第十章 氨基酸代谢.ppt
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1、第十章 氨基酸代谢现在学习的是第1页,共56页蛋白质维持细胞、组织生长、更新、催化以及代谢调节等功能;此外,蛋白质维持细胞、组织生长、更新、催化以及代谢调节等功能;此外,蛋白质在体内氧化分解可释放能量,因此,蛋白质在体内氧化分解可释放能量,因此,摄食足够蛋白质对机体正摄食足够蛋白质对机体正常代谢十分必要,对于儿童和康复期病人,供给足量、优质的蛋常代谢十分必要,对于儿童和康复期病人,供给足量、优质的蛋白质尤为重要。白质尤为重要。蛋白质本身及其组成单元氨基酸均处于不断的变化中,即不断合成和降蛋白质本身及其组成单元氨基酸均处于不断的变化中,即不断合成和降解。解。蛋白质的分解,包括两个阶段,即蛋白质在
2、蛋白酶和肽酶作用下分解蛋白质的分解,包括两个阶段,即蛋白质在蛋白酶和肽酶作用下分解成氨基酸;氨基酸在体内进一步降解。蛋白质合成在后面章节讲,本章成氨基酸;氨基酸在体内进一步降解。蛋白质合成在后面章节讲,本章讲述氨基酸的生物合成。讲述氨基酸的生物合成。现在学习的是第2页,共56页 第一节第一节蛋白质的需要量和营养价值蛋白质的需要量和营养价值一、氮平衡一、氮平衡氮平衡实验可反映机体蛋白质的代谢概况。氮平衡实验可反映机体蛋白质的代谢概况。氮的总平衡氮的总平衡摄入量摄入量=排出氮排出氮 氮的正平衡氮的正平衡摄入量排出氮摄入量排出氮氮的负平衡氮的负平衡摄入量排出氮摄入量排出氮二、生理需要量二、生理需要量
3、在不进食蛋白质时,成人每日最低分解约在不进食蛋白质时,成人每日最低分解约20克蛋白质。由于食物蛋克蛋白质。由于食物蛋白质与人体蛋白质组成的差异,不可能全部被利用,故成人每日最白质与人体蛋白质组成的差异,不可能全部被利用,故成人每日最低需要量为低需要量为3050克蛋白质。克蛋白质。我国营养学会推荐每日蛋白质需要量我国营养学会推荐每日蛋白质需要量为为80克。克。现在学习的是第3页,共56页三、蛋白质的营养价值三、蛋白质的营养价值在营养上,不仅要注意膳食蛋白质的量,还必须注意蛋白质的质。由在营养上,不仅要注意膳食蛋白质的量,还必须注意蛋白质的质。由于各种蛋白质所含氨基酸的种类和数量不同,它们的品质不
4、同。有的蛋于各种蛋白质所含氨基酸的种类和数量不同,它们的品质不同。有的蛋白质含有体内所需的各种氨基酸,含量充足且比例适当,此种蛋白质的白质含有体内所需的各种氨基酸,含量充足且比例适当,此种蛋白质的营养价值高;有的蛋白质缺少体内所需的某种氨基酸或含量不足,其营营养价值高;有的蛋白质缺少体内所需的某种氨基酸或含量不足,其营养价值低。养价值低。8种人体细胞不能合成,必须从食物中摄取,必需氨基酸;种人体细胞不能合成,必须从食物中摄取,必需氨基酸;12种人体可合成,不一定需要食物供应,称其为非必需氨基酸。种人体可合成,不一定需要食物供应,称其为非必需氨基酸。现在学习的是第4页,共56页必需氨基酸的种类和
