蛋白质分解代谢 PPT课件.ppt

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1、蛋白质分解代谢蛋白质分解代谢Protein CatabolismProtein Catabolism第八章第八章学习要求学习要求l掌握：蛋白质在营养上的重要性，氨基酸一般掌握：蛋白质在营养上的重要性，氨基酸一般分解代谢与最终产物生成过程及意义。分解代谢与最终产物生成过程及意义。l熟悉：蛋白质消化过程及生理意义；一碳基团熟悉：蛋白质消化过程及生理意义；一碳基团代谢。糖、脂和蛋白质三大代谢的相互关系。代谢。糖、脂和蛋白质三大代谢的相互关系。l了解：个别氨基酸代谢的特点。了解：个别氨基酸代谢的特点。第一节第一节蛋白质的营养作用蛋白质的营养作用蛋白质营养的重要性（生理功用）蛋白质营养的重要性（生理功用

2、）n蛋白质是生命的物质基础蛋白质是生命的物质基础维持细胞、组织的生长、更新与修补维持细胞、组织的生长、更新与修补参与催化、运输、代谢调节参与催化、运输、代谢调节作为能源物质（仅占总能量需求的作为能源物质（仅占总能量需求的20%20%）每克蛋白在体内氧化可生成每克蛋白在体内氧化可生成1717千焦耳（千焦耳（4 4千卡）千卡）此功能可以由糖和脂肪代替此功能可以由糖和脂肪代替n人类必须不断从食物中获取足够量的蛋白质人类必须不断从食物中获取足够量的蛋白质才能维持组织更新和保持健康，儿童及孕妇才能维持组织更新和保持健康，儿童及孕妇则更需要优质和足量的蛋白质则更需要优质和足量的蛋白质一、人体氮平衡及对蛋白

3、质的需要量一、人体氮平衡及对蛋白质的需要量（一）氮平衡（一）氮平衡测定食物中含氮量（摄入氮）与尿、粪中含氮测定食物中含氮量（摄入氮）与尿、粪中含氮量（排出氮），可以反映人体内蛋白质的代谢量（排出氮），可以反映人体内蛋白质的代谢概况。概况。根据：根据：蛋白质中氮的平均含量是蛋白质中氮的平均含量是16%16%食物中含氮物质绝大多数是蛋白质食物中含氮物质绝大多数是蛋白质体内蛋白质分解产生的含氮物质主要由尿、粪体内蛋白质分解产生的含氮物质主要由尿、粪排出排出有三种氮平衡情况有三种氮平衡情况1.1.氮的总平衡（摄入氮排出氮）：氮的总平衡（摄入氮排出氮）：见于正常成人，氮见于正常成人，氮“收支平衡收支平衡

4、”2.2.氮的正平衡（摄入氮排出氮）：氮的正平衡（摄入氮排出氮）：见于儿童、孕妇、恢复期病人见于儿童、孕妇、恢复期病人部分摄入的氮用于合成机体蛋白质部分摄入的氮用于合成机体蛋白质3.3.氮的负平衡（摄入氮排出氮）：氮的负平衡（摄入氮排出氮）：见于饥饿或消耗性疾病患者见于饥饿或消耗性疾病患者蛋白质摄入量不足蛋白质摄入量不足（二）蛋白质的生理需要量（二）蛋白质的生理需要量根据氮平衡实验计算得知：根据氮平衡实验计算得知：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20g蛋白质蛋白质由于食物蛋白质与人体蛋白质组成的差异，不可能被由于食物蛋白质与人体蛋白质组成的差异，不可能被全部

5、利用，所以：全部利用，所以：成人每日最低需要摄入成人每日最低需要摄入3050g蛋白质蛋白质为长期保持总氮平衡，应按中国营养学会推荐量为长期保持总氮平衡，应按中国营养学会推荐量摄入蛋白质：成人每日蛋白质的需要量为摄入蛋白质：成人每日蛋白质的需要量为80g二、蛋白质的营养价值二、蛋白质的营养价值p决定蛋白质营养价值的因素决定蛋白质营养价值的因素蛋白质的营养价值取决于蛋白质所含蛋白质的营养价值取决于蛋白质所含必需氨基必需氨基酸的种类、数量及其比例酸的种类、数量及其比例某种食物蛋白质所含必需氨基酸的量和比例越某种食物蛋白质所含必需氨基酸的量和比例越接近人体蛋白，其营养价值就愈高。接近人体蛋白，其营养价

6、值就愈高。1蛋白质的营养价值：蛋白质的营养价值：氮的保留量占氮的吸收量的百分数：氮的保留量占氮的吸收量的百分数：即即N保留量保留量N吸收量吸收量100若吸收的氮全部保留于体内：若吸收的氮全部保留于体内：即营养价值为即营养价值为1002 2营养必需氨基酸营养必需氨基酸p在营养学上将氨基酸分为在营养学上将氨基酸分为2 2类：类：必需氨基酸和非必需氨基酸必需氨基酸和非必需氨基酸n必需氨基酸必需氨基酸：苏氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、缬：苏氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、色氨酸等氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、色氨酸等是人体必需但自身不能合成而必须由食物蛋白是人体必需但自身不能合成

7、而必须由食物蛋白供给的氨基酸供给的氨基酸n非必需氨基酸：是人体必需但人体自身可以合非必需氨基酸：是人体必需但人体自身可以合成的氨基酸成的氨基酸特殊氨基酸特殊氨基酸体内酪氨酸（体内酪氨酸（TyrTyr）和半胱氨酸（）和半胱氨酸（CysCys）可以）可以分别由苯丙氨酸和蛋氨酸转变而来，所以食分别由苯丙氨酸和蛋氨酸转变而来，所以食物中酪氨酸、半胱氨酸可以节约苯丙氨酸物中酪氨酸、半胱氨酸可以节约苯丙氨酸（PhePhe）与蛋氨酸（）与蛋氨酸（MetMet）的量，称它们为）的量，称它们为半半必需氨基酸必需氨基酸儿童期，组氨酸（儿童期，组氨酸（HisHis）和精氨酸（）和精氨酸（ArgArg）常不能满足营养

