《蛋白质分解代谢》PPT课件.ppt

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1、生物化学第十章第十章 蛋白质分解代谢蛋白质分解代谢华东理工大学生物化学精品课程组上海市精品课程下一页上一页第十章 蛋白质的分解代谢t学习要求t蛋白质的营养作用t蛋白质的消化吸收t氨基酸的分解代谢t氨基酸脱氨、脱羧产物的进一步代谢t一碳单位与氨基酸代谢下一页上一页章首学习要求l了解机体蛋白质的各种作用l了解消化道不同部位的蛋白质消化，吸收原理l明确下列概念：氮平衡，必需氨基酸，氧化脱氨作用，转氨作用，联合脱氨作用，生糖或生酮氨基酸l掌握氨基酸分解产物的代谢途径：氨基氮的排掌握氨基酸分解产物的代谢途径：氨基氮的排泄及尿素循环泄及尿素循环l了解一碳化合物与氨基酸代谢的关系了解一碳化合物与氨基酸代谢的

2、关系下一页上一页章首机体蛋白质的作用一、蛋白质的生理功能1、维持组织细胞的生长，更新和修补2、氧化供能（5.6Kcal/g 蛋白质）3、氨基酸为含氮化合物的合成提供氮源下一页上一页总氮平衡总氮平衡：摄入氮：摄入氮=排出氮排出氮 即蛋白质分解与合成处于平衡，如即蛋白质分解与合成处于平衡，如成人成人；正氮平衡正氮平衡：摄入氮：摄入氮 排出氮排出氮 即蛋白质合成量多于分解量，如即蛋白质合成量多于分解量，如儿童、孕妇儿童、孕妇；负氮平衡负氮平衡：摄入氮：摄入氮 排出氮排出氮 即蛋白质分解量多于合成量，如即蛋白质分解量多于合成量，如饥饿、消耗性疾病饥饿、消耗性疾病 1 1、氮平衡、氮平衡食物摄入氮食物摄

3、入氮-(-(尿氮尿氮+粪氮粪氮)反映体内蛋白质合成与分解的动态关系反映体内蛋白质合成与分解的动态关系二、氮平衡机体蛋白质的作用节首章首蛋白质的每日需要量2 2、蛋白质的需要量、蛋白质的需要量成人每日最低需要量成人每日最低需要量:30:3050g/d50g/d我国营养学会推荐的我国营养学会推荐的 成人每日需要量成人每日需要量:80g/d:80g/d 章首节首上一页下一页下一页上一页 蛋白质的营养价值取决于其含蛋白质的营养价值取决于其含必需氨基酸种类及必需氨基酸种类及比例比例的多少的多少 必需氨基酸必需氨基酸：机体不能合成的氨基酸，必需：机体不能合成的氨基酸，必需 从从食物中摄取，有八种：食物中摄

4、取，有八种：赖、缬、异亮、苯丙、蛋、亮、赖、缬、异亮、苯丙、蛋、亮、色、苏氨酸色、苏氨酸 非必需氨基酸非必需氨基酸：体内可合成的氨基酸：体内可合成的氨基酸 半必需氨基酸半必需氨基酸：婴幼儿时期合成量不能满足需要，：婴幼儿时期合成量不能满足需要，有两种：组氨酸和精氨酸。有两种：组氨酸和精氨酸。三、蛋白质的营养价值章首节首下一页上一页 氮的保留量氮的保留量BV=BV=100%100%氮的吸收量氮的吸收量蛋白质的互补作用：蛋白质的互补作用：指营养价值较低的蛋白质若其必需氨基酸互相补充混合食指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。用时则可大大提高营养价值。蛋白质的生

5、理价值（蛋白质的生理价值（BVBV）：）：指食物蛋白的利用率指食物蛋白的利用率 将其氨基酸组成与标准蛋白（鸡蛋或牛奶蛋白）将其氨基酸组成与标准蛋白（鸡蛋或牛奶蛋白）或或FAOFAO（世界粮农组织营养委员会）模型进行比较（世界粮农组织营养委员会）模型进行比较 蛋白质营养价值的化学评分蛋白质营养价值的化学评分:章首节首下一页上一页 蛋白来源蛋白来源 重量重量%单食时单食时BV 混食时混食时BV 豆腐干豆腐干 42 65 77 面面 筋筋 58 67 小小 麦麦 39 67 小小 米米 13 57 89 牛牛 肉肉 26 69 大大 豆豆 2 2 64 混合食物蛋白质的互补作用混合食物蛋白质的互补作