5、标准必需氨基酸的种类和标准现在学习的是第5页,共56页 第二节第二节 蛋白质的酶促降解、吸收和腐败蛋白质的酶促降解、吸收和腐败一、降解一、降解食物蛋白质降解发生在胃食物蛋白质降解发生在胃胃蛋白酶和盐酸;小肠胃蛋白酶和盐酸;小肠胰蛋白酶,靡胰蛋白酶,靡蛋白酶,胰凝乳蛋白酶;肠肽酶最后水解成氨基酸。蛋白酶,胰凝乳蛋白酶;肠肽酶最后水解成氨基酸。不同的蛋白食物在体内的降解率不同。一般动物来源的球状蛋白不同的蛋白食物在体内的降解率不同。一般动物来源的球状蛋白质能被完全消化,而纤维状蛋白仅能部分水解(缺乏相应的酶);质能被完全消化,而纤维状蛋白仅能部分水解(缺乏相应的酶);微生物蛋白也能被完全消化;植物
6、性蛋白若不精制,分离纤维素微生物蛋白也能被完全消化;植物性蛋白若不精制,分离纤维素等,也会降低消化率。等,也会降低消化率。现在学习的是第6页,共56页(Phe.Tyr.Trp)(Arg.Lys)(脂肪族)(脂肪族)胰凝乳胰凝乳蛋白酶蛋白酶胃蛋白酶胃蛋白酶弹性蛋白酶弹性蛋白酶羧肽酶羧肽酶胰蛋白酶胰蛋白酶氨肽酶氨肽酶羧肽酶羧肽酶(Phe.Trp)现在学习的是第7页,共56页二、氨基酸的吸收二、氨基酸的吸收氨基酸由肠上皮细胞吸收,血循环到身体各处细胞。氨基酸由肠上皮细胞吸收,血循环到身体各处细胞。两种系统参与此过程两种系统参与此过程1.载体系统载体系统氨基酸在小肠的吸收过程是一个依赖氨基酸在小肠的吸
7、收过程是一个依赖ATP的过程,由不同的过程,由不同的的ATPNa+载体系统完成。中性,碱性,酸性和脯氨酸载体系统完成。中性,碱性,酸性和脯氨酸各有其载体系统。这个系统能与氨基酸,形成复合物,将各有其载体系统。这个系统能与氨基酸,形成复合物,将Na+泵至细胞外,从而将氨基酸泵入。泵至细胞外,从而将氨基酸泵入。上述载体系统存在于肾小管细胞,肌肉细胞的细胞膜上上述载体系统存在于肾小管细胞,肌肉细胞的细胞膜上也有,用于回收氨基酸。也有,用于回收氨基酸。现在学习的是第8页,共56页2.-谷氨酰基循环谷氨酰基循环该系统存在于小肠粘膜,肾小管细胞,和脑组织中。该系统存在于小肠粘膜,肾小管细胞,和脑组织中。对
8、中性氨基酸,谷氨酰胺等的活性大;对中性氨基酸,谷氨酰胺等的活性大;对天冬氨酸活性最对天冬氨酸活性最小;对支链氨基酸和芳香族氨基酸也小。该系统每转运小;对支链氨基酸和芳香族氨基酸也小。该系统每转运1mol氨基酸,消耗氨基酸,消耗3molATP。现在学习的是第9页,共56页现在学习的是第10页,共56页三、肽的吸收三、肽的吸收蛋白质经胃液和胰液分泌出的各种蛋白酶和肽酶的水解,所得蛋白质经胃液和胰液分泌出的各种蛋白酶和肽酶的水解,所得到的产物中仅有到的产物中仅有1/3为氨基酸,为氨基酸,2/3为短肽。为短肽。小肠存在吸收短肽的系统,对二、三肽吸收特别强,甚至小肠存在吸收短肽的系统,对二、三肽吸收特别
9、强,甚至优先于氨基酸,不同的短肽吸收也存在竞争性,也是一耗能优先于氨基酸,不同的短肽吸收也存在竞争性,也是一耗能过程。肽被吸收后,在粘膜细胞内被肽水解成氨基酸。过程。肽被吸收后,在粘膜细胞内被肽水解成氨基酸。现在学习的是第11页,共56页四、蛋白质的腐败作用四、蛋白质的腐败作用在消化过程中,有一小部分蛋白质不被消化,也有一小部分消在消化过程中,有一小部分蛋白质不被消化,也有一小部分消化产物不能被吸收。化产物不能被吸收。肠道细菌作用于这部分蛋白质及其消化产物,腐败。肠道细菌作用于这部分蛋白质及其消化产物,腐败。实际上,腐败作用是细菌本身的代谢过程,以无氧分解为主。实际上,腐败作用是细菌本身的代谢
