蛋白质的酶促降解

第八章蛋白质的酶促降解

生物体内的各种蛋白质经常处于动态更新之中，蛋白质的更新包括蛋白质的分解代谢和蛋白质的合成代谢；前者是指蛋白质分解为氨基酸及氨基酸继续分解为含氮的代谢产物、二氧化碳和水并释放出能量的过程。构成蛋白质的氨基酸共有20种，其共同点是均含氨基和羧基，不同点是它们的碳骨架各不相同，因此，脱去氨基后各个氨基酸的碳骨架的分解途径有所不同，这就是个别氨基酸的代谢，也可称之为氨基酸的特殊代谢。以上这些内容均属蛋白质分解代谢的范畴，并且由于这一过程是以氨基酸代谢为中心，故称为蛋白质分解和氨基酸代谢。这是本章的中心内容。此外，蛋白质的营养问题与饮食卫生和临床实践关系密切，亦在本章讨论。

第一节蛋白质的生理功能和营养作用

一、蛋白质和氨基酸的主要生理功能

维持组织的生长、更新和修补，此功能为蛋白质所特有，不能由糖或脂类代替。产生一些生理活性物质，包括胺类、神经递质、激素、嘌呤、嘧啶等。某些蛋白质具有特殊的生理功能，如血红蛋白运输氧，血浆中多种凝血因子参加血液凝固，肌肉中的肌动球蛋白与肌肉收缩有关。此外，酶、抗体、受体都是蛋白质。供给能量，每克蛋白质在体内氧化分解产生17．19kJ(4．1千卡)的能量，蛋白质的这种生理功能可由糖及脂类代替。一般情况下，蛋白质供给的能量占食物总供热量的10％～15％。

二、氮平衡（nitrogen balance）和蛋白质的需要量

体内蛋白质的代谢情况可以根据该实验来评价。蛋白质中氮的平均含量为16%, 食物中的含氮物质主要是蛋白质。故通过测定食物中氮的含量可以推算出其中的蛋白质含量。蛋白质在体内代谢后产生的含氮物质主要经尿、粪、汗排出。因此，测定每天从食物摄入的氮含量和每天排泄物(包括尿、粪、汗等)中的氮含量，可评价蛋白质在体内的代谢情况。

氮的总平衡：摄入氮 = 排出氮，见于正常成人。

氮的正平衡：摄入氮 > 排出氮，表示体内蛋白质的合成大于蛋白质的分解，见于儿童、孕妇及病后恢复期。

氮的负平衡：摄入氮 < 排出氮，常见于蛋白质摄入量不能满足需要时，如长期饥饿、消耗性疾病等。

我国营养学会推荐的蛋白质营养标准成年人为70g／d，相当于每天1～1.2g／kg 体重。婴幼儿与儿童因生长发育需要，应增至每天2～4g／kg体重。

三、必需氨基酸(essential amino acids)与蛋白质的生理价值

必需氨基酸是指体内需要，但人体本身不能合成或合成速度不足以满足需要，必须由食物蛋白质提供的氨基酸，共有8种：赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、甲硫(蛋)氨酸、苏氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸。此外，组氨酸和精氨酸在婴幼儿和儿童时期因其体内合成量常不能满足生长发育的需要，也必须由食物提供，可称为半必需氨基酸。

非必需氨基酸(non-essential amino acids)是指体内需要，而人体本身可以合成，不必由食物供给的氨基酸，除上述8种必需氨基酸以外的其它组成蛋白质的氨基酸均为非必需氨基酸。

摄入细胞内的氨基酸不可能全部用于合成蛋白质，这是因为食物蛋白质中所含的各种氨基酸在其含量的比例方面与机体本身的蛋白质存在着差异。因此，总有一部分氨基酸不被用来合成机体蛋白质，最后在体内分解。这样，不同的食物蛋白质的利用率就存在差别。利用率愈高的蛋白质对人体的营养价值愈高。衡量某种蛋白质的营养价值的高低，或者说在体内的利用率的高低，最常用的一个指标是“生理价值”。可用正在生长期的幼小动物做实验，测定其体内氮的保留量和吸收量以求得某食物蛋白质的生理价值。

(氮的吸收量 = 食入氮食入氮 - 粪中氮 - 尿中氮)

从食物蛋白质的氨基酸组成来讲，若所含必需氨基酸的种类和数量与人体蛋白质相接近，则易于被机体利用，也就是说氮的保留量高，因此其生理价值亦高。一般讲，动物蛋白质的生理价值较植物蛋白质高。

四、蛋白质的互补作用

若将几种生理价值较低的蛋白质混合食用，可使其所含必需氨基酸成分相互

补充，于是生理价值得以提高。这对增进膳食中蛋白质的营养效果是一个很好的措施。

五、临床上静脉补液用的氨基酸制剂

临床上在治疗因各种原因如烧伤、摄食困难、严重腹泻或外科手术等引起的低蛋白质血症时，常可经静脉补充氨基酸制剂。例如14氨基酸-800，其含有8种必需氨基酸及组、精、甘、丙、丝、脯等共14种氨基酸，总量为8.0g／100ml，其中芳香族氨基酸含量极低，适用于肝硬化等；6氨基酸-520含较高浓度的支链氨基酸(亮、异亮、缬)和鸟氨酸循环(尿素合成)中的氨基酸包括鸟、谷、天冬等共6种，总量5.2g／100m1，适用于重症肝炎等。

第二节蛋白质的消化、吸收与腐败

一、消化

蛋白质的消化部位是胃和小肠(主要在小肠)，受多种蛋白水解酶的催化而水解成氨基酸和少量小肽，然后再吸收。

胃蛋白酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶和弹性蛋白酶都是内肽酶，亦即水解肽链内部的肽键；而羧基肽酶A、B和氨基肽酶是外肽酶，其作用是从肽链的最外端开始，前者从C端开始，后者从N端开始。胃蛋白酶的最适pH在1．5～2．5，适于胃内环境，其活性中心含天冬氨酸，属天冬氨酸蛋白酶类。胰蛋白酶、糜蛋白酶和弹性蛋白酶的最适pH在7．0左右，适于小肠环境，其活性中心含丝氨酸，属丝氨酸蛋白酶类。

二、吸收

蛋白质消化的终产物为氨基酸和小肽(主要为二肽、三肽)，可被小肠粘膜所吸收。但小肽吸收进入小肠粘膜细胞后，即被胞质中的肽酶(二肽酶、三肽酶)水解成游离氨基酸，然后离开细胞进入血循环，因此门静脉血中几乎找不到小肽。

氨基酸的吸收机制：

1、通过耗能需Na+的主动转运吸收

肠黏膜上皮细胞的黏膜面的细胞膜上有若干种特殊的运载蛋白(载体)，能与某些氨基酸和Na+在不同位置上同时结合，结合后可使运载蛋白的构象发生改变，从而把膜外(肠腔内)氨基酸和Na+都转运入肠黏膜上皮细胞内。Na+则被钠泵打出至胞外，造成黏膜面内外的Na+梯度，有利于肠腔中的Na+继续通过运载蛋白进入