6、用章首节首下一页上一页一、蛋白质的消化内肽酶：内肽酶：胃蛋白酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶（水解蛋白质内部肽键）弹性蛋白酶（水解蛋白质内部肽键）外肽酶：外肽酶：氨基肽酶、羧基肽酶（从肽链两氨基肽酶、羧基肽酶（从肽链两 端开始水解肽键）端开始水解肽键）1、主要的酶类：主要的酶类：据水解肽键部位的不同分为两类：据水解肽键部位的不同分为两类：蛋白质的消化吸收章首下一页上一页胃蛋白酶原胃蛋白酶原H H+蛋白质蛋白质 多肽多肽酶原的激活酶原的激活水解水解2 2、消化过程、消化过程（1 1）胃中消化）胃中消化胃蛋白酶胃蛋白酶胃蛋白酶胃蛋白酶蛋白质的消化吸收章首节首下一页上

7、一页 胰蛋白酶原胰蛋白酶原 肠激酶肠激酶 糜蛋白酶糜蛋白酶 弹性蛋白酶弹性蛋白酶 羧基肽酶羧基肽酶（+）蛋白质蛋白质 肽肽 氨基酸氨基酸内肽酶内肽酶外肽酶外肽酶 酶原的激活酶原的激活 胰蛋白酶胰蛋白酶水解水解（2 2）小肠内消化（主要部位）小肠内消化（主要部位）蛋白质的消化吸收章首节首下一页上一页肠粘膜细胞胆汁酸肠激酶自我催化胰蛋白酶原胰蛋白酶糜蛋白酶原蛋白酶原弹性蛋白酶原弹性蛋白酶羧肽酶原羧肽酶几种酶原的活化章首节首下一页上一页章首节首下一页上一页1 1 主要部位：小主要部位：小肠肠（1 1）氨基酸载体（运载蛋白）氨基酸载体（运载蛋白）碱性氨基酸载体碱性氨基酸载体酸性氨基酸载体酸性氨基酸载体

8、亚氨基酸载体亚氨基酸载体（2 2）-谷氨酰基循环：通过谷胱甘肽转运谷氨酰基循环：通过谷胱甘肽转运2 2 吸收机制吸收机制中性氨基酸载体：主要载体中性氨基酸载体：主要载体二、氨基酸的吸收蛋白质的消化吸收章首节首下一页上一页食物蛋白食物蛋白消化吸收消化吸收体内合成体内合成（非必需非必需氨基酸氨基酸）蛋白质（蛋白质（主主）合成合成酮体酮体氧化供能氧化供能糖糖脱羧脱羧胺类胺类转变转变其它含氮化合物其它含氮化合物经肾排出经肾排出(1g/d)氨氨基基酸酸代代谢谢库库分解分解脱氨脱氨-酮酸酮酸（生成尿素生成尿素）组织蛋白质组织蛋白质分解分解氨基酸的分解代谢章首下一页上一页氨基酸的分解代谢l氨基酸的脱氨基作用

9、l氨基酸的脱羧基作用章首下一页上一页氨基酸的脱氨基作用l氧化脱氨作用l转氨作用l联合脱氨作用章首下一页上一页氨基酸的脱氨作用章首节首氧化脱氨基作用（特点：有氨生成）氧化脱氨基作用（特点：有氨生成）氨基酸氨基酸CHCOOHRNH2亚氨基酸亚氨基酸氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶 2HCHCOOHRNH-酮酸酮酸+H2O+NH3CCOOHR2O下一页上一页L-氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶（活性低，分布于肝及肾脏）（活性低，分布于肝及肾脏）D-氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶（活性强，但体内（活性强，但体内D-氨基酸少）氨基酸少）L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶 活性强，分布于肝、肾及脑组织活性强，分布于肝、肾及脑组织 辅

10、酶为辅酶为NAD+或或NADP+专一性强，只作用于谷氨酸，催专一性强，只作用于谷氨酸，催化的反应化的反应 可逆可逆氨基酸氧化脱氨主要酶氨基酸氧化脱氨主要酶章首节首下一页上一页氨基酸氧化酶与L-谷氨酸脱氢酶 L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶谷氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸+H2O -酮戊二酮戊二酮戊二酮戊二 酸酸酸酸+NH3NADNAD（P P）+NADNAD（P P）HH-氨基酸氨基酸 氨基酸氧化酶（氨基酸氧化酶（FAD、FMN）-酮酸酮酸 R-CH-COO-NH+3|R-C-COO-+NH3 O|H2O+O2H2O2章首节首下一页上一页转氨作用转氨作用氨基酸的脱氨作用 在转氨酶的催化下，在转氨酶的催化下