10、过程,以无氧分解为主。腐败作用的大多数产物对人体有害,但也可以产生少量脂肪酸腐败作用的大多数产物对人体有害,但也可以产生少量脂肪酸及维生素等。及维生素等。现在学习的是第12页,共56页1.胺类的生成胺类的生成肠道细菌分泌的蛋白酶使蛋白质分解成氨基酸,肠道细菌分泌的蛋白酶使蛋白质分解成氨基酸,氨基酸经过脱羧基作用,产生胺类。例如氨基酸经过脱羧基作用,产生胺类。例如组氨酸组氨酸组胺;组胺;赖氨酸赖氨酸尸胺;尸胺;色氨酸色氨酸色胺;色胺;酪氨酸酪氨酸酪胺酪胺现在学习的是第13页,共56页酪氨酸和苯丙氨酸脱羧生成的酪胺和苯乙胺;酪氨酸和苯丙氨酸脱羧生成的酪胺和苯乙胺;若不能在肝内分解而进入脑组织,可分
11、别经若不能在肝内分解而进入脑组织,可分别经-羟化而生羟化而生成成-羟酪胺和苯乙醇胺。羟酪胺和苯乙醇胺。它们的化学结构与儿茶酚胺类似,称为假神经递质,可取它们的化学结构与儿茶酚胺类似,称为假神经递质,可取代正常神经递质儿茶酚胺,但不能传递神经冲动,可使大脑代正常神经递质儿茶酚胺,但不能传递神经冲动,可使大脑发生异常抑制,出现肝昏迷症状。发生异常抑制,出现肝昏迷症状。现在学习的是第14页,共56页2.氨的生成氨的生成肠道中的氨主要来源于:氨基酸在肠道细菌作用下脱氨;血肠道中的氨主要来源于:氨基酸在肠道细菌作用下脱氨;血液中尿素渗入肠道,受肠道菌脲酶水解生成。这些氨均可被重液中尿素渗入肠道,受肠道菌
12、脲酶水解生成。这些氨均可被重吸收。吸收。3.其它有害物质的生成其它有害物质的生成除了氨和胺以外,腐败作用还可以产生其它有害物质,例除了氨和胺以外,腐败作用还可以产生其它有害物质,例如苯酚,吲哚,甲基吲哚及硫化氢等。正常情况下,它们大如苯酚,吲哚,甲基吲哚及硫化氢等。正常情况下,它们大部分都随粪便排出,只有小部分被吸收,经肝的代谢转变而部分都随粪便排出,只有小部分被吸收,经肝的代谢转变而解毒,故不会发生中毒现象。解毒,故不会发生中毒现象。现在学习的是第15页,共56页 第三节第三节氨基酸的一般代谢氨基酸的一般代谢蛋白质氨基酸都是蛋白质氨基酸都是-氨基酸,因此,其氨基酸,因此,其-氨基和羧基有氨基
13、和羧基有着共同的代谢途径。但是,由于侧链上的差异,故侧着共同的代谢途径。但是,由于侧链上的差异,故侧链代谢有所不同,本处着重讲共同代谢途径。链代谢有所不同,本处着重讲共同代谢途径。氨基酸的共同代谢途径包括脱氨基和脱羧基作用,见后图氨基酸的共同代谢途径包括脱氨基和脱羧基作用,见后图现在学习的是第16页,共56页食物蛋白质食物蛋白质食物蛋白质食物蛋白质体蛋白体蛋白体蛋白体蛋白氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸特殊途径特殊途径特殊途径特殊途径NHNH4 4+NHNH3 3NHNH4 4+鸟氨酸循环鸟氨酸循环鸟氨酸循环鸟氨酸循环尿素尿素尿素尿素 -酮酸酮酸酮酸酮酸糖及其代谢糖及其代谢糖及其代谢糖及其代谢中间产物
14、中间产物中间产物中间产物TCATCACOCO2 2HH2 2OO脂肪及其代脂肪及其代脂肪及其代脂肪及其代谢中间产物谢中间产物谢中间产物谢中间产物CO2CO2胺胺胺胺激素激素激素激素卟啉卟啉卟啉卟啉嘧啶嘧啶嘧啶嘧啶嘌呤嘌呤嘌呤嘌呤尿酸尿酸尿酸尿酸尼克酰氨尼克酰氨尼克酰氨尼克酰氨衍生物衍生物衍生物衍生物肌酸胺肌酸胺肌酸胺肌酸胺(次生物质代谢)(次生物质代谢)(次生物质代谢)(次生物质代谢)现在学习的是第17页,共56页一、脱氨基作用一、脱氨基作用脱氨基作用主要有三种类型,即氧化脱氨基作用,转氨脱氨基作用主要有三种类型,即氧化脱氨基作用,转氨基作用,移换脱氨基作用。现分述如下;基作用,移换脱氨基作用
