1、项目七蛋白质分解代谢,孙厚良重庆三峡医药高专,你知道吗？,氨基酸制剂有何价值？哪些情况可补充氨基酸制剂？肝与氨基酸的代谢有关吗？肝功能不全患者可否大剂量补充蛋白质（或氨基酸），为什么？氨基酸代谢相关指标可否反应肝功能？,项目内容,蛋白质的营养作用蛋白质的消化、吸收与腐败氨基酸的一般代谢个别氨基酸的代谢,项目目标,知识要求：1.掌握蛋白质的生理功能、营养必需氨基酸及蛋白质的互补作用，氨基酸的脱氨基作用、氨的代谢。2.熟悉-酮酸的代谢、个别氨基酸的代谢、一碳单位。3.了解蛋白质的肠道腐败、三大营养物在体内的相互联系。技能要求：学会血氨的测定原理与方法。素质要求：能运用所学知识理解和解释肝性脑病等临
2、床相关疾病。,蛋白质的营养作用,任务一,一、 蛋白质的生理功能,1. 维持组织细胞的生长、更新和修补,2. 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。,氮平衡=,食物摄入氮-(尿氮+粪氮),可反映体内蛋白质合成与分解的动态关系,（一）氮平衡,二、蛋白质的需要量,*总氮平衡：摄入氮=排出氮（蛋白质分解与合成处于平衡）如成人,*正氮平衡：摄入氮排出氮（蛋白质合成量多于分解量）如儿童、孕妇,*负氮平衡：摄入氮排出氮 （蛋白质分解量多于合成量）如饥饿、消耗性疾病,（二）蛋白质的需要量,成人
3、每日最低蛋白质需要量为3050g。我国营养学会推荐成人每日蛋白质需要量为80g。,蛋白质的营养价值取决于其含必需氨基酸种类及含量的多少,必需氨基酸：机体不能合成的氨基酸，必需从食物中摄取，有八种：缬、异亮、亮、苯丙、蛋、色、苏氨酸、赖 “借一两本淡色书来”,非必需氨基酸：体内可合成的氨基酸,半必需氨基酸：婴幼儿时期合成量不能满足需要，有两种：组氨酸和精氨酸。,三、 蛋白质的营养价值,蛋白质的互补作用,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。,蛋白质的营养价值,蛋白质的营养价值取决于必需氨基酸的数量、种类、质量比。,谷类蛋白质含赖氨酸较少而含色氨酸较多 豆类蛋
4、白质含赖氨酸较多而含色氨酸较少,任务二 蛋白质的消化、吸收与腐败,一、 蛋白质的消化,蛋白质消化的生理意义,由大分子转变为小分子，便于吸收。消除种属特异性和抗原性，防止过敏、毒性反应。,消化过程,（一）胃中的消化作用,胃蛋白酶的最适pH为1.52.5，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。,什么是酶原的激活?,（二）小肠中的消化小肠是蛋白质消化的主要部位。,内肽酶(endopeptidase)水解蛋白质肽链内部的一些肽键，如胰蛋白酶、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。,肠液中酶原的激
5、活,可保护胰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。酶原还可视为酶的贮存形式。,酶原激活的意义,氨基酸 +,蛋白水解酶作用示意图,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。,二、氨基酸的吸收,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,氨基酸进入组织细胞的需钠主动转运机制,ADP+Pi,ATP,K+,K+,Na+,Na+,外,膜,内,三、 蛋白质的腐败作用,肠道细菌对未被消化和吸收的蛋白质及其消化产物所
