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第07章氨基酸.ppt

第07章氨基酸

mofei2046
2008-08-24 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《第07章氨基酸ppt》,可适用于自然科学领域

氨基酸代谢MetabolismofAminoAcids氨基酸代谢MetabolismofAminoAcids第七章蛋白质的营养作用NutritionalFunctionofProtein蛋白质的营养作用NutritionalFunctionofProtein第一节一、蛋白质营养的重要性维持细胞、组织的生长、更新和修补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。氧化供能人体每日能量由蛋白质提供。二、蛋白质需要量和营养价值氮平衡(nitrogenbalance)摄入食物的含氮量与排泄物(尿与粪)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慨况。生理需要量成人每日最低蛋白质需要量为~g我国营养学会推荐成人每日蛋白质需要量为g。蛋白质的营养价值其余种氨基酸体内可以合成称非必需氨基酸。②蛋白质的营养价值(nutritionvalue)蛋白质的营养价值取决于必需氨基酸的数量、种类、量质比。③蛋白质的互补作用指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。第二节蛋白质的消化、吸收和腐败第二节蛋白质的消化、吸收和腐败Digestion,AbsorptionandPutrefactionofProteins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~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。(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。酶原激活的意义蛋白水解酶作用示意图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(一)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载体碱性氨基酸载体酸性氨基酸载体亚氨基酸与甘氨酸载体(二)γ谷氨酰基循环对氨基酸的转运作用γ谷氨酰基循环(γglutamylcycle)过程:谷胱甘肽对氨基酸的转运谷胱甘肽再合成细胞外γ谷氨酰基转移酶细胞膜谷胱甘肽GSH细胞内γ谷氨酰基循环过程目录利用肠粘膜细胞上的二肽或三肽的转运体系此种转运也是耗能的主动吸收过程吸收作用在小肠近端较强(三)肽的吸收三、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起的作用腐败作用的产物大多有害如胺、氨、苯酚、吲哚等也可产生少量的脂肪酸及维生素等可被机体利用的物质。蛋白质的腐败作用(putrefaction)(一)胺类(amines)的生成假神经递质(falseneurotransmitter)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。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。(二)氨的生成降低肠道pHNH转变为NH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第三节氨基酸的一般代谢第三节氨基酸的一般代谢GeneralMetabolismofAminoAcids一、概述蛋白质的半寿期(halflife)蛋白质降低其原浓度一半所需要的时间用t表示蛋白质转换(proteinturnover)真核生物中蛋白质的降解有两条途径不依赖ATP利用组织蛋白酶(cathepsin)降解外源性蛋白、膜蛋白和长寿命的细胞内蛋白②依赖泛素(ubiquitin)的降解过程①溶酶体内降解过程依赖ATP降解异常蛋白和短寿命蛋白泛素泛素个氨基酸的小分子蛋白(kD)普遍存在于真核生物而得名一级结构高度保守泛素化过程E:泛素活化酶E:泛素携带蛋白E:泛素蛋白连接酶如基因表达、细胞增殖、炎症反应、诱发癌瘤(促进抑癌蛋白P降解)体内蛋白质降解参与多种生理、病理调节作用氨基酸代谢库(metabolicpool)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α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非氧化脱氨基(一)转氨基作用(transamination)定义在转氨酶(transaminase)的作用下某一氨基酸去掉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。反应式大多数氨基酸可参与转氨基作用但赖氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸除外。转氨酶正常人各组织GOT及GPT活性(单位克湿组织)血清转氨酶活性临床上可作为疾病诊断和预后的指标之一。转氨基作用的机制转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛目录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。转氨基作用的生理意义(二)L谷氨酸氧化脱氨基作用存在于肝、脑、肾中辅酶为NAD或NADPGTP、ATP为其抑制剂GDP、ADP为其激活剂催化酶:L谷氨酸脱氢酶L谷氨酸NHα酮戊二酸NAD(P)NAD(P)HHHO(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α氨基生成α酮酸的过程。类型①转氨基偶联氧化脱氨基作用定义②转氨基偶联嘌呤核苷酸循环①转氨基偶联氧化脱氨基作用HONAD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。②转氨基偶联嘌呤核苷酸循环此种方式主要在肌肉组织进行。三、α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α酮酸在体内可通过TAC和氧化磷酸化彻底氧化为HO和CO同时生成ATP。