氨基酸代谢

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泛素
被降解
O 蛋白质 HS-E2
C S E2
泛素
E3
E1:泛素激活酶 E2:泛素结合酶 E3:泛素蛋白连接酶
O C NH 被降解蛋白质
泛素化过程
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Ø 蛋白酶体存在于细胞核和胞浆内,主要降解 异常蛋白质和短寿蛋白质。
26S蛋 白酶体
2个α环:7个α亚基 20S的核心 颗粒(CP) 2个β环:7个β亚基
定义 指氨基酸脱去氨基生成相应α-酮酸的过程
· 最主要的反应 · 存在于大多数组织中 · 有四种方式:转氨基作用 L-谷氨酸氧化脱氨基 联合脱氨基(为主) 氨基酸氧化酶催化脱氨基
40
P186
(一)转氨基作用 (transamination)
1、定义:在转氨酶(transaminase)的作用下,某
氨基酸
氨基酸
半胱氨酰甘氨酸
γ谷 氨酰 基转 移酶
(Cys-Gly)
谷胱甘肽 甘氨酸 GSH
5-氧脯氨酸
二肽酶
5-氧脯
半胱氨酸 氨酸酶
γ-谷氨酰
谷氨酸
ATP ADP+Pi
ADP+Pi
谷胱甘肽 合成酶
半胱氨酸 合成酶
ATP
ATP
γ-谷氨酰半胱氨酸
ADP+Pi
γ-谷氨酰基循环
20
v γ-谷氨酰基循环
(1)g-GT(g-谷氨酰基转移酶)位于细胞 膜
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1、氨基酸吸收载体
载体蛋白与氨基酸、 Na+组成三联体, 由 ATP供 能 将 氨 基 酸 、 Na+转 入 细 胞 内 , Na+再 由 钠泵排出细胞。
载体类型
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
同一载体上不同氨基酸之间有竞争
中含氮量之间的关系。
氮总平衡:摄入氮 = 排出氮(正常成人) 氮正平衡:摄入氮 > 排出氮(儿童、孕妇等) 氮负平衡:摄入氮 < 排出氮(饥饿、消耗性
疾病患者) •氮平衡的意义:可以反映体内蛋白质代谢的
概况。
6
(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。
上,其余酶均在胞液中。 (2)小肠粘膜、肾小管细胞、脑组织均可
进行。 (3)通过GSH(谷胱甘肽)起作用。 (4)每转运1分子氨基酸,消耗3ATP。
21
P182
3、肽的吸收
Ø利用肠粘膜细胞上的二肽或三肽的转运体系 Ø此种转运也是耗能的主动吸收过程 Ø吸收作用在小肠近端较强,先于氨基酸
22
P183
糜蛋白 酶原
糜蛋白酶
弹性蛋
(chymotrypsin) 白酶原
弹性蛋白酶 (elastase)
羧基肽酶原 (A或B)
羧基肽酶(A或B) (carboxypeptidase)
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酶原激活的意义:
• 可保护胰腺组织免受蛋白酶的自身消化作用 • 保证酶在其特定的部位和环境发挥催化作用 • 酶原可视为酶的贮存形式
一氨基酸去掉α-氨基生成相应的α-酮酸,而另一 种α-酮酸得到此氨基生成相应的氨基酸的过程。 转氨过程如下:
R1 H-C-NH2
COOH
氨基酸-1
R2 + C=O
COOH a- 酮酸-2
转氨酶R1
R2
C=O + H C NH2
COOH
COOH
a- 酮酸-1 氨基酸-2
Lys、Pro、羟脯氨酸不参与此反应
Ø 泛素与选择性被降解蛋白质形成共价连接,并 使其激活,即泛素化,包括三种酶参与的3步反 应,并需消耗ATP。
Ø 蛋白酶体(proteasome)对泛素化蛋白质的降解。
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O
ATP AMP+PPi
O
பைடு நூலகம்
泛素 C O- + HS-E1
泛素 C S E1
O
HS-E2 HS-E1
O
泛素 C S E1
泛素 C S E2
• 其余12种氨基酸体内可以合成,称非必需氨基酸
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2、蛋白质的营养价值(nutrition value) 蛋白质的营养价值取决于必需氨基
酸的种类、数量、比例。
3、蛋白质的互补作用 将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。
9
P180
第二节 蛋白质的消化、吸收与腐败
Major Object
授课时数: 5学时 教学目的要求: 掌握:蛋白质营养价值(必需氨基酸的概念及种类,食物蛋白质的互补
作用)。氨基酸脱氨基的主要方式(转氨基作用及转氨酶,氧化脱氨 基作用,联合脱氨基作用——转氨基与氧化脱氨基作用相偶联、嘌呤 核苷酸循环。)。氨的代谢(体内氨的来源与去路,氨的转运,氨的 主要代谢去路——尿素合成:鸟氨酸循环的概念及酶促反应过程、尿 素生成的意义)。一碳单位的概念、形式、转运载体、生成及生理意 义;甲硫氨酸循环的概念、过程及生理意义。