11、，在转氨酶的催化下，在转氨酶的催化下，-氨基酸的氨基转氨基酸的氨基转氨基酸的氨基转氨基酸的氨基转移到移到移到移到-酮酸的酮基碳原子上，结果原来的酮酸的酮基碳原子上，结果原来的酮酸的酮基碳原子上，结果原来的酮酸的酮基碳原子上，结果原来的-氨基酸生成相应的氨基酸生成相应的氨基酸生成相应的氨基酸生成相应的-酮酸，而原来的酮酸，而原来的酮酸，而原来的酮酸，而原来的-酮酸酮酸酮酸酮酸则形成了相应的则形成了相应的则形成了相应的则形成了相应的-氨基酸，这种作用称为转氨基酸，这种作用称为转氨基酸，这种作用称为转氨基酸，这种作用称为转氨基作用或氨基移换作用。氨基作用或氨基移换作用。氨基作用或氨基移换作用。氨基作

12、用或氨基移换作用。章首节首转氨基作用-氨基酸氨基酸1 R1-CH-COO-NH+3|-酮酸酮酸1 R1-C-COO-O|R2-C-COO-O|-酮酸酮酸2 R2-CH-COO-NH+3|-氨基酸氨基酸2转氨酶转氨酶上一页下一页章首节首下一页上一页特点：特点：生理意义：生理意义：接受氨基的主要酮酸有：接受氨基的主要酮酸有：*只有氨基的转移，没有氨的生成只有氨基的转移，没有氨的生成*催化的反应可逆催化的反应可逆*其辅酶都是磷酸吡哆醛其辅酶都是磷酸吡哆醛 是体内合成非必氨基酸的重要途径，也是联系是体内合成非必氨基酸的重要途径，也是联系糖代谢与氨基酸代谢的桥梁。糖代谢与氨基酸代谢的桥梁。丙酮酸丙酮酸

13、-酮戊二酸酮戊二酸 草酰乙酸草酰乙酸转氨基作用特点及意义章首节首下一页上一页谷丙转氨酶谷丙转氨酶（GPT）临床意义：急性肝炎患者血清临床意义：急性肝炎患者血清GPT升高升高 谷草转氨酶谷草转氨酶(GOT)临床意义：心肌梗患者血清临床意义：心肌梗患者血清GOT升高升高GPT谷氨酸谷氨酸+丙酮酸丙酮酸 -酮戊二酸酮戊二酸+丙氨酸丙氨酸GOT谷氨酸谷氨酸+草酰乙酸草酰乙酸 -酮戊二酸酮戊二酸+天冬氨酸天冬氨酸重要的转氨酶下一页上一页联合脱氨作用联合脱氨作用 转氨基作用和氧化脱氨基作用联合进行的脱氨基作用方式节首章首氨基酸的脱氨作用A.转氨偶联氧化脱氨B.转氨偶联AMP循环脱氨下一页上一页转氨偶联氧化

14、脱氨转氨酶L-谷氨酸脱氢酶H H2 20+NAD0+NAD+NHNH3 3+NADH+NADH-酮酸酮酸-氨基酸氨基酸-酮戊二酸酮戊二酸L-L-谷氨酸谷氨酸章首节首下一页上一页转氨偶联AMP循环脱氨-氨基酸氨基酸-酮酸酮酸-酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸草酰乙酸草酰乙酸天冬氨酸天冬氨酸腺苷酰琥珀酸腺苷酰琥珀酸苹果酸苹果酸延胡索酸延胡索酸腺苷酸腺苷酸次黄苷酸次黄苷酸NH3章首节首下一页上一页 氨基酸在氨基酸脱羧酶（辅酶为磷酸吡哆氨基酸在氨基酸脱羧酶（辅酶为磷酸吡哆 醛）作用下脱羧基生成相应的胺。醛）作用下脱羧基生成相应的胺。+H2OCO2H2OR-CH2-NH2氨基酸的脱羧基作用OCR-PHRCH

