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第七章.氨基酸代谢

依赖ATP 降解异常蛋白和短寿命蛋白
泛素:
76个氨基酸的小分子蛋白 (8.5KD) 普遍存在于真核生物而得名 以及结构 高度保守 泛素介导的蛋白质降解过程 : 1、泛素化:泛素与选择性被降介蛋白以共价键连接,使其 激活。
2、蛋白酶体对蛋白质的降介: 蛋白酶体由多种蛋白水解酶组成,分子量大约1000kD。 由ATP供能的情况下,被降解的蛋白质与泛素结合后被其降 解。这种方式与酶的选择性降解有关。 体内蛋白质降介参与多种生理、病理调节作用: 如:基因表达、细胞增殖、炎症反应、诱发癌瘤(促进 抑癌蛋白P53基因的降介)。 (三)氨基酸代谢库(池): 人体内有许多游离存在的氨基酸包括分布在血液中和 组织中的氨基酸,如果人为地将这些氨基酸视为一个整体, 亦称之为氨基酸代谢库(池)。
(一)氮平衡 摄入食物的含氮量与排泄物中氮含量之间的关 系。
摄入氮 = 排出氮 ………氮的总平衡 摄入氮>排出氮 ………氮的正平衡 摄入氮< 排出氮 ………氮的负平衡
(二)蛋白质的需要量
根据测定: 体重60公斤的正常人在不摄入蛋白质的情况 下,每天排出的氮量约3.18克,相当于20克蛋白质。说明在不 进食的情况下,体内每天照样有20克蛋白质被分解。因此,成 人每天至少要摄 入30- 45克蛋白质才能保证其氮的总平衡。我 国营养学会推荐成人每天应摄入80克蛋白质。
γ-谷 氨酰基 转移酶
半胱氨酸
5-氧脯氨酸
谷胱甘肽
甘氨酸
合成酶 谷氨酸
γ-谷氨酰半胱氨酸
三、蛋白质的腐败作用
定义: 大肠下端细菌(大肠杆菌)对未被消化吸收的蛋白质及 其消化产物的作用过程称为蛋白质的腐败作用。
腐败作用的化学反应主要有:
(1) 脱羧基作用: 分解 蛋白质 氨基酸 CO2 脱羧基作用 胺类 组胺 尸胺 色胺
第四节
氨的代谢
1、氨的来源和去路
氨基酸分解代谢产生的氨 肠道吸收的氨 肾脏中产生的氨
在肝脏合成尿素 合成谷氨酰胺储存
血 氨 <0.1mg%
使α –酮酸氨基化合成非必 需氨基酸 肾脏排氨:NH3+H+ NH4+ 排出
胺类的氧化分解
2、氨的转运 (1)葡萄糖—丙氨酸循环:将肌肉的氨向肝脏转运
肌肉
谷氨酰胺的作用 是氨的运输形式,也是氨的储存形式 是脑中解氨毒的有效方式 也是蛋白质合成的原料之一 其酰胺氮还参与嘌呤、嘧啶的合成
3、尿素的生成: 生成的部位:肝脏 动物实验发现:切肝保肾:血、尿中尿素 切肾保肝:血中尿素 肝、肾全切:血中尿素持续较低,血氨 尿素合成反应系统中需要: NH3 CO2 要消耗 ATP 还涉及到6种氨基酸及其衍生物,包括:天冬氨酸、精氨酸、 瓜氨酸、精氨酸代琥珀酸,N-乙酰谷氨酸(酶的激活剂) , 血氨
精氨酸代琥珀酸
NH2 精氨酸代琥珀酸裂解酶 C=NH
COOH CH
NH CH (CH2)3 HC-NH2 COOH 精氨酸 + HOOC 延胡索酸
(4)尿素的生成:在胞液中进行
NH2 C=NH NH (CH2)3 CH-NH2 COOH 精氨酸 +H2O 精氨酸酶 NH2 尿素 NH2 C=O + NH2 (CH2)3 CH=NH2 COOH 鸟氨酸
鸟氨酸循环的反应过程: 分为四步: (1)氨基甲酰磷酸的合成:在线粒体进行
别构酶 O 氨基甲酰磷酸合成酶I CO2+NH3+H2O+2ATP N-乙酰谷氨酸,Mg2+ H2N-C-O~PO3-2+2ADP+Pi 氨基甲酰磷酸
(2)瓜氨酸的合成:在线粒体进行
NH2 (CH2)3 H-C-NH2 COOH 鸟氨酸 + NH2 C=O O~PO3-2 氨基甲酰磷酸 鸟氨酸氨基甲酰转移酶 NH (CH2)3 H-C-NH2 COOH 瓜氨酸 + H2PO4 NH2 C=O
3、联合脱氨基作用:
是氨基酸脱氨基作用中最重要的一种方式
(1)转氨酶与L-谷氨酸脱氢酶协同作用: 存在于:肝、肾等组织
COOH R H2N-C-H COOH 氨基酸 转氨酶 R C=O COOH α –酮酸 COOH CH2 CH2 H2N-C-H COOH 谷氨酸 H2O+NAD+ CH2 CH2 C=O COOH a-酮戊二酸 NH3+NADH+H+ 氨