8、需要量，成负氮平衡。有常不能满足营养需要量，成负氮平衡。有 人也将其划为必需氨基酸人也将其划为必需氨基酸第二节第二节外源蛋白质的消化、外源蛋白质的消化、吸收与腐败吸收与腐败一、蛋白质的消化：一、蛋白质的消化：食物蛋白质的消化、吸收是人体氨基酸的主要来源食物蛋白质的消化、吸收是人体氨基酸的主要来源食物蛋白质在酶作用下水解为氨基酸和小肽食物蛋白质在酶作用下水解为氨基酸和小肽未消化的蛋白质不吸收，直接进入人体还可以产未消化的蛋白质不吸收，直接进入人体还可以产生过敏（抗原）或毒性（毒素）反应生过敏（抗原）或毒性（毒素）反应消化部位：消化部位：自胃中开始，主要在小肠自胃中开始，主要在小肠（一）胃中消化（

9、一）胃中消化蛋白质在胃中的消化由胃蛋白酶作用蛋白质在胃中的消化由胃蛋白酶作用胃蛋白酶以酶原的形式由胃粘膜主细胞分泌胃蛋白酶以酶原的形式由胃粘膜主细胞分泌胃蛋白酶原被盐酸激活，胃蛋白酶有自身激活胃蛋白酶原被盐酸激活，胃蛋白酶有自身激活作用作用此酶特异性差，水解不完全，产物是多肽和少此酶特异性差，水解不完全，产物是多肽和少量（游离）氨基酸量（游离）氨基酸胃蛋白酶水解位点是芳香族氨基酸的羧基形成胃蛋白酶水解位点是芳香族氨基酸的羧基形成的肽键的肽键胃蛋白酶对乳中的酪蛋白有凝乳作用，可以延胃蛋白酶对乳中的酪蛋白有凝乳作用，可以延长乳液在胃中的停留时间而加强消化长乳液在胃中的停留时间而加强消化胃蛋白酶的作

10、用胃蛋白酶的作用HClHCl激活激活激活激活胃蛋白酶原胃蛋白酶原胃蛋白酶原胃蛋白酶原（相对分子质量（相对分子质量（相对分子质量（相对分子质量4 4万）万）万）万）胃蛋白酶胃蛋白酶胃蛋白酶胃蛋白酶（相对分子质量（相对分子质量（相对分子质量（相对分子质量3.33.3万）万）万）万）自身激活自身激活自身激活自身激活氨基末端氨基末端氨基末端氨基末端4242个氨基酸残基个氨基酸残基个氨基酸残基个氨基酸残基蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质多肽多肽多肽多肽氨基酸（少量）氨基酸（少量）氨基酸（少量）氨基酸（少量）（二）小肠中消化（主要部位）（二）小肠中消化（主要部位）消化的酶：消化的酶：胰液、小肠液（细胞膜）多种蛋白

11、酶及肽酶胰液、小肠液（细胞膜）多种蛋白酶及肽酶 1 1胰液中的蛋白酶胰液中的蛋白酶最适最适pH7.0pH7.0，产物是氨基，产物是氨基酸和寡肽酸和寡肽（1 1）内肽酶）内肽酶从肽链内部水解肽键从肽链内部水解肽键（2 2）外肽酶）外肽酶从肽链末端水解肽键从肽链末端水解肽键 2 2肠液中的肠激酶激活胰蛋白酶原肠液中的肠激酶激活胰蛋白酶原3 3小肠粘膜细胞（刷状缘及胞液）小肠粘膜细胞（刷状缘及胞液）氨基肽酶、二肽酶氨基肽酶、二肽酶产物是氨基酸产物是氨基酸3 3种内肽酶的作用种内肽酶的作用内肽酶的概念内肽酶的概念 从肽链内部水解特定的肽键。从肽链内部水解特定的肽键。3 3种内肽酶对肽键氨基酸特异性要求

12、：种内肽酶对肽键氨基酸特异性要求：精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸赖氨酸赖氨酸赖氨酸赖氨酸任何氨基酸任何氨基酸任何氨基酸任何氨基酸COHNCOHN肽键肽键肽键肽键胰蛋白酶胰蛋白酶胰蛋白酶胰蛋白酶苯丙氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸 赖氨酸赖氨酸赖氨酸赖氨酸色氨酸色氨酸色氨酸色氨酸任何氨基任何氨基任何氨基任何氨基 酸酸酸酸COHNCOHN肽肽肽肽 键键键键糜蛋白酶糜蛋白酶糜蛋白酶糜蛋白酶脂肪族氨基脂肪族氨基脂肪族氨基脂肪族氨基 酸酸酸酸任何氨基任何氨基任何氨基任何氨基 酸酸酸酸COHNCOHN肽肽肽肽 键键键键弹性蛋白弹性蛋白 酶酶2 2种外肽酶的作用种外肽酶的作用外肽酶的概念外肽酶的概念从肽链末端每次水解

13、从肽链末端每次水解1 1个肽键。个肽键。介绍介绍2 2种羧基肽酶（羧基肽酶种羧基肽酶（羧基肽酶A A、羧基肽酶、羧基肽酶B B）除赖氨酸除赖氨酸除赖氨酸除赖氨酸精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸以外的氨基酸以外的氨基酸以外的氨基酸以外的氨基酸任何氨基酸任何氨基酸任何氨基酸任何氨基酸 COHNCOHN肽键肽键肽键肽键 羧基肽酶羧基肽酶羧基肽酶羧基肽酶 A A赖氨酸赖氨酸赖氨酸赖氨酸精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸任何氨基酸任何氨基酸任何氨基酸任何氨基酸 COHNCOHN肽肽肽肽 键键键键羧基肽酶羧基肽酶羧基肽酶羧基肽酶 B B胃蛋白酶原胃蛋白酶原胃蛋白酶胃蛋白酶HCl(+)(凝乳作用凝乳作