6、起的作用,腐败作用的产物大多有害，如胺、氨、苯酚、吲哚、硫化氨、粪臭素以及亚硝胺等有毒物质。人体长期吸收这些毒素，就会加速衰老，诱发癌症，引起胆固醇升高、动脉硬化、高血压、肝脏障碍等疾病。,蛋白质的腐败作用(putrefaction not “corruption”),（一）胺类(amines)的生成,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。,-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。(可能与肝昏迷的机制有关),（二） 氨的生成,
7、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。,（三）其它有害物质的生成,大部分随粪便排除体外,少量吸收经肝解毒.,任务三氨基酸的一般代谢,General Metabolism of Amino Acids,氨基酸代谢库(metabolic pool),食物蛋白经消化吸收的氨基酸（外源性氨基酸）与体内组织蛋白降解产生的氨基酸（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。,氨基酸代谢库,氨基酸代谢概况,目 录,二、 氨基酸的脱氨基作用,定义指氨基酸脱去氨基生成相应-酮酸的过程。,脱氨基方式,氧化脱氨基转氨基作用联合脱氨基,氨基酸氧化脱
8、氨的主要酶：,* L-氨基酸氧化酶（活性低，分布于肝及肾脏，辅基为FMN）,* D-氨基酸氧化酶（活性强，但体内D-氨基酸少，辅基为FAD）,* L-谷氨酸脱氢酶 活性强，分布于肝、肾及脑组织 为变构酶，受ATP、ADP等调节， 辅酶为NAD+或NADP+ 专一性强，只作用于谷氨酸，催化 的反应可逆,（一）氧化脱氨基作用,+ NH3,-酮戊二酸,L-谷氨酸脱氢酶,（二）转氨基作用(transamination),1. 定义在转氨酶(transaminase)的作用下，某一氨基酸去掉-氨基生成相应的-酮酸，而另一种-酮酸得到此氨基生成相应的氨基酸的过程。,2. 反应式,大多数氨基酸可参与转氨基作
9、用，但赖氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸除外.该反应平衡常数近1,因此转氨基作用既是氨基酸的分解也是非必需氨基酸的合成途径.,3、转氨酶（其辅酶为磷酸吡哆醛）,*丙氨酸氨基转移酶（ALT）,又称谷丙转氨酶（GPT）,临床意义：急性肝炎患者血清ALT升高,*天冬氨酸氨基转移酶（AST）又称谷草转氨酶(GOT),临床意义：心肌梗患者血清AST升高,4. 转氨基作用的机制,转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛 维生素?,正常人各组织GOT及GPT活性 (单位/克湿组织),接受氨基的主要酮酸有：,转氨基作用特点：,* 只有氨基的转移，没有氨的生成,* 催化的反应可逆,* 其辅酶都是磷酸吡哆醛,*丙酮酸 *-酮戊二酸 *草酰
10、乙酸,转氨基作用不仅是体内多数氨基酸脱氨基的重要方式，也是机体合成非必需氨基酸的重要途径。,通过此种方式并未产生游离的氨!,5. 转氨基作用的生理意义,（三）联合脱氨基作用,两种脱氨基方式的联合作用，使氨基酸脱下-氨基生成-酮酸的过程。,2. 类型, 转氨基偶联氧化脱氨基作用,1. 定义, 转氨基偶联嘌呤核苷酸循环, 转氨基偶联氧化脱氨基作用,H2O+NAD+,转氨酶,此种方式既是氨基酸脱氨基的主要方式，也是体内合成非必需氨基酸的主要方式。主要在肝、肾组织进行。, 转氨基偶联嘌呤核苷酸循环,苹果酸,腺苷酸代琥珀酸,次黄嘌呤 核苷酸 (IMP),腺苷酸代琥珀酸合成酶,此种方式主要在肌肉组织进行。