琥珀酰CoA延胡索酸草酰乙酸α酮戊二酸柠檬酸乙酰CoA丙酮酸PEP磷酸丙糖葡萄糖或糖原糖α磷酸甘油脂肪酸脂肪甘油三酯乙酰乙酰CoA酮体COCO氨基酸、糖及脂肪代谢的联系TAC目录第四节氨的代谢第四节氨的代谢MetabolismofAmmonia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。正常人血氨浓度一般不超过μmolL。一、血氨的来源与去路血氨的来源①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②肠道吸收的氨③肾小管上皮细胞分泌的氨主要来自谷氨酰胺血氨的去路①在肝内合成尿素这是最主要的去路②合成非必需氨基酸及其它含氮化合物③合成谷氨酰胺④肾小管泌氨分泌的NH在酸性条件下生成NH随尿排出。二、氨的转运丙氨酸葡萄糖循环(alanineglucosecycle)反应过程丙氨酸葡萄糖肌肉蛋白质氨基酸NH谷氨酸α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α酮戊二酸谷氨酸丙酮酸NH尿素尿素循环糖异生肝丙氨酸葡萄糖循环葡萄糖目录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HansKrebs和KurtHenseleit提出称为鸟氨酸循环(orinithinecycle)又称尿素循环(ureacycle)或KrebsHenseleit循环。氨基甲酰磷酸的合成反应在线粒体中进行反应由氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ(carbamoylphosphatesynthetaseⅠ,CPSⅠ)催化。N乙酰谷氨酸为其激活剂反应消耗分子ATP。瓜氨酸的合成鸟氨酸氨基甲酰转移酶HPO氨基甲酰磷酸由鸟氨酸氨基甲酰转移酶(ornithinecarbamoyltransferase,OCT)催化OCT常与CPSⅠ构成复合体。反应在线粒体中进行瓜氨酸生成后进入胞液。精氨酸的合成反应在胞液中进行。天冬氨酸精氨酸代琥珀酸精氨酸延胡索酸精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸代琥珀酸精氨酸水解生成尿素反应在胞液中进行尿素鸟氨酸精氨酸鸟氨酸循环线粒体胞液目录(三)反应小结原料: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:个ATP个高能磷酸键。(四)尿素生成的调节食物蛋白质的影响高蛋白膳食合成↑低蛋白膳食合成↓CPSⅠ的调节:AGA、精氨酸为其激活剂尿素生成酶系的调节:(五)高氨血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(ammoniapoisoning)。TAC↓脑供能不足脑内α酮戊二酸↓氨中毒的可能机制第五节个别氨基酸的代谢第五节个别氨基酸的代谢MetabolismofIndividualAminoAcids一、氨基酸脱羧基作用脱羧基作用(decarboxylation)(一)γ氨基丁酸(γaminobutyricacid,GABA)GABA是抑制性神经递质对中枢神经有抑制作用。(二)牛磺酸(taurine)牛磺酸是结合胆汁酸的组成成分。(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还可刺激胃蛋白酶及胃酸的分泌。(四)羟色胺(hydroxytryptamine,HT)HT在脑内作为神经递质起抑制作用在外周组织有收缩血管的作用。(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COSAM脱羧酶CO精脒(spermidine)丙胺转移酶'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。二、一碳单位的代谢定义(一)概述某些氨基酸代谢过程中产生的只含有一个碳原子的基团称为一碳单位(onecarbonunit)。种类甲基(methyl)CH甲烯基(methylene)CH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FH的生成FH携带一碳单位的形式(一碳单位通常是结合在FH分子的N、N位上)NCHFHN、NCHFHN、N=CHFHNCHOFHNCH=NHFH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)一碳单位的互相转变NCHOFHN,N=CHFHN,NCHFHNCHFHNCH=NHFHHHONADPHHNADPNADHHNADNH(五)一碳单位的生理功能作为合成嘌呤和嘧啶的原料把氨基酸代谢和核酸代谢联系起来三、含硫氨基酸的代谢胱氨酸甲硫氨酸半胱氨酸(一)甲硫氨酸的代谢甲硫氨酸与转甲基作用腺苷转移酶PPiPi甲硫氨酸ATPS腺苷甲硫氨酸(SAM)甲基转移酶RHRHCH腺苷SAMS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硫氨酸循环(methioninecycle)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FHNCHFHNCHFH转甲基酶(VitB)HO腺苷RHATPPPiPi肌酸的合成肌酸(creatine)和磷酸肌酸(creatinephosphate)是能量储存、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半胱氨酸与胱氨酸的互变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)苯丙氨酸和酪氨酸的代谢此反应为苯丙氨酸的主要代谢途径。儿茶酚胺(catecholamine)与黑色素(melanin)的合成帕金森病(Parkinsondisease)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)。酪氨酸的分解代谢体内代谢尿黑酸的酶先天缺陷时尿黑酸分解受阻可出现尿黑酸症。苯酮酸尿症(phenylkeronuria,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。(二)色氨酸代谢色氨酸五、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NOONADPHHNADP一氧化氮合酶(NOS)精氨酸瓜氨酸一氧化氮目录

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