第七章蛋白质分解代谢第一节蛋白质的营养作用Nutritional Function of Proteins 二、蛋白质的需要量和营养价值人体每日须分解一定量的组织蛋白质，并以含氮终产物的形式排出体外。同时，须从食物中摄取一定量的蛋白质，以维持正常生理活动之需。由于食物中的含氮物主要是蛋白质，故可用氮的摄入量来代表蛋白质的摄入量。体内蛋白质的合成与分解处于动态平衡中，故每日氮的摄入量与排出量也维持着动态平衡，这种动态平衡就称为氮平衡(nitrogen balance) 。1 ．氮总平衡：每日摄入氮量与排出氮量大致相等，表示体内蛋白质的合成量与分解量大致相等，称为氮总平衡。此种情况见于正常成人。2．氮正平衡：每日摄入氮量大于排出氮量，表明体内蛋白质的合成量大于分解量，称为氮正平衡。此种情况见于儿童、孕妇、病后恢复期。3．氮负平衡：每日摄入氮量小于排出氮量，表明体内蛋白质的合成量小于分解量，称为氮负平衡。此种情况见于消耗性疾病患者（结核、肿瘤），饥饿者。根据计算，正常成人每日最低分解约20g 蛋白质。由于食物蛋白质与人体蛋白质组成的差异，故每日食物蛋白质的最低需要量为30~ 50g 。为了长期保持氮总平衡，正常成人每日蛋白质的生理需要量应为80g 。体内不能合成，必须由食物蛋白质供给的氨基酸称为营养必需氨基酸(essential amino acid) 。体内能够自行合成，不必由食物供给的氨基酸就称为非必需氨基酸(non-essential amino acid) 。必需氨基酸（共8种）：赖氨酸（Lys ）色氨酸（Trp ）苯丙氨酸（Phe ）蛋氨酸（Met ）苏氨酸（Thr ）亮氨酸（Leu ）异亮氨酸（Ile ）缬氨酸（Val ）决定食物蛋白质营养价值高低的因素有：①必需氨基酸的含量；②必需氨基酸的种类；③必需氨基酸的比例，即具有与人体需求相符的氨基酸组成。将几种营养价值较低的食物蛋白质混合后食用，以提高其营养价值的作用称为食物蛋白质的互补作用。例如，谷类蛋白质含Lys 较少而Trp 较多，而豆类蛋白质含Trp 较少而Lys 较多，二者混合后食用，即可提高营养价值。第二节蛋白质的消化、吸收与腐败Digestion, Absorption and Putrefaction of proteins 一、蛋白质的消化二、氨基酸的吸收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、蛋白质的腐败作用第三节氨基酸的一般代谢General Metabolism of Amino Acid 一、体内蛋白质的转换更新人体内蛋白质处于不断降解与合成的动态平衡中。成人每天约有1%~2% 的体内蛋白质被降解。（一）体内蛋白质的降解真核细胞中存在两条不同的降解途径：1. 不依赖ATP 的降解途径：在溶酶体内进行，主要降解外源性蛋白质、膜蛋白和长寿命的胞内蛋白质。在胞液中进行，主要降解异常蛋白质和短寿命的蛋白质。需ATP 和泛素参与。泛素(ubiquitin) 是一种小分子蛋白质，普遍存在于真核细胞中。⑴蛋白质的泛素化(ubiquitination) ：泛素与被降解的蛋白质形成共价连接，从而使后者活化。蛋白质的泛素化过程⑵蛋白酶体的降解：泛素化的蛋白质与多种蛋白质构成的蛋白酶体结合(proteasome) ，使蛋白质降解。一、氨基酸的脱氨基作用转氨基氧化脱氨基联合脱氨基非氧化脱氨基（一）转氨基作用（transamination ）在转氨酶的作用下，-氨基酸的氨基转移到-酮酸的-碳上，生成相应的氨基酸，而原来的氨基酸则转变成-酮酸。要点：①反应可逆。②体内除Lys 、Pro 和羟脯氨酸外，大多数氨基酸都可进行转氨基作用。③转氨酶均以磷酸吡哆醛为辅酶。磷酸吡哆醛是VB6 的衍生物。反应中起传递氨基的作用。