11、,50% NH3 in brain,三、-酮酸的代谢,（一）经氨基化生成非必需氨基酸,（二）转变成糖及脂类,（三）氧化供能,-酮酸在体内可通过TAC 和氧化磷酸化彻底氧化为H2O和CO2，同时生成ATP。,氨是机体正常代谢产物，具有毒性。体内的氨主要在肝合成尿素(urea)而解毒。 （门静脉血氨浓度比较高）正常人血氨浓度一般不超过 0.6mol/L。,四、氨 的 代 谢,一、血氨的来源与去路,1. 血氨的来源, 组织分解：氨基酸脱氨基作用产生的氨是血氨主要来源, 胺类的分解也可以产生氨, 肠道吸收：肠道吸收的氨, 肾脏泌氨：肾小管上皮细胞分泌的氨主要来自谷氨酰胺,2. 血氨的去路, 在肝内合成
12、尿素，这是最主要的去路, 合成非必需氨基酸及其它含氮化合物, 合成谷氨酰胺, 肾小管泌氨,分泌的NH3在酸性条件下生成NH4+，随尿排出。,二、氨的转运,1. 丙氨酸-葡萄糖循环(alanine-glucose cycle),反应过程,丙氨酸,葡萄糖,肌肉蛋白质,氨基酸,NH3,谷氨酸,-酮戊 二酸,丙酮酸,糖酵解途径,肌肉,丙氨酸,血液,丙氨酸,葡萄糖,-酮戊二酸,谷氨酸,丙酮酸,NH3,尿素,尿素循环,糖异生,肝,丙氨酸-葡萄糖循环,葡萄糖,目 录,2. 谷氨酰胺的运氨作用,反应过程,在脑、肌肉合成谷氨酰胺，运输到肝和肾后再分解为氨和谷氨酸，从而进行解毒。,三、尿素的生成,（一）生成部位主
13、要在肝细胞的线粒体及胞液中。,（二）生成过程,尿素生成的过程由Hans Krebs 和Kurt Henseleit 提出，称为鸟氨酸循环(orinithine cycle)，又称尿素循环(urea cycle)或Krebs- Henseleit循环。,瓜氨酸,2分子氨与1分子CO2结合生成1分子尿素及1分子水,鸟氨酸循环,线粒体,胞 液,目 录,（三）反应小结,原料：2 分子氨，一个来自于游离氨，另一个来自天冬氨酸。过程：先在线粒体中进行，再在胞液中进行。耗能：3 个ATP，4 个高能磷酸键。,限速酶：精氨酸代琥珀酸合成酶,（四）生理意义： 体内氨的主要去路, 解氨毒的重要途径。,（五）高氨血
14、症和氨中毒,血氨浓度升高称高氨血症 ( hyperammonemia)，常见于肝功能严重损伤时，尿素合成酶的遗传缺陷也可导致高氨血症。,高氨血症时可引起脑功能障碍，称氨中毒(ammonia poisoning)。,肝昏迷,TAC ,脑供能不足,脑内 -酮戊二酸,氨中毒的可能机制I-肝性脑病（肝昏迷）,脑内渗透压增大,氨中毒的可能机制 II,脑水肿,降血氨药,鸟氨酸-酮戊二酸鸟氨酸门冬氨酸,任务四 个别氨基酸的代谢,Metabolism of Individual Amino Acids,一、氨基酸脱羧基作用,脱羧基作用(decarboxylation),（一）-氨基丁酸 (-aminobuty
15、ric acid, GABA),GABA是抑制性神经递质，对中枢神经有抑制作用。保健品-新资源食品,（二）牛磺酸(taurine),牛磺酸是结合胆汁酸的组成成分。,促进婴幼儿脑组织和智力发育提高神经传导和视觉机能防止心血管病影响脂类的吸收改善内分泌状态，增强人体免疫 影响糖代谢,（三）组胺 (histamine),组胺是强烈的血管舒张剂，可增加毛细血管的通透性，创伤性休克，过敏反应等可出现。组胺还可刺激胃蛋白酶及胃酸的分泌，常做为诱导胃活动研究的诱导剂。,过敏反应,抗组胺药,（四）5-羟色胺 (5-hydroxytryptamine, 5-HT),5-HT在脑内作为抑制性神经递质，主要分布于松