15、HNCH R-PRCCOOHHNH2OCR-PHRCCOOHHNCH R-P章首节首下一页上一页几种生物胺的生成章首2.2.组氨酸的脱羧基生成组胺组氨酸的脱羧基生成组胺1 1、谷氨酸脱羧生成、谷氨酸脱羧生成-氨基丁酸（氨基丁酸（GABAGABA）3 3、色氨酸脱羧基生成、色氨酸脱羧基生成5-5-羟色胺（羟色胺（5-HT5-HT）4.4.酪氨酸脱羧生成儿茶酚胺酪氨酸脱羧生成儿茶酚胺节首下一页上一页氨基酸脱氨、脱羧产物的进一步代谢l氨的代谢l 酮酸的代谢lCO2的代谢l胺的代谢章首下一页上一页(一)血氨的来源及去路来源：来源：氨基酸脱氨氨基酸脱氨 肾脏产生的氨肾脏产生的氨 胺的氧化胺的氧化去路：去

16、路：合成尿素排出合成尿素排出 与谷氨酸合成谷氨酰胺与谷氨酸合成谷氨酰胺 合成非必需氨基酸及含氮物合成非必需氨基酸及含氮物 经肾脏以铵盐形式排出经肾脏以铵盐形式排出氨的代谢氨的代谢节首章首下一页上一页（二）氨的毒性l血液中血液中1%1%的氨就可引起中枢神经系统中毒。其的氨就可引起中枢神经系统中毒。其机理是：机理是：l高浓度的氨使高浓度的氨使TCATCA中间产物中间产物-酮戊二酸转变成酮戊二酸转变成L-GluL-Glu，使大脑内，使大脑内-酮戊二酸大量减少，甚至酮戊二酸大量减少，甚至缺乏，而导致缺乏，而导致TCATCA无法运转，无法运转，ATPATP生成受到严重生成受到严重的阻碍，引起脑功能受损。

17、的阻碍，引起脑功能受损。l以上反应还使以上反应还使NADPHNADPH大量消耗，严重地影响需大量消耗，严重地影响需要还原力要还原力(NADPH+H(NADPH+H+)反应的正常进行。反应的正常进行。l因此动物体内游离氨形成后需立即进行代谢因此动物体内游离氨形成后需立即进行代谢节首章首下一页上一页（三）氨的转运丙丙氨氨酸酸 葡葡萄萄糖糖循循环环1 1、实现了氨的、实现了氨的无毒转运无毒转运2 2、肝组织为、肝组织为肌肉活动提供肌肉活动提供能量能量节首章首下一页上一页（三）氨的转运 谷氨酰胺的运氨作用谷氨酰胺的运氨作用 谷氨酰胺是中性无毒物质，容易透过细胞膜，谷氨酰胺是中性无毒物质，容易透过细胞膜

18、，是氨的主要运输形式，也是体内氨的储存形式是氨的主要运输形式，也是体内氨的储存形式尿素、铵盐等尿素、铵盐等(脑、肌肉脑、肌肉)(肝、肾肝、肾)临床上用谷氨酸盐临床上用谷氨酸盐降低血氨降低血氨章首节首下一页上一页谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酸谷氨酸AspAsnH2ONH3天冬酰胺酶天冬酰胺酶白血病细胞不能白血病细胞不能临床上用此酶分解血临床上用此酶分解血的的Asn治疗白血病治疗白血病COOHCH2CHNH2COOHCONH2CH2CHNH2COOH章首节首下一页上一页（四）尿素的形成l在排尿动物体内由NH3合成尿素是在肝脏中通过一个循环机制完成的，这一个循环称为尿素循环，又称Krebs循环或鸟氨酸循环节

19、首章首下一页上一页（四）尿素的形成l在排尿动物体内由NH3合成尿素是在肝脏中通过一个循环机制完成的，这一个循环称为尿素循环，又称Krebs循环或鸟氨酸循环节首章首下一页上一页尿素循环示意图节首章首（NH3）下一页上一页1)1)主要器官：肝脏（肝细胞线粒体和胞浆）主要器官：肝脏（肝细胞线粒体和胞浆）COCO2 2 2NH2NH3 3（其中（其中1 1分子来自于天冬氨酸）分子来自于天冬氨酸）3 3个个ATPATP的的4 4个高能磷酸键个高能磷酸键4)4)生理意义：是体内氨的主要去路，解氨毒的生理意义：是体内氨的主要去路，解氨毒的 重要途径。重要途径。3)总反应方程式：总反应方程式：尿素尿素+2AD