14、用)胰蛋白酶原胰蛋白酶原胰蛋白酶抑制剂胰蛋白酶抑制剂肠激酶肠激酶糜蛋糜蛋白酶白酶糜蛋白糜蛋白酶原酶原弹性蛋弹性蛋 白酶原白酶原 弹性弹性蛋白酶蛋白酶羧肽酶原羧肽酶原A A，B B羧肽酶羧肽酶A A，B B(特异性差特异性差)蛋白酶原及其激活蛋白酶原及其激活()胰蛋白酶胰蛋白酶2 2种寡肽酶的作用种寡肽酶的作用寡肽酶存在于小肠粘膜细胞刷状缘和胞液寡肽酶存在于小肠粘膜细胞刷状缘和胞液p氨基肽酶：氨基肽酶：从氨基末端逐个水解出氨基酸，最后生成二肽从氨基末端逐个水解出氨基酸，最后生成二肽氨基末端的氨基末端的氨基末端的氨基末端的任何氨基酸任何氨基酸任何氨基酸任何氨基酸COHN COHN 肽链肽链肽链肽链

15、 肽键肽键肽键肽键氨基肽酶氨基肽酶氨基肽酶氨基肽酶 非脯氨酸非脯氨酸非脯氨酸非脯氨酸p二肽酶：二肽酶：二肽酶：二肽酶：水解任何的二肽成为氨基酸水解任何的二肽成为氨基酸水解任何的二肽成为氨基酸水解任何的二肽成为氨基酸说说 明明食物中的蛋白质经胃蛋白酶和胰液中蛋白酶消食物中的蛋白质经胃蛋白酶和胰液中蛋白酶消化后有化后有1/31/3是氨基酸、是氨基酸、2/32/3是肽。是肽。寡肽的水解主要在小肠粘膜细胞内进行，最后寡肽的水解主要在小肠粘膜细胞内进行，最后由氨基肽酶和二肽酶作用水解成氨基酸。由氨基肽酶和二肽酶作用水解成氨基酸。各种酶协同作用使蛋白质的消化效率极高。各种酶协同作用使蛋白质的消化效率极高。

16、正常成人，食物蛋白的正常成人，食物蛋白的95%95%可以水解完全。可以水解完全。一些纤维蛋白只能部分水解。一些纤维蛋白只能部分水解。二、氨基酸的吸收和转运二、氨基酸的吸收和转运p食物中的蛋白质经消化产生的氨基酸主要在小食物中的蛋白质经消化产生的氨基酸主要在小肠中吸收。肠中吸收。p吸收机制不完全清楚吸收机制不完全清楚p一般认为：一般认为：氨基酸吸收是消耗能量的主动吸收过程，氨基酸吸收是消耗能量的主动吸收过程，同时需要转运蛋白（载体）同时需要转运蛋白（载体）氨基酸转运蛋白氨基酸转运蛋白实验证明：实验证明：肠粘膜细胞膜上的氨基酸转运蛋白，能与氨基肠粘膜细胞膜上的氨基酸转运蛋白，能与氨基酸和酸和NaN

17、a+形成三联体，将氨基酸和形成三联体，将氨基酸和NaNa+转运进入转运进入细胞细胞NaNa+则借助于钠泵排出细胞外，同时消耗则借助于钠泵排出细胞外，同时消耗ATPATP氨基酸转运蛋白氨基酸转运蛋白至少有至少有7 7种转运蛋白参与氨基酸的主动吸收：种转运蛋白参与氨基酸的主动吸收：中性氨基酸转运蛋白（包括极性与非极性中性氨基酸转运蛋白（包括极性与非极性2 2种）种）酸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碱性氨基酸转运蛋白亚氨酸及甘氨酸转运蛋白（效率低）亚氨酸及甘氨酸转运蛋白（效率低）此外还有此外还有氨基酸转运蛋白和二肽及三肽转运氨基酸转运蛋白和二肽及三肽转运蛋白蛋白共用同一转运蛋白

18、的氨基酸之间有竞争作用共用同一转运蛋白的氨基酸之间有竞争作用组织细胞对氨基酸的摄取组织细胞对氨基酸的摄取逆浓度的主动转运（继发性协同转运）逆浓度的主动转运（继发性协同转运）细胞对氨基酸的摄取需要膜上转运蛋白并且需要细胞对氨基酸的摄取需要膜上转运蛋白并且需要NaNa+的同向协同转运，需要钠泵（的同向协同转运，需要钠泵（NaNa+-K-K+-ATP-ATP酶）。酶）。KK+Na Na+NaNa+氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸NaNa+氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸KK+Na Na+ATP ADP+PiATP ADP+Pi细细细细胞胞胞胞膜膜膜膜细胞内细胞内细胞内细胞内细胞外细胞外细胞外细胞外三、蛋白质的腐败作

19、用三、蛋白质的腐败作用p腐败作用：腐败作用：肠道细菌（主要是大肠杆菌）对肠道细菌（主要是大肠杆菌）对未消化的蛋白质或未吸收的消化产物作用，未消化的蛋白质或未吸收的消化产物作用，产生一系列产物的过程。产生一系列产物的过程。l部位主要是在大肠的下段部位主要是在大肠的下段n腐败作用的实质是细菌本身的代谢腐败作用的实质是细菌本身的代谢腐败的产物多数对人体有害腐败的产物多数对人体有害胺、氨、吲哚、胺、氨、吲哚、酚、硫化氢等酚、硫化氢等少数对人体有益少数对人体有益少量脂肪酸和维生素少量脂肪酸和维生素K K（一）胺类的生成（一）胺类的生成肠道细菌的蛋白酶使蛋白质水解，再肠道细菌的蛋白酶使蛋白质水解，再经氨基