16、果体和下丘脑，可能参与痛觉、睡眠和体温等生理功能的调节。在外周组织有收缩血管的作用、平滑肌收缩刺激剂。,（五）多胺(polyamines),鸟氨酸,腐胺,S-腺苷甲硫氨酸 (SAM ),脱羧基SAM,鸟氨酸脱羧酶,CO2,SAM脱羧酶,CO2,精脒 (spermidine),丙胺转移酶,5-甲基-硫-腺苷,精胺 (spermine),多胺是调节细胞生长的重要物质。在生长旺盛的组织（如胚胎、再生肝、肿瘤组织）含量较高，其限速酶鸟氨酸脱羧酶活性较强。癌症病人观测病情指标之一。,二、一碳单位的代谢,定义,（一）概述,某些氨基酸（甘氨酸、丝氨酸、蛋氨酸、组氨酸）代谢过程中产生的只含有一个碳原子的基团，
17、称为一碳单位(one carbon unit)。,种类,甲基 (methyl),-CH3,甲烯基 (methylene),-CH2-,甲炔基 (methenyl),-CH=,甲酰基 (formyl),-CHO,亚胺甲基 (formimino),-CH=NH,（二）四氢叶酸是一碳单位的载体,FH4的生成,FH4携带一碳单位的形式,（一碳单位通常是结合在FH4分子的N5、N10位上）,N5CH3FH4,N5、N10CH2FH4,N5、N10=CHFH4,N10CHOFH4,N5CH=NHFH4,一碳单位主要来源于氨基酸代谢,（三）一碳单位与氨基酸代谢,（四）一碳单位的生理功能,作为合成嘌呤和嘧啶的
18、原料合成核酸 把氨基酸代谢和核酸代谢联系起来通过S-蛋氨酸向其它化合物提供甲基 应用（抗癌抗菌）：参照核苷酸代谢,三、含硫氨基酸的代谢,胱氨酸,甲硫氨酸（蛋）,半胱氨酸,（一）甲硫氨酸的代谢,1. 甲硫氨酸与转甲基作用,腺苷转移酶,PPi+Pi,+,甲硫氨酸,ATP,S腺苷甲硫氨酸(SAM),甲基转移酶,RH,RHCH3,腺苷,SAM,S腺苷同型半胱氨酸,同型半胱氨酸,SAM为体内甲基的直接供体甲基化是体内重要的代谢反应体内有50多种物质由它提供甲基,甲基化的生理意义：1.基因表达调控的重要机制 例如：甲胎蛋白（AFP)的表达调控胎儿-AFP表达出生后很快就停止表达正常成人血清中无法检测到AF
19、P。AFP和癌变有关系2.转录因子，细胞周期因子等的甲基化可以调节细胞周期和基因表达3.一些化合物的解毒需要经过甲基化的过程。如砷化合物等。,同型半胱氨酸血症：1.概念：血液中同型半胱氨酸超出正常范围（4.5-13.9mol/L)。2.相关疾病：心血管疾病，尤其是冠状动脉粥硬化和心肌梗塞的危险指标，它的浓度升高程度与疾病的危险性成正比。肿瘤： 与肿瘤的形成有关。,3.临床意义：1）引起同型半胱氨酸水平升高的因素a.遗传缺陷：缺少参与HCY新陈代谢的酶基因可导致血液中HCY水平的升高。b.营养不足：由酶作用的HCY新陈代谢需要维生素，来激活酶活性，如叶酸、B12会导致血液中HCY水平的升高c.生
20、理和临床条件：年龄的增长、肾功能障碍、氨甲蝶呤都会导致血液中HCY水平的升高。,2）同型半胱氨酸(tHcy)与疾病a.同型半胱氨酸血症与动脉粥样硬化性血管疾病b.同型半胱氨酸与心血管疾病c.同型半胱氨酸：动脉粥样硬化血管疾病重要的危险因素。,2. 甲硫氨酸循环(methionine cycle),甲硫氨酸,S-腺苷同型 半胱氨酸,S-腺苷甲硫氨酸,同型半胱氨酸,FH4,N5CH3FH4,N5CH3FH4 转甲基酶,(VitB12),H2O,腺苷,RH,ATP,PPi+Pi,胆碱、肌酸、肾上腺素等,3. 肌酸的合成,肌酸(creatine)和磷酸肌酸(creatine phosphate)是能量