20、P+AMP+2Pi+PPi2)2)原料：合成原料：合成1 1分子尿素需：分子尿素需：2NH3+CO2+3ATP+H2O尿素合成小结章首节首下一页上一页 酮酸的代谢 氨基酸脱去氨基后生成-酮酸即氨基酸的碳骨架，可以有三条代谢途径。l1再合成氨基酸非必需氨基酸l2进入三羧酸循环，氧化成CO2和水l3转化成糖及脂肪l 转化条件：当体内不需要将-酮酸再合成氨基酸，并且体内的能量供给充足时，-酮酸可以转化成糖和脂肪而贮存起来。章首节首下一页上一页氨基酸碳骨架进入三羧酸循环章首节首下一页上一页氨基酸的三种类型章首节首下一页上一页CO2的代谢 1、氨基酸脱羧后形成的CO2大部分直接排出细胞外 2、小部分可通

21、过丙酮酸羧化支路被固定，生成草酰乙酸或苹果酸。这些有机酸的生成对于三羧酸循环及通过三羧酸循环产生发酵产物有促进作用。章首节首下一页上一页胺的代谢l氨基酸脱羧形成的胺可在胺氧化酶的催氨基酸脱羧形成的胺可在胺氧化酶的催化下生成醛。醛在醛脱氢酶的催化下，化下生成醛。醛在醛脱氢酶的催化下，加水脱氢生成有机酸。有机酸再经加水脱氢生成有机酸。有机酸再经氧化氧化生成乙酰生成乙酰CoACoA。乙酰。乙酰CoACoA进入三羧酸进入三羧酸循环，最后被氧化成循环，最后被氧化成COCO2 2和和H H2 2O O。章首节首下一页上一页一碳单位与氨基酸代谢1.1.概念：概念：氨基酸在分解过程中产生的含一个碳原子的基氨基

22、酸在分解过程中产生的含一个碳原子的基团（不包括团（不包括COCO2 2）。）。2.2.种类：种类：甲基（甲基（-CH-CH3 3）亚甲基（亚甲基（-CH-CH2 2-甲烯基）甲烯基）次甲革（次甲革（=CH-=CH-甲炔基）甲炔基）甲酰基（甲酰基（-CHO-CHO）亚氨甲基（亚氨甲基（-CH=NH-CH=NH）3.3.特点：特点：不能游离存在，一般以四氢叶酸为载体参与反应不能游离存在，一般以四氢叶酸为载体参与反应章首下一页上一页四氢叶酸（FH4）的结构与合成蝶呤+对氨基苯甲酸+L-谷氨酸 二氢叶酸 四氢叶酸二氢叶酸合成酶二氢叶酸还原酶章首下一页上一页一碳基团的一碳基团的来源与转变来源与转变S-S

23、-腺苷蛋氨酸腺苷蛋氨酸（SAMSAM）参与参与参与参与 甲基化甲基化甲基化甲基化反应反应反应反应N N5 5-CH-CH2 2-FHFH4 4NADNAD+NDAH+HNDAH+H+N N5 5，N N10 10-CH-CH2 2-FH-FH4 4还原酶还原酶还原酶还原酶N N5 5 N N10 10-CHCH2 2-FH-FH4 4为为为为胸腺嘧啶胸腺嘧啶胸腺嘧啶胸腺嘧啶合合合合成提供成提供成提供成提供甲基甲基甲基甲基FHFH4 4 丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸NADNAD+NDAH+HNDAH+H+N N5 5，N N10 10-CH-CH2 2-FH-FH4 4脱氢酶脱氢酶脱氢酶脱氢酶 组氨

24、酸组氨酸组氨酸组氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸FHFH4 4N N5 5，N N10 10=CH-FH=CH-FH4 4参与参与参与参与嘌呤嘌呤嘌呤嘌呤合成合成合成合成HH2 2OOHH+环水化酶环水化酶环水化酶环水化酶 N N10 10-CHO-FH-CHO-FH4 4FHFH4 4 HCOOHHCOOH参与参与参与参与嘌呤嘌呤嘌呤嘌呤合成合成合成合成章首节首下一页上一页参与参与嘌呤、嘧啶核苷酸及蛋氨酸嘌呤、嘧啶核苷酸及蛋氨酸等的合成。等的合成。将氨基酸与核苷酸代谢密切相连。将氨基酸与核苷酸代谢密切相连。一碳单位代谢障碍会影响一碳单位代谢障碍会影响DNADNA、蛋白质、蛋白质的合成，的合成，引起巨幼红细胞性贫血。引起巨幼红细胞性贫血。磺胺类药及氨甲喋呤等是通过影响磺胺类药及氨甲喋呤等是通过影响一碳单位代谢一碳单位代谢及核苷酸合成及核苷酸合成而发挥药理作用。而发挥药理作用。参与许多物质的参与许多物质的甲基化甲基化过程。过程。一碳单位的生理功用章首节首