20、酸脱羧基作用产生胺类。经氨基酸脱羧基作用产生胺类。细菌蛋白酶细菌蛋白酶细菌蛋白酶细菌蛋白酶+H+H2 2OO蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质 氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸 胺类胺类胺类胺类脱羧基作用脱羧基作用脱羧基作用脱羧基作用-CO-CO2 2组氨酸组氨酸组氨酸组氨酸 组胺组胺组胺组胺赖氨酸赖氨酸赖氨酸赖氨酸 尸胺尸胺尸胺尸胺降压物质降压物质降压物质降压物质酪氨酸酪氨酸酪氨酸酪氨酸 酪胺酪胺酪胺酪胺色氨酸色氨酸色氨酸色氨酸 色胺色胺色胺色胺升压物质升压物质升压物质升压物质 其他有害物质其他有害物质1 1酪氨酸脱羧产生的酪胺氧化脱氨生成：酪氨酸脱羧产生的酪胺氧化脱氨生成：对甲酚、苯酚对甲酚、苯酚2 2色氨

21、酸分解：色氨酸分解：甲基吲哚、吲哚（粪便臭味来源）甲基吲哚、吲哚（粪便臭味来源）3 3半胱氨酸分解：半胱氨酸分解：硫醇、硫化氢、甲烷硫醇、硫化氢、甲烷（二）氨的生成（二）氨的生成肠道氨的肠道氨的2 2个来源：个来源：肠细菌对氨基酸的还原性脱氨（主要）肠细菌对氨基酸的还原性脱氨（主要）血液尿素扩散入肠腔受肠道细菌脲酶的血液尿素扩散入肠腔受肠道细菌脲酶的分解产生氨分解产生氨肠腔肠腔pHpH降低可减少氨吸收，反之加强降低可减少氨吸收，反之加强。第三节第三节体内蛋白质的降解体内蛋白质的降解p人体蛋白质处于不断降解与合成的动态平衡中人体蛋白质处于不断降解与合成的动态平衡中1 1.半半衰衰期期t t1/2

22、1/2（half-lifehalf-life）代代表表蛋蛋白白质质寿寿命命的的长长短短，即即蛋蛋白白质质浓浓度度降降至至其其原原浓浓度度一一半半时时所所需需要的时间。要的时间。成人每天降解的蛋白量为成人每天降解的蛋白量为1%1%2%2%，不同的蛋白质，不同的蛋白质 寿命差寿命差异很大，从数秒到数月。异很大，从数秒到数月。2 2蛋白降解蛋白降解酶酶类类-蛋白蛋白酶酶、肽肽酶酶p真核细胞中蛋白降解有两条途径真核细胞中蛋白降解有两条途径 （1 1）不依赖）不依赖ATPATP的过程，在溶酶体进行的过程，在溶酶体进行n降解的对象：降解的对象：胞外来源蛋白、膜蛋白、长寿命的胞内蛋白胞外来源蛋白、膜蛋白、长

23、寿命的胞内蛋白（2 2）依赖）依赖ATPATP与泛素的过程，在细胞液进行与泛素的过程，在细胞液进行n降解对象：降解对象：异常蛋白、损伤蛋白、短寿命蛋白、异常蛋白、损伤蛋白、短寿命蛋白、（对于无溶酶体的（对于无溶酶体的RBCRBC很重要）很重要）n泛素：泛素：l相对分子质量相对分子质量85008500（7676个氨基酸残基）个氨基酸残基）l作作用用泛泛素素与与被被降降解解蛋蛋白白连连接接，形形成成大大复复合合体体（相相对对分分子质量超过子质量超过10106 6）而使被降解蛋白激活）而使被降解蛋白激活n泛素化过程泛素化过程E1：泛素激活酶：泛素激活酶E2：泛素结合酶：泛素结合酶E3：泛素蛋白连接酶

24、：泛素蛋白连接酶UBCO-O+HS-E1ATPAMP+PPiUBCOS E1HS-E2HS-E1UBCOS E2UBCOS E1UB：泛素：泛素Pr：被降解蛋白质：被降解蛋白质PrHS-E2UBCOS E2UBC NH OE3Pr第四节第四节氨基酸的一般代谢氨基酸的一般代谢p外源性氨基酸：外源性氨基酸：n食物蛋白质消化吸收的蛋白质食物蛋白质消化吸收的蛋白质p内源性氨基酸：内源性氨基酸：n体内蛋白质降解产生与合成的氨基酸体内蛋白质降解产生与合成的氨基酸p氨基酸代谢库：氨基酸代谢库：n内源性与外源性氨基酸混合在一起内源性与外源性氨基酸混合在一起 分布于体液各处参与代谢。分布于体液各处参与代谢。p氨

25、基酸代谢库以游离氨基酸总量计氨基酸代谢库以游离氨基酸总量计目录目录n体内氨基酸的来源与去路体内氨基酸的来源与去路：合成合成分解分解嘌嘌呤呤、嘧嘧啶啶、肌肌酸酸等含氮等含氮 化合物化合物代谢转变代谢转变胺类胺类+CO2脱羧基作用脱羧基作用脱脱氨氨基基作用作用消化吸收消化吸收其它含氮物质其它含氮物质非必需氨基酸非必需氨基酸NH3CO2+H2O糖或脂类糖或脂类-酮酸酮酸谷氨酰胺谷氨酰胺尿素尿素食物蛋食物蛋白质白质组织组织蛋白蛋白质质血液血液氨基氨基酸酸组织组织氨基氨基酸酸氨氨基基酸酸代代谢谢库库n氨基酸代谢概况：氨基酸代谢概况：合成合成分解分解嘌嘌呤呤、嘧嘧啶啶、肌肌酸酸等含氮等含氮 化合物化合物代