21、储存、利用的重要化合物。肝是合成肌酸的主要器官。肌酸以甘氨酸为骨架，由精氨酸提供脒基，SAM提供甲基而合成。肌酸在肌酸激酶的作用下，转变为磷酸肌酸。肌酸和磷酸肌酸代谢的终产物为肌酸酐(creatinine)。,+,目 录,（二）半胱氨酸与胱氨酸的代谢,1. 半胱氨酸与胱氨酸的互变,2,2. 硫酸根的代谢,含硫氨基酸分解可产生硫酸根，半胱氨酸是主要来源。,PAPS为活性硫酸，是体内硫酸基的供体,四、芳香族氨基酸的代谢,(一) 苯丙氨酸和酪氨酸代谢苯丙氨酸 多巴 儿茶酚胺类酪氨酸,酪氨酸酶,黑色素,苯丙酮酸,正常极少堆积：先天痴呆,白化病,苯丙氨酸羟化酶,1. 儿茶酚胺(catecholamine
22、)与黑色素(melanin)的合成,帕金森病(Parkinson disease)患者多巴胺生成减少。在黑色素细胞中，酪氨酸可经酪氨酸酶等催化合成黑色素。人体缺乏酪氨酸酶，黑色素合成障碍，皮肤、毛发等发白，称为白化病(albinism)。,2. 酪氨酸的分解代谢,体内代谢尿黑酸的酶尿黑酸氧化酶先天缺陷时，尿黑酸分解受阻，可出现尿黑酸症。,3. 苯酮酸尿症(phenyl keronuria, PKU),体内苯丙氨酸羟化酶缺陷，苯丙氨酸不能正常转变为酪氨酸，苯丙氨酸经转氨基作用生成苯丙酮酸、苯乙酸等，并从尿中排出的一种遗传代谢病。,苯丙酮尿症,（二）色氨酸代谢,色氨酸,5-羟色胺,一碳单位,丙酮酸
23、 + 乙酰乙酰CoA,维生素 PP,五、支链氨基酸的代谢,支链氨基酸,氨基酸的重要含氮衍生物,目 录,+ NO,+ O2,NADPH+H+ NADP+,一氧化氮合酶（NOS）,精氨酸,瓜氨酸,一氧化氮,目 录,1.蛋白质的营养作用（1）蛋白质的生理功能（2）营养必需氨基酸（3）蛋白质的营养互补作用2.氨基酸的一般代谢（1）氨基酸的脱氨基作用（2）氨的代谢（3）-酮酸的代谢3.个别氨基酸的代谢（1）氨基酸的脱羧基作用（2）一碳单位的概念,小结,1. 体内氨基酸脱氨基的主要方式是( ),A 转氨基B 联合脱氨基C 氧化脱氨基D 非氧化脱氨基E 脱水脱氨基,考考你,2. 体内氨的主要代谢去路是( )
24、,A 合成尿素B 生成谷氨酰胺C 合成非必需氨基酸D 渗入肠道E 肾泌氨排出,3. 关于胃蛋白酶,不正确的是( ),A 以酶原的方式分泌B 由胃粘膜主细胞产生C 可由盐酸激活D 属于外肽酶E 具凝乳作用,4. 关于一碳单位代谢描述错误的是( ),A 一碳单位不能游离存在B 四氢叶酸是一碳单位代谢辅酶C N5-CH3-FH4是直接的甲基供体D 组氨酸代谢可产生亚氨甲基E 甘氨酸代谢克产生甲烯基,5. 氨基酸脱羧的产物是( ),A 氨和二氧化碳B 胺和二氧化碳C -酮酸和胺D -酮酸和氨E 草酰乙酸和氨,6. 哪种物质缺乏会引起白化病?,A 苯丙氨酸羟化酶B 酪氨酸转氨酶C 酪氨酸酶D 酪氨酸脱羧
25、酶E 酪氨酸羟化酶,7. 血氨升高的主要原因是( ),A 体内氨基酸分解增加B 食物蛋白质摄入过多C 肠道氨吸收增加D 肝功能障碍E 肾功能障碍,8. 氨基酸彻底分解的产物是( ),A 胺,二氧化碳B 二氧化碳,水,尿素C 尿酸D 氨,二氧化碳E 肌酸酐,肌酸,9. 甲基的直接提供体是( ),A S-腺苷甲硫氨酸B 甲硫氨酸C 同型半胱氨酸D 胆碱E N5-CH3-FH4,10. 哪种酶先天缺乏可产生尿黑酸尿症?,A 酪氨酸酶B 尿黑酸氧化酶C 酪氨酸转氨酶D 酪氨酸羟化酶E 苯丙氨酸羟化酶,11. -酮酸的代谢去路有( ),A 可转变为糖B 可转变为脂肪C 生成非必需氨基酸D 氧化生成二氧化碳和水E 生成必需氨基酸,12. 蛋白质消化酶中属内肽酶的有( ),A 胃蛋白酶B 胰蛋白酶C 氨基肽酶D 羧基肽酶E 弹性蛋白酶,13. 可生成或提供一碳单位的氨基酸有( ),A 丝氨酸B 组氨酸C 甘氨酸D 色氨酸E 甲硫氨酸,14.人体内合成尿素的主要脏器是,A.脑B.肌组织C.肾D.肝E.心,答案：D,15.下列氨基酸中能转化生成儿茶酚胺的是,A.天冬氨酸B.色氨酸C.酪氨酸D.脯氨酸E.蛋氨酸,答案：C,