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(二)肠道细菌通过脱氨基或尿素酶的 作用产生氨
肠道细菌 未被吸收的氨基酸 脱氨基作用
渗入肠道的尿素 尿素酶
氨 (ammonia)
Ø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。
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(三)腐败作用产生其它有害物质
酪氨酸 半胱氨酸 色氨酸
苯酚 硫化氢 吲哚
Digestion, Absorption and Putrefaction of Proteins
10
P180
一、外源性蛋白质消化成氨基酸和寡肽后被吸收
食物
淀粉
脂肪
蛋白酶
蛋白质
氨基酸
(一)在胃和肠道蛋白质被消化成氨基酸和寡肽
1、蛋白质在胃中被水解成多肽和氨基酸
胃酸、胃蛋白酶
胃蛋白酶原
胃蛋白酶 + 多肽碎片
41
P186
2、转氨酶及辅酶 转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛
体内存在多种转氨酶,以L-谷氨酸与a酮酸的转氨酶最为重要。如:丙氨酸氨基转 移酶( ALT ,又称谷丙转氨酶,GPT)和 天冬氨酸氨基转移酶( AST ,又称谷草转 氨酶,GOT )。
42
P186
谷氨酸 + 丙酮酸 ALTa-酮戊二酸 + 丙氨酸
的合成。同型半胱氨酸与心血管疾病。半胱氨酸与胱氨酸的代谢。色 氨酸的代谢。
2
概论
第一节 蛋白质的营养作用 第二节 蛋白质的消化、吸收与腐败 第三节 氨基酸的一般代谢 第四节 氨的代谢 第五节 个别氨基酸的代谢
3
P179
第一节 蛋白质的营养作用
Nutritional Function of Protein
(pepsinogen)
(pepsin)
• 胃蛋白酶的最适pH为1.5~2.5,对蛋白质肽键作 用特异性差,产物主要为多肽及少量氨基酸。
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2、蛋白质在小肠中被水解成小肽和氨基酸
——小肠是蛋白质消化的主要部位
(1)胰酶及其作用
胰酶是消化蛋白质的主要酶,最适pH为7.0 左右,包括内肽酶和外肽酶。
•内肽酶(endopeptidase) 水解蛋白质肽链内部的一些肽键,如胰蛋
降解外源性蛋白、膜蛋白和长寿蛋白 质。
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2、蛋白质在蛋白酶体通过ATP-依赖途径被降解
Ø 依赖ATP和泛素 Ø 降解异常蛋白和短寿蛋白质
n 泛素(ubiquitin)
Ø 76个氨基酸组成的多肽(8.5kD) Ø 普遍存在于真核生物而得名 Ø 一级结构高度保守
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n 泛素介导的蛋白质降解过程 包括两个阶 段:
组胺 色胺 酪胺 尸胺
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• 假神经递质(false neurotransmitter)
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
酪胺
β-羟酪胺
• β-羟酪胺和苯乙醇胺结构类似儿茶酚胺,它们 可取代儿茶酚胺与脑细胞结合,但不能传递神经 冲动,使大脑发生异常抑制。
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¯ 氨基酸代谢概 况:
P186图7-5
食物 消化吸收 蛋白 质
组织 分解 蛋白 合成 质
血液
氨基 酸





组织 库
氨基

脱氨基 作用
脱羧基作用 代谢转变
非必需氨基酸
α-酮酸
糖或脂类
CO2+H2O
尿素
NH3
谷氨酰胺
其它含氮物质
胺类 + CO2
嘌呤、嘧啶、肌酸 等含氮化合物
39
P185
三.氨基酸的脱氨基作用
4
P179
一、 体内蛋白质具有多方面的重要功能
1. 维持细胞、组织的生长、更新和修补 2. 参与多种重要的生理活动
催化(酶)、免疫(抗原及抗体)、运 动(肌肉)、物质转运(载体)、凝血(凝 血系统)等。
3. 氧化供能
人体每日18%能量由蛋白质提供。
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二、体内蛋白质的代谢状况可用氮平衡描述
(一)氮平衡(nitrogen balance) 摄入食物的含氮量与排泄物(尿与粪)
二、蛋白质的腐败作用(putrefaction)
Ø概念: 肠道细菌对未被消化的蛋白质及未 被吸收的消化产物进行的代谢过程。
细菌
未消化蛋白质
未吸收的消化产物
NH3
脱氨
脱羧

碳链降解
其它有害物质
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(一)肠道细菌通过脱羧基作用产生胺类 蛋白质 蛋白酶 氨基酸 脱羧基作用 胺类