26、谢转变代谢转变胺类胺类+CO2脱羧基作用脱羧基作用脱脱氨氨基基作用作用消化吸收消化吸收其它含氮物质其它含氮物质非必需氨基酸非必需氨基酸NH3CO2+H2O糖或脂类糖或脂类-酮酸酮酸谷氨酰胺谷氨酰胺尿素尿素食物食物蛋白蛋白质质组织组织蛋白蛋白质质血液血液氨基氨基酸酸组织组织氨基氨基酸酸氨氨基基酸酸代代谢谢库库一、氨基酸的脱氨基作用一、氨基酸的脱氨基作用p从量上而言，氨基酸脱氨基作用是氨基酸分从量上而言，氨基酸脱氨基作用是氨基酸分解代谢的首要反应解代谢的首要反应p氨基酸脱氨基可以在大多数组织进行氨基酸脱氨基可以在大多数组织进行p氨基酸脱氨基的氨基酸脱氨基的方式方式：转氨基转氨基氧化脱氨基氧化脱氨基

27、联合脱氨基联合脱氨基最为重要最为重要非氧化脱氨基非氧化脱氨基（一）转氨基作用（一）转氨基作用p转氨酶催化一种氨基酸的转氨酶催化一种氨基酸的-氨基转移到一种氨基转移到一种-酮酸的酮基上生成相应的氨基酸，原来的酮酸的酮基上生成相应的氨基酸，原来的氨基酸转变成氨基酸转变成-酮酸酮酸l反应并无氨的真正脱出反应并无氨的真正脱出p转氨酶催化的反应可逆（平衡常数近于转氨酶催化的反应可逆（平衡常数近于1 1）反）反应方向取决于应方向取决于4 4种反应物的浓度种反应物的浓度l是是体内合成非必需氨基酸的重要途径体内合成非必需氨基酸的重要途径2 2转氨基反应转氨基反应R1-C-COOHOR2-CH-COOHNH2R

28、1-CH-COOHNH2R2-C-COOHO转氨酶转氨酶转氨酶转氨酶 （磷酸吡哆醛）（磷酸吡哆醛）（磷酸吡哆醛）（磷酸吡哆醛）1 1转氨酶转氨酶p体内有多种转氨酶，具有特异性：体内有多种转氨酶，具有特异性：n转氨酶催化不同氨基酸的转氨基作用具有专转氨酶催化不同氨基酸的转氨基作用具有专一性一性n-酮戊二酸、丙酮酸、草酰乙酸作为氨基接酮戊二酸、丙酮酸、草酰乙酸作为氨基接受体的转氨酶体系常见受体的转氨酶体系常见n谷氨酸与谷氨酸与-酮酸的转氨酶最为重要酮酸的转氨酶最为重要l 如：丙氨酸转氨酶（如：丙氨酸转氨酶（GPTGPT或或ALTALT）和天冬）和天冬氨酸转氨酶（氨酸转氨酶（GOTGOT或或ASTA

29、ST）p转氨酶的辅酶为磷酸吡哆醛转氨酶的辅酶为磷酸吡哆醛用用1515N N标记的氨基酸进行示踪实验证明标记的氨基酸进行示踪实验证明p体内大多数氨基酸都可进行转氨基作用体内大多数氨基酸都可进行转氨基作用（赖、脯氨酸除外）（赖、脯氨酸除外）p多数氨基酸都有其特异的转氨酶多数氨基酸都有其特异的转氨酶多种氨基酸与多种氨基酸与 酮戊二酸之间的转氨酶酮戊二酸之间的转氨酶最为重要最为重要两种重要的转氨酶两种重要的转氨酶 丙氨酸：丙氨酸：酮戊二酸氨基转移酶酮戊二酸氨基转移酶简称丙氨酸转氨酶简称丙氨酸转氨酶（alanine transaminase ALT或或GPT）天冬氨酸：天冬氨酸：酮戊二酸氨基转移酶酮戊二

30、酸氨基转移酶简称天冬氨酸转氨酶简称天冬氨酸转氨酶（aspartate transaminase AST或或GOT）ALTALT和和ASTAST催化的反应催化的反应 ALTALT与与ASTAST在体内各组织中的分布在体内各组织中的分布 组织组织ASTASTALTALT单位单位/克湿组织克湿组织单位单位/克湿组织克湿组织心心156 000156 0007 1007 100肝肝142 000142 00044 00044 000骨骼肌骨骼肌99 00099 0004 8004 800肾肾91 00091 00019 00019 000胰腺胰腺28 00028 0002 0002 000脾脾14 00

31、014 0001 2001 200肺肺10 00010 000700700血清血清202016163 3转氨基作用机制转氨基作用机制(省略了与酶蛋白结合、分子重排和水解等过程省略了与酶蛋白结合、分子重排和水解等过程)转氨机制转氨机制4 4转氨基作用的意义转氨基作用的意义p转氨作用可以使氨基酸移去氨基进而分转氨作用可以使氨基酸移去氨基进而分解，其解，其逆反应可合成非必需氨基酸逆反应可合成非必需氨基酸p此过程只有氨基的转移，而没有自由氨此过程只有氨基的转移，而没有自由氨的生成的生成p部分氨基酸可以直接或间接以部分氨基酸可以直接或间接以-酮戊二酮戊二酸为受氨体生成谷氨酸再氧化脱氨释放酸为受氨体生成谷

32、氨酸再氧化脱氨释放自由氨自由氨（二）（二）氧化脱氨基作用氧化脱氨基作用 存在于肝、脑、肾中存在于肝、脑、肾中 辅酶为辅酶为 NAD+或或NADP+GTP、ATP为其抑制剂为其抑制剂 GDP、ADP为其激活剂为其激活剂催化酶：催化酶：L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶L-谷氨酸谷氨酸NH3-酮戊二酸酮戊二酸NAD+NADH+H+H2O（三）联合脱氨基（三）联合脱氨基p体内最重要的脱氨基方式体内最重要的脱氨基方式p联合脱氨基有联合脱氨基有2 2条反应途径：条反应途径：n转氨基偶联谷氨酸氧化脱氨（肝、肾活跃）转氨基偶联谷氨酸氧化脱氨（肝、肾活跃）n嘌呤核苷酸循环（主要在骨骼肌）嘌呤核苷酸循环（主要在骨骼肌

