶(alanine

aminotransferase,ALT)谷草转氨酶(glutamic

oxaloacetic

transaminase,GOT)或天冬氨酸氨基转移酶(aspartate

aminotransferase,AST)常见的L-谷氨酸转氨酶COOH(CH2)2CHNH2COOHCH3C＝OCOOHCOOH(CH2)2C＝OCOOHCH3CHNH2COOH++GPTCOOH(CH2)2CHNH2COOHCOOHCH2C＝OCOOH+COOH(CH2)2CHNH2COOH+COOHCH2CHNH2COOHGOTCOOH(CH2)2C＝OCOOH正常成人各组织中GOT及GPT活性1620血清19,00091,000肾70010,000肺4,80099,000骨骼肌1,20014,000脾44,000142,000肝2,00028,000胰腺7,100156,000心GPTGOT组织GPTGOT组织(单位/克湿组织)转氨基作用的机制转氨酶的辅酶是维生素B6的磷酸酯，即磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺。在转氨基过程中，磷酸吡哆醛与磷酸吡哆胺之间相互转变，起着传递氨基的作用。转氨酶大多数氨基酸可参与转氨基作用，但赖氨酸、苏氨酸、脯氨酸和羟脯氨酸除外通过转氨基作用并未产生游离的氨（二）氧化脱氨基作用HOOC—(CH2)2—CH—COOHNH2NAD+NADH+H+L-谷氨酸脱氢酶HOOC—(CH2)2—C—COOHNHH2ONH3＋HOOC—(CH2)2—C—COOHO亚氨基酸不稳定存在于肝、脑、肾中辅酶为

NAD+或NADP+GTP、ATP为其抑制剂GDP、ADP为其激活剂

L-谷氨酸脱氢酶（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α-氨基生成α-酮酸的过程。2.类型①转氨基偶联氧化脱氨基作用1.定义②转氨基偶联嘌呤核苷酸循环①转氨基偶联氧化脱氨基作用此种方式既是氨基酸脱氨基的主要方式，也是体内合成非必需氨基酸的主要方式。主要在肝、肾组织进行。氨基酸a-酮戊二酸谷氨酸a-酮酸氨NH3NADH+H+H2O+NAD+转氨酶L-谷氨酸脱氢酶②转氨基偶联嘌呤核苷酸循环

——主要在肌肉组织进行氨基酸a-酮戊二酸L-谷氨酸a-酮酸转氨酶天冬氨酸草酰乙酸腺苷酸代琥珀酸延胡索酸苹果酸IMPAMPNH3H2O谷草转氨酶AMP

脱氨酶（四）其他形式的脱氨基作用1.氨基酸氧化酶O2＋FMNH2a-酮酸NH4+＋H2O2L-氨基酸氧化酶a-氨基酸

L-氨基酸氧化酶活性较低，体内分布不广，对氨基酸的氧化脱氨基作用意义不大。2.脱水脱氨基CH—NH2CH2—OHCOOH＋NH3脱水酶CH—NHCH3COOHCH—OCH3COOH－H2O＋H2O丝氨酸丙酮酸3.脱硫化氢脱氨基CH—NH2CH2—SHCOOH半胱氨酸＋NH3脱硫酶CH—NHCH3COOHCH—OCH3COOH－H2S＋H2O丙酮酸4.直接脱氨基CH—NH2CH2COOHCOOHCH—COOHHOOC—CH天冬氨酸酶＋NH3四、a-酮酸的代谢