15、。现分述如下;1.氧化脱氨基作用氧化脱氨基作用氨基酸在酶的作用下脱氨基生成氨基酸在酶的作用下脱氨基生成-酮酸的过程酮酸的过程氧化脱氨基反应分两步进行,第一步是氧化脱氨基反应分两步进行,第一步是脱氢生成脱氢生成-亚氨亚氨基酸,基酸,由氨基酸氧化酶催化(以由氨基酸氧化酶催化(以FAD或或FMN为辅酶的黄素为辅酶的黄素蛋白)。蛋白)。现在学习的是第18页,共56页第二步加水和脱氨,自发进行,不需要酶催化。第二步加水和脱氨,自发进行,不需要酶催化。氨基酸氧化酶在体内分布不广泛,作用的氨基酸氧化酶在体内分布不广泛,作用的pH为为10左右,远左右,远离正常的生理条件。所以,该脱氨反应不是主要途径。离正常的
16、生理条件。所以,该脱氨反应不是主要途径。-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现在学习的是第19页,共56页该酶广泛存在,哺乳动物的肝肾中含量高,生理该酶广泛存在,哺乳动物的肝肾中含量高,生理pH下活性极强。但其下活性极强。但其反应平衡常数反应平衡常数有利于催化有利于催化-酮戊二酸合成谷氨酸。酮戊二酸合成谷氨酸。L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶+H2O+NH3NAD(P)NAD(P)+NAD(P)H+HNAD(P)H+H+COOHCOOHCHCH2 2CHCH2 2C=OC=OCOOHC
17、OOHCOOHCOOHCHCH2 2CHCH2 2CH NHCH NH2 2COOHCOOH谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶催化下列反应催化下列反应现在学习的是第20页,共56页2.转氨基作用转氨基作用在转氨酶的催化下,在转氨酶的催化下,-氨基酸的氨基转移到氨基酸的氨基转移到-酮酸的酮基酮酸的酮基碳原子上,生成相应的碳原子上,生成相应的-酮酸;而原来的酮酸;而原来的-酮酸则形成相应的酮酸则形成相应的-氨基酸,这种作用称为转氨基作用或氨基移换作用。氨基酸,这种作用称为转氨基作用或氨基移换作用。转氨酶种类多,分布广,其辅酶是磷酸砒哆醛。转氨转氨酶种类多,分布广,其辅酶是磷酸砒哆醛。转氨基作用是一个可逆反应
18、,大多有基作用是一个可逆反应,大多有-酮戊二酸参与。酮戊二酸参与。现在学习的是第21页,共56页-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(辅酶:磷酸吡哆醛)(辅酶:磷酸吡哆醛)现在学习的是第22页,共56页现在学习的是第23页,共56页除赖氨酸和苏氨酸外,其余除赖氨酸和苏氨酸外,其余18种氨基酸都有其转氨酶,种氨基酸都有其转氨酶,其中,以谷丙转氨酶和谷草转氨酶最为重要。其中,以谷丙转氨酶和谷草转氨酶最为重要。谷丙转氨酶在谷丙转氨酶在肝脏肝脏中活力最强,组织受
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