33、）p通过联合脱氨基作用可以满足通过联合脱氨基作用可以满足2020种氨基酸种氨基酸脱氨基作用脱氨基作用n 转氨基偶联氧化脱氨基作用转氨基偶联氧化脱氨基作用氨基酸氨基酸 谷氨酸谷氨酸 -酮酸酮酸 -酮戊二酸酮戊二酸 H2O+NAD+转氨酶转氨酶 NH3+NADH+H+L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶 此种方式既是氨基酸脱氨基的主要方式，也此种方式既是氨基酸脱氨基的主要方式，也是是体内合成非必需氨基酸的主要方式体内合成非必需氨基酸的主要方式。主要在肝、肾和脑组织进行。主要在肝、肾和脑组织进行。1联合脱氨基联合脱氨基2 2嘌呤核苷酸循环嘌呤核苷酸循环p在骨骼肌和心肌中在骨骼肌和心肌中L L谷氨酸脱氢酶的活

34、性低谷氨酸脱氢酶的活性低l这些组织的氨基酸难于进行联合脱氨基作用这些组织的氨基酸难于进行联合脱氨基作用p而是通过嘌呤核苷酸循环（而是通过嘌呤核苷酸循环（purine nucleotide purine nucleotide cyclecycle）脱氨基）脱氨基p其具体步骤其具体步骤在在肌肌肉肉等等组组织织中中氨氨基基酸酸通通过过转转氨氨基基作作用用，使使草草酰乙酸生成天冬氨酸酰乙酸生成天冬氨酸天天冬冬氨氨酸酸与与IMPIMP反反应应生生成成腺腺苷苷酸酸代代琥琥珀珀酸酸，后后者裂解出延胡索酸生成者裂解出延胡索酸生成AMPAMPAMPAMP又又在在腺腺苷苷酸酸脱脱氨氨酶酶催催化化下下脱脱去去氨氨基

35、基，最最终终完成了氨基酸的脱氨基作用完成了氨基酸的脱氨基作用 苹果酸苹果酸 腺苷酸腺苷酸代琥珀酸代琥珀酸次黄嘌呤次黄嘌呤 核苷酸核苷酸 (IMP)腺苷酸代琥腺苷酸代琥珀酸合成酶珀酸合成酶-酮戊酮戊 二酸二酸氨氨基基酸酸 谷氨酸谷氨酸-酮酸酮酸 转转氨氨酶酶 1草酰乙酸草酰乙酸天冬氨酸天冬氨酸转转氨氨酶酶 2腺苷酸腺苷酸脱氨酶脱氨酶H2ONH3延胡索酸延胡索酸腺嘌呤腺嘌呤核苷酸核苷酸(AMP)嘌呤核苷酸循环嘌呤核苷酸循环二、氨的代谢二、氨的代谢p血氨：血氨：l机体代谢产生的氨及消化道吸收来的氨进入机体代谢产生的氨及消化道吸收来的氨进入血液称为血氨血液称为血氨l正常血氨含量正常血氨含量0.1mg/

36、dL0.1mg/dL（0.60.6mol/Lmol/L）p氨有毒性，尤其是对大脑具有毒害作用氨有毒性，尤其是对大脑具有毒害作用p氨主要在肝脏合成尿素而解毒氨主要在肝脏合成尿素而解毒l严重肝病患者尿素合成降低导致血氨升高严重肝病患者尿素合成降低导致血氨升高（一）（一）血氨的来源血氨的来源1 1含氮化合物脱氨含氮化合物脱氨1 1）氨基酸脱氨基产生的氨（主要来源）氨基酸脱氨基产生的氨（主要来源）2 2）胺的分解产生的氨）胺的分解产生的氨RCHRCH2 2NHNH2 2 RCHO+NH RCHO+NH3 3（胺氧化酶）（胺氧化酶）3 3）嘌呤与嘧啶的降解产生氨）嘌呤与嘧啶的降解产生氨2 2肠道吸收的氨

37、肠道吸收的氨l肠内氨基酸在细菌作用下产氨（腐败作用）肠内氨基酸在细菌作用下产氨（腐败作用）l肠道尿素在细菌脲酶作用下水解产氨肠道尿素在细菌脲酶作用下水解产氨3 3肾小管上皮细胞分泌的氨肾小管上皮细胞分泌的氨Gln+HGln+H2 2O Glu+NHO Glu+NH3 3（谷氨酰胺酶催化此反应）（谷氨酰胺酶催化此反应）（二）血氨的转运（二）血氨的转运p体内氨的转运有两种形式：体内氨的转运有两种形式：1 1谷氨酰胺的运氨谷氨酰胺的运氨作用作用谷氨酰胺从脑和肌肉向肝和肾转运氨谷氨酰胺从脑和肌肉向肝和肾转运氨谷氨酰胺既是氨的解毒产物，又是氨的储存谷氨酰胺既是氨的解毒产物，又是氨的储存和运输形式和运输形

38、式是血液中含量最高的氨基酸（是血液中含量最高的氨基酸（8.3mg/dL8.3mg/dL）。）。对氨中毒病人可以用谷氨酸盐降低血氨浓度对氨中毒病人可以用谷氨酸盐降低血氨浓度2 2丙氨酸丙氨酸-葡萄糖循环葡萄糖循环1.1.谷氨酰胺的运氨作用谷氨酰胺的运氨作用丙丙氨氨酸酸葡葡萄萄糖糖 肌肉肌肉蛋白质蛋白质氨基酸氨基酸NH3谷氨酸谷氨酸-酮戊酮戊 二酸二酸丙酮酸丙酮酸糖糖酵酵解解途途径径肌肉肌肉丙丙氨氨酸酸血液血液丙氨酸丙氨酸葡萄糖葡萄糖-酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸丙酮酸丙酮酸NH3尿素尿素尿素循环尿素循环糖糖异异生生肝肝2 2丙氨酸葡萄糖循环丙氨酸葡萄糖循环葡葡萄萄糖糖（三）尿素的合成（三）尿素的