组氨酸 色氨酸 酪氨酸 赖氨酸
·大部分排泄 ·少量重吸收
由肝转化解毒
27
P183
第三节 氨基酸的一般代谢
General Metabolism of Amino Acids
28
一、体内蛋白质分解生成氨基酸
Ø 成人体内的蛋白质每天约有1%~2%被 降解,主要是肌肉蛋白质。
Ø 蛋白质降解产生的氨基酸,大约 70%~80%被重新利用合成新的蛋白质
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(一)蛋白质以不同的速率进行降解 n 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。 n 不同的蛋白质降解速率不同,降解速率 随生理需要而变化。
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(二)真核细胞内蛋白质的降解有两条重要途径
1、蛋白质在溶酶体通过ATP-非依赖途径被降解
Ø 不依赖AT P 和泛素; Ø 利用溶酶体中的组织蛋白酶( ca t he ps i n)
19S的调节颗粒(RP) : 18个亚基, 6 个亚基具有ATP酶活性
35
36
n 泛素介导的蛋白质降解过程:
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P185
二、外源性氨基酸与内源性氨基酸 组成氨基酸代谢库
Ø 氨基酸代谢库(metabolic pool) 食物蛋白质经消化吸收的氨基酸(外
源性氨基酸)与体内组织蛋白质降解产生 的氨基酸及体内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。
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。
12
蛋白水解酶作用示意图
氨基肽酶
内肽酶
羧基肽酶
二肽酶 氨基酸 +
氨基酸
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肠液中酶原的激活:
胰蛋白酶原
肠激酶 (enterokinase)
胰蛋白酶 (trypsin)
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(2)小肠粘膜细胞对蛋白质的消化作用
主 要 是 寡 肽 酶 (oligopeptidase)的 作 用 , 例 如 氨 基 肽 酶 (aminopeptidase)及 二 肽 酶 (dipeptidase)等,最终产物为氨基酸。
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(二)氨基酸通过主动转运过程被吸收
• 吸收部位:主要在小肠 • 吸收形式:氨基酸、寡肽、二肽 • 吸收机制:耗能的主动吸收过程
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三、营养必需氨基酸决定蛋白质的营养价值 1、必需氨基酸(essential amino acid)
体内需要而又不能自身合成,必须 由食物供给的氨基酸。
必需氨基酸(8种):
缬 异亮 亮 苯丙 蛋 色 苏 赖 Val、 Ile、Leu、 Phe、 Met、Trp 、Thr、Lys 携一 两 本 淡 色 书 来
小肠黏膜细胞 肾小管细胞 肌细胞
18
P182
2、g-谷氨酰基循环对氨基酸的转运 (g- glutamyl cycle)
通过GSH的代谢作用将氨基酸吸收和转运的过程
v 过程
(1)谷胱甘肽转运氨基酸 循环
(2)谷胱甘肽的再合成
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细胞膜
细胞外
细胞内
γ-谷氨酰 氨基酸
γ-谷氨 酸环化 转移酶
P182图7-3
熟悉:食物蛋白质消化及氨基酸的吸收。蛋白质的腐败作用。真核细胞
内蛋白质降解的两条途径。a-酮酸的代谢。高血氨和氨中毒。氨基 酸脱羧基生成的几种胺类物质:γ-氨基丁酸、组胺、5-羟色胺、多 胺的生成及生理作用。芳香族氨基酸代谢异常与遗传性疾病的联系。
了解:氨基酸的代谢概况。尿素合成的调节。支链氨基酸的代谢。肌酸
临床意义:ALT在肝组织含量高,急性肝炎 患者血清ALT升高。
谷氨酸 + 草酰乙酸 ASTa-酮戊二酸 +天冬氨酸 临床意义: AST在心肌组织含量较高,心肌 梗死患者血清AST可升高。
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3、特点 *只有氨基的转移,没有游离氨的生成
* 催化的反应可逆
4、生理意义 是体内合成非必需氨基酸的重要途径
接受氨基的a-酮酸主要有
a-酮戊二酸 草酰乙酸 丙酮酸
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氨基酸与脱氨基后对应的a-酮酸
丙氨酸
CH3 H C NH2
COOH
COOH CH2
天冬氨酸 H C NH2
COOH
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