体内重要的转氨酶①丙氨酸氨基转移酶（alanine amino-transferase, ALT 或glutamic pyruvic transaminase, GPT ）：肝中活性最高②天冬氨酸氨基转移酶（aspartate amino-transferase, AST 或glutamic oxalo-acetic transaminase, GOT ）：心肌中活性最高临床意义⑴丙氨酸氨基转移酶（alanine transaminase, ALT ），又称为谷丙转氨酶（GPT ）：ALT 催化丙氨酸与-酮戊二酸之间的氨基移换反应，为可逆反应。ALT 在肝中活性较高，在肝的疾病时，可引起血清中ALT 活性明显升高。⑵天冬氨酸氨基转移酶（aspartate transaminase, AST ），又称为谷草转氨酶（GOT ）：AST 催化天冬氨酸与-酮戊二酸之间的氨基移换反应，为可逆反应。AST 在心肌中活性较高，故在心肌疾患时，血清中AST 活性明显升高。（二）L- 谷氨酸氧化脱氨基作用要点：①反应可逆。②L- 谷氨酸脱氢酶为不需氧脱氢酶，辅酶为NAD+ 或NADP+ 。③此酶分布广泛，但以肝、肾、脑中活性较强。④此酶为别构酶。此反应与能量代谢密切相关。（三）联合脱氨基作用在转氨酶和谷氨酸脱氢酶的联合作用下，使各种氨基酸脱下氨基的过程。它是体内各种氨基酸脱氨基的主要形式。其逆反应也是体内生成非必需氨基酸的途径。（四）嘌呤核苷酸循环肌肉中的脱氨基反应是一种特殊的联合脱氨基作用三、α- 酮酸的代谢生糖氨基酸：在体内能转变成糖的氨基酸。生酮氨基酸：在体内能转变成酮体的氨基酸。有Leu 和Lys 。生糖兼生酮氨基酸：既能转变成糖也能转变成酮体的氨基酸。有Ile 、Phe 、Tyr 、Trp 、Thr 。脱掉氨基后的-酮酸可转变成：第四节氨的代谢Metabolism of Ammonia 氨具有毒性，血氨过高，可引起脑功能紊乱，与肝性脑病的发病有关。正常人血液中氨的浓度很低，一般不超过0.60 mol/L 。体内代谢产氨或经肠道吸收的氨主要在肝合成尿素而解毒。氨的来源去路一、体内氨的来源1. 氨基酸脱氨基作用：是主要来源。还有少量胺的氧化。2. 肠道吸收的氨：4g/ 日①蛋白质的腐败作用②肠道尿素的水解肠道对氨的吸收与肠道pH 有关：3. 肾小管上皮细胞泌氨二、氨的转运氨是有毒物质，血中的NH3 主要是以无毒的Ala 及Gln 两种形式运输的。是肌肉与肝之间氨的转运形式。意义：既使肌肉中的氨以无毒的Ala 形式运到肝，肝又为肌肉提供生成丙酮酸的葡萄糖。（二）谷氨酰胺的运氨作用主要是从脑、肌肉等组织向肝或肾运氨。三、尿素的生成是体内解除氨毒的主要方式。也是体内氨的最主要去路。鸟氨酸循环　　又叫尿素循环或Krebs-Henseleit 循环部位：肝细胞的线粒体和胞液实验根据如下：①大鼠肝切片与NH4+ 保温数小时，NH4+↓，尿素↑；②加入鸟氨酸、瓜氨酸和Arg 后，尿素↑；③上述三种氨基酸结构上彼此相关；④早已证实肝中有精氨酸酶。鸟氨酸循环的详细步骤两步反应均不可逆；氨甲酰磷酸合成酶-Ⅰ(carbamoyl phos-phate synthetaseⅠ，CPS-Ⅰ) 为变构酶，N- 乙酰谷氨酸（N-AGA ）为此酶的变构激活剂；此阶段消耗2个ATP ；2. 胞液内反应步骤总反应式：NH3+CO2+3ATP+Asp+2H2O→尿素+2ADP+2Pi+AMP+PPi+ 延胡索酸鸟氨酸循环要点①尿素分子中的氮，一个来自氨甲酰磷酸（或游离的NH3 ），另一个来自Asp ；②每合成1分子尿素需消耗4个~P ；③循环中消耗的Asp 可通过延胡索酸转变为草酰乙酸，再通过转氨基作用，从其他-氨基酸获得氨基而再生；④精氨酸代琥珀酸合成酶（ASS ）为尿素合成的限速酶。