39、合成p尿素合成的部位：尿素合成的部位：肝脏肝脏为主（其他如肾和脑合成量极少）为主（其他如肾和脑合成量极少）p临床观察支持肝是尿素合成的器官：临床观察支持肝是尿素合成的器官：急性肝坏死患者的血液和尿液中几乎没有尿素，急性肝坏死患者的血液和尿液中几乎没有尿素，但氨基酸量增加。但氨基酸量增加。尿素合成的过程尿素合成的过程 尿素生成的过程由尿素生成的过程由Hans Krebs 和和Kurt Henseleit 提出，称为提出，称为鸟氨酸循环鸟氨酸循环(orinithine cycle)，又称，又称尿素循环尿素循环(urea cycle)或或Krebs-Henseleit循环循环。NH2CONH （CH

40、2）3 H2N-CH COOHNH2CO NH2 CO2+NH3H2OH2ONH3H2O鸟氨酸循环鸟氨酸循环 瓜氨酸瓜氨酸精氨酸精氨酸 （CH2）3 H2N-CH COOHNH2C NHNH 尿素尿素NH2 （CH2）3 H2N-CH COOH鸟氨酸鸟氨酸1、NH3、CO2和和ATP缩合生成氨基甲酰磷酸缩合生成氨基甲酰磷酸 CO2+NH3+H2O+2ATP氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶（N-乙酰谷氨酸，乙酰谷氨酸，Mg2+）COH2NO PO32-+2ADP+Pi氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸反应在线粒体中进行反应在线粒体中进行肝中鸟氨酸循环合成尿素的详细步骤肝中鸟氨酸循环合成尿素的详细步骤反

41、应由氨基甲酰磷酸合成酶反应由氨基甲酰磷酸合成酶(carbamoyl phosphate synthetase,CPS-)催化。催化。N-乙酰谷氨酸为其激活剂，反应消耗乙酰谷氨酸为其激活剂，反应消耗2分子分子ATP。N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸(AGA)2 2、氨基甲酰磷酸与鸟氨酸反应生成瓜氨酸、氨基甲酰磷酸与鸟氨酸反应生成瓜氨酸鸟氨酸氨基甲酰转移酶鸟氨酸氨基甲酰转移酶H3PO4+氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸反应由鸟氨酸氨基甲酰转移酶反应由鸟氨酸氨基甲酰转移酶(ornithine carbamoyl transferase,OCT)催化，催化，OCT常与常与CPS-构成复合体。构成复合体。反应在线粒体中

42、进行，瓜氨酸生成后进入胞液。反应在线粒体中进行，瓜氨酸生成后进入胞液。3 3、瓜氨酸与天冬氨酸反应生成精氨酸代琥珀酸、瓜氨酸与天冬氨酸反应生成精氨酸代琥珀酸反应在胞液中进行。反应在胞液中进行。精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸合成酶ATPAMP+PPiH2OMg2+天冬氨酸天冬氨酸精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸NHCHCOOHNH2NH2CO瓜瓜氨氨酸酸(CH2)3精氨酸精氨酸延胡索酸延胡索酸精氨酸代琥精氨酸代琥珀酸裂解酶珀酸裂解酶精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸4 4、精氨酸代琥珀酸裂解生成精氨酸和延胡索酸、精氨酸代琥珀酸裂解生成精氨酸和延胡索酸反应在胞液中进行。反应在胞液中进行。5 5、精氨酸水

43、解释放尿素并再生成鸟氨酸、精氨酸水解释放尿素并再生成鸟氨酸反应在胞液中进行。反应在胞液中进行。尿素尿素鸟氨酸鸟氨酸精氨酸精氨酸H2O尿素合成总结尿素合成总结p尿素作为代谢的终产物排出体外尿素作为代谢的终产物排出体外p尿素合成的总反应：尿素合成的总反应：2NH2NH3 3+CO+CO2 2+2H+2H2 2O+3ATPO+3ATP2ADP+AMP+2Pi+PPi+NH2ADP+AMP+2Pi+PPi+NH2 2-CO-NH-CO-NH2 2p尿素中的尿素中的2 2个（个（N N）的来源）的来源l1 1个来自氨基酸脱氨基产生的氨个来自氨基酸脱氨基产生的氨l另一个来自天冬氨酸的氨基另一个来自天冬氨酸

44、的氨基p尿尿素素的的合合成成是是消消耗耗能能量量的的，每每生生成成1 1分分子子尿尿素素，共共计消耗计消耗3 3分子分子ATPATP，相当于，相当于4 4个（个（P P）鸟鸟氨氨酸酸循循环环线粒体线粒体胞胞 液液尿素合成的调节尿素合成的调节尿素的合成受以下几种因素的调节：尿素的合成受以下几种因素的调节：（1 1）膳食蛋白质）膳食蛋白质 高高蛋蛋白白膳膳食食时时合合成成尿尿素素加加快快，排排泄泄含含氮氮物物中中尿尿素素占占80%80%9090而而低低蛋蛋白白膳膳食食则则相相反反，尿尿素素排排泄泄量量可可低低于于含含氮氮排排泄物量的泄物量的6060对对大大鼠鼠提提高高蛋蛋白白质质饲饲养养量量时时，

45、观观察察到到鸟鸟氨氨酸酸循循环环中的酶的活性受膳食蛋白质量的影响中的酶的活性受膳食蛋白质量的影响（2 2）N N乙酰谷氨酸（乙酰谷氨酸（AGAAGA）N N乙乙酰酰谷谷氨氨酸酸是是氨氨甲甲酰酰磷磷酸酸合合成成酶酶必必需的变构激活剂需的变构激活剂如无如无AGAAGA存在，存在，CPS-CPS-几乎无活性几乎无活性精精氨氨酸酸促促进进AGAAGA的的合合成成而而加加强强氨氨甲甲酰酰磷磷酸酸的的合合成成，使使尿尿素素合合成成增增加加以以适适应应机机体体生生理理需要需要（3 3）尿素合成的限速酶）尿素合成的限速酶 精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸合成酶（四）氨的其他代谢去路（四）氨的其他代谢去路1

46、1铵盐的生成与排泄铵盐的生成与排泄氨的主要去路是合成尿素氨的主要去路是合成尿素一一部部分分氨氨以以谷谷氨氨酰酰胺胺的的形形式式运运至至肾肾脏脏后后，水水解解释释放放出出的的氨氨与与原原尿尿中中的的H H+结结合合以以NHNH4 4+形形式式由由尿尿排排出出。肾肾脏脏排排出出NHNH4 4+,有有调调节节体体内内酸酸碱碱平平衡衡的的作作用用。在在酸酸中中毒毒时时排排出出铵铵盐盐增增加加，而而碱中毒时相反。碱中毒时相反。2 2合成新的氨基酸合成新的氨基酸 氨氨可可通通过过联联合合脱脱氨氨基基的的逆逆过过程程及及转转氨氨基基作作用用合合成成非非必必需需氨氨基酸基酸3 3参与核酸中嘧啶碱的合成参与核酸

47、中嘧啶碱的合成 一部分氨在胞液中氨甲酰磷酸合成酶一部分氨在胞液中氨甲酰磷酸合成酶（CPS-CPS-）的）的催化下生成氨甲酰磷酸参与核酸中嘧啶环的合成催化下生成氨甲酰磷酸参与核酸中嘧啶环的合成三、三、-酮酸的代谢酮酸的代谢（一）氨基化生成非必需氨基酸（一）氨基化生成非必需氨基酸经联合脱氨的逆过程氨基化而生成相应经联合脱氨的逆过程氨基化而生成相应 的的氨基酸氨基酸体内不能合成必需氨基酸是因其相应的体内不能合成必需氨基酸是因其相应的 酮酸不能合成酮酸不能合成 （二）转变成糖和脂类（二）转变成糖和脂类生酮氨基酸：亮氨酸、赖氨酸生酮氨基酸：亮氨酸、赖氨酸生糖兼生酮氨基酸：异、苯、酪、色生糖兼生酮氨基酸：

48、异、苯、酪、色生糖氨基酸：其他氨基酸生糖氨基酸：其他氨基酸（三）氧化供能（三）氧化供能以三羧酸循环为枢纽彻底氧化为以三羧酸循环为枢纽彻底氧化为H H2 2O O、COCO2 2琥珀酰琥珀酰CoA 延胡索酸延胡索酸草酰乙酸草酰乙酸-酮戊二酸酮戊二酸柠檬酸柠檬酸乙酰乙酰CoA丙酮酸丙酮酸PEP磷酸丙糖磷酸丙糖葡萄糖或糖原葡萄糖或糖原糖糖-磷酸甘油磷酸甘油脂肪酸脂肪酸脂肪脂肪甘油三酯甘油三酯乙酰乙酰乙酰乙酰CoA丙氨酸丙氨酸半胱氨酸半胱氨酸丝氨酸丝氨酸苏氨酸苏氨酸色氨酸色氨酸异亮氨酸异亮氨酸亮氨酸亮氨酸色氨酸色氨酸天冬氨酸天冬氨酸天冬酰胺天冬酰胺苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸异亮氨酸异亮氨酸 蛋氨酸蛋

49、氨酸丝氨酸丝氨酸 苏氨酸苏氨酸 缬氨酸缬氨酸酮体酮体亮氨酸亮氨酸 赖氨酸赖氨酸酪氨酸酪氨酸 色氨酸色氨酸 苯丙氨酸苯丙氨酸 谷氨酸谷氨酸精氨酸精氨酸 谷氨酰胺谷氨酰胺组氨酸组氨酸 缬氨酸缬氨酸CO2CO2氨氨基基酸酸、糖糖及及脂脂肪肪代代谢谢的的联联系系T A Cp生糖氨基酸（生糖氨基酸（glucogenic amino acidsglucogenic amino acids）能能转转变变为为三三羧羧酸酸循循环环的的中中间间产产物物和和丙丙酮酮酸酸的的氨氨基基酸可经糖异生途径转变为糖，称为生糖氨基酸。酸可经糖异生途径转变为糖，称为生糖氨基酸。p生酮氨基酸（生酮氨基酸（ketogenic ami

50、no acidsketogenic amino acids）能能降降解解生生成成乙乙酰酰CoACoA或或乙乙酰酰乙乙酰酰CoACoA的的氨氨基基酸酸，进进而转变生成酮体和脂肪酸称为生酮氨基酸。而转变生成酮体和脂肪酸称为生酮氨基酸。p生糖兼生酮氨基酸生糖兼生酮氨基酸既既能能生生糖糖又又能能生生酮酮的的氨氨基基酸酸称称为为生生糖糖兼兼生生酮酮氨氨基基酸。酸。p共有六种氨基酸能够生酮共有六种氨基酸能够生酮n只能生酮的为生酮氨基酸，两种只能生酮的为生酮氨基酸，两种l亮氨酸亮氨酸l赖氨酸赖氨酸n生糖兼生酮氨基酸生糖兼生酮氨基酸l异亮氨酸异亮氨酸l苯丙氨酸苯丙氨酸l酪氨酸酪氨酸l色氨酸色氨酸p其余其余14