（二）尿素生成的调节（五）高氨血症和氨中毒第五节个别氨基酸代谢Metabolism of Specific Amino Acid 一、氨基酸的脱羧基作用氨基酸脱羧酶的辅酶是磷酸吡哆醛。　胺是体内的生理活性物质，主要在肝中灭活。由Glu 脱羧生成。-氨基丁酸（gamma-aminobutyric acid, GABA ）是一种重要的神经递质，由L- 谷氨酸脱羧而产生。（二）5- 羟色胺（5-HT ）由Trp 羟化后脱羧而成。5- 羟色胺（5-hydroxytryptamine,5-HT ）也是一种重要的神经递质，且具有强烈的缩血管作用。5- 羟色胺的合成原料是色氨酸(tryptophan) 。（三）组胺由His 脱羧生成。组胺(histamine) 由组氨酸脱羧产生，具有促进平滑肌收缩，促进胃酸分泌和强烈的舒血管作用。组胺的释放与过敏反应和应激反应有关。二、一碳单位的代谢某些氨基酸在分解代谢过程中产生的含有一个碳原子的基团，称为一碳单位（one carbon unit ）。一碳单位不能游离存在，常与FH4 结合而转运和参加代谢。体内的一碳单位有：甲基(-CH3) 、甲烯基(-CH2-) 、甲炔基(=CH-) 、甲酰基(-CHO) 和亚氨甲基(-CH=NH) 。（一）一碳单位与四氢叶酸四氢叶酸（FH4 ）是一碳单位的载体，可看作是一碳单位代谢的辅酶。其功能部位是N5 和N10 。2- 氨基-4- 羟基-6- 甲基-5,6,7,8- 四氢蝶呤啶的结构四氢叶酸（FH4 ）（二）一碳单位与氨基酸代谢一碳单位主要来源于Ser 、Gly 、His 、Trp 的分解代谢。（三）一碳单位的相互转变（四）一碳单位的生理功用主要是合成嘌呤和嘧啶的原料。为体内的甲基化反应间接提供甲基。三、含硫氨基酸代谢Met 循环Cys 的代谢（一）Met 的代谢－－Met 循环①SAM 为活性蛋氨酸，SAM 中的甲基为活性甲基。SAM 是体内最重要的甲基供体。②N5-CH3-FH4 是甲基的间接供体。③转甲基酶的辅酶为Vit B12 。四、芳香族氨基酸的代谢芳香族氨基酸包括：Phe 、Tyr 、Trp 。主要在肝脏分解代谢。（一）Phe 的代谢反应不可逆。苯丙氨酸羟化酶为加单氧酶。辅酶为四氢生物蝶呤。Phe 极少转氨基生成苯丙酮酸：苯酮酸尿症：先天缺乏苯丙氨酸羟化酶。（一）苯丙氨酸和酪氨酸的代谢S- 腺苷蛋氨酸循环的反应过程蛋氨酸SAM 蛋氨酰腺苷转移酶ATP PPi + Pi FH4 N5-CH3 FH4 蛋氨酸合成酶（Vit B12 ）甲基受体甲基转移酶甲基受体-CH3 S- 腺苷同型半胱氨酸同型半胱氨酸S- 腺苷同型半胱氨酸裂解酶H2O 腺苷苯丙酮酸尿症PKU 尿黑酸症NH3 苯丙酮酸苯丙氨酸四氢生物蝶呤+ O2 二氢生物蝶呤+ H2O 苯丙氨酸羟化酶酪氨酸NH3 对羟苯丙酮酸O2 CO2 尿黑酸二氢生物蝶呤+ H2O 四氢生物蝶呤+ O2 酪氨酸羟化酶3,4- 二羟苯丙氨酸(多巴) O2 尿黑酸氧化酶苹果酰乙酰乙酸（一）丙氨酸-葡萄糖循环丙氨酸葡萄糖肌肉蛋白质氨基酸NH3 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NH3 尿素尿素循环糖异生肝丙氨酸-葡萄糖循环葡萄糖目录反应过程谷氨酸+ NH3 谷氨酰胺谷氨酰胺合成酶ATP ADP+Pi 谷氨酰胺酶在脑、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。生理意义谷氨酰胺是氨的解毒产物，也是氨的储存及运输形式。1. 线粒体内的反应步骤精氨酸的合成。精氨酸代琥珀酸合成酶ATP AMP+PPi H2O Mg2+ + 天冬氨酸精氨酸代琥珀酸（限速酶）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