L-谷氨酸脱氢酶催化的反应:
COOH CH 2 CH2 HC-NH2 COOH L-谷氨酸 GTP ATP ADP + GDP COOH CH2 CH2 C=NH NAD+ NADH+H+ COOH 亚谷氨酸 H 2O NH3 COOH a-酮戊二酸 自发地进行 COOH CH2 CH2 C=O
L-谷氨酸脱氢酶
(3)GPT GOT 的分布及意义:
分布特点:广泛分布在血液及各组织细胞内 GPT:在肝细胞内活性最高:44000U 在血清中活性最低:16U GOT:在心肌细胞内活性最高:156000U 在血清中活性最低:20U 意义:测定血清GPT GOT活性可以作为疾病的诊断和 预后的指标之一。 (4)转氨酶的辅酶磷酸吡哆醛的作用: α –氨基酸 α –酮酸 磷酸吡哆醛 磷酸吡哆胺 谷氨酸 α –酮戊二酸
从胃开始,主要在小肠
蛋白质
肠液中酶原的激活:
二、氨基酸的吸类 酸性氨基酸载体 碱性氨基酸载体 亚氨基酸载体与甘氨酸载体
Amino acid
Amino acid
2、γ-谷氨酰基循环
细胞外
细胞内
γ-谷氨酰氨基酸
细胞膜
γ-谷氨酰基 环化转移酶
氨基酸
半胱氨酰甘氨酸 氨基酸
血液
肝脏
蛋白质
葡萄糖
葡萄糖
葡萄糖
尿素
氨基酸
血液 循环
NH3 丙酮酸 谷氨酸
谷氨酸
丙酮酸
a-酮戊 二酸
丙氨酸
丙氨酸
丙氨酸
a-酮戊二酸
葡萄糖-丙氨酸循环
(2)谷氨酰胺的运氨作用:将脑、肌肉的氨转运到肝、肾等组织。
COOH (CH2) CHNH2 COOH L-谷氨酸 NH3 肝、肾 脑、肌肉 NH3+ATP ADP+Pi 谷氨酰胺合成酶 谷氨酰胺酶 H2O CONH2 (CH2)2 CHNH2 COOH 谷氨酰胺 入血 肝、肾
激活 精氨酸 乙酰谷氨酸合成酶 合成 N-乙酰谷氨酸 别构激活 氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ 尿素合成
(2)膳食的影响: 高蛋白膳食后尿素合成速度加快。 低蛋白膳食后尿素合成速度减慢。 长期饥饿,组织蛋白质分解加强,尿素合成相应增加。 (3)尿素循环有赖于三羧酸循环的正常进行而运行。
(3)精氨酸的合成:在胞液中进行
NH2 C=O NH (CH2)3 H-C-NH2 COOH + COOH Mg2+ H2N-C-H CH2 COOH 天冬氨酸
精氨酸代琥珀酸合成酶 NH
NH2
COOH
C=N—C—H CH2
ATP AMP+Pi H2O
(CH2)3 COOH NC-NH2 COOH
瓜氨酸
2、转氨基作用(Transamination)
(1)定义:α –氨基酸的氨基在转氨酶的催化下可转移到 α –酮酸的酮基位置上,从而生成与此相应的α –氨基酸,同时, 原来的α –氨基酸则转变成相应的α –酮酸。
用N15标记的氨基酸进行示踪实验证明:除赖氨酸、脯氨 酸、羟脯氨酸外,其余氨基酸均可通过其特有的转氨酶进行转氨 基作用,其中最重要的是谷丙转氨酶(glutamic pyruvic, transaminase , GPT)和 谷草转氨酶(glutaminc oxaloacetic transaminase GOT) (2)GPT 、 GOT 催化的转氨基反应 GPT 谷氨酸 + 丙酮酸 GOT 谷氨酸 +草酰乙酸 a-酮戊二酸 + 天冬氨酸 a-酮戊二酸 + 丙氨酸
1、氧化脱氨基作用:
脱氨基反应中既有脱氢氧化又有 脱氨基的反应。催化氨基酸的氧化脱氨基作用的酶主要有:
L-氨基酸氧化酶 分布不广 特异性不高 反应需在PH10条件 下进行 D-氨基酸氧化酶 活性高 特异性不高 (体内 D-氨基酸少) L-谷氨酸脱氢酶 分布广泛(肝、肾、脑) 特异性高 需NAD+或NADP+为辅酶 亚基 MW:56000 (6个相同亚基)
二、蛋白质的营养价值
1、必需氨基酸与非必须氨基酸 必需氨基酸:体内需要但不能自身合成,必需 由食物提供的氨基酸。包括:Val、Leu、Thr、Ile、 Lys、Trp、Phe、Met
非必需氨基酸:机体可以自身合成的12种氨基酸。 2、蛋白质的营养价值的决定因素:
蛋白质营养价值的高低,决定于其中必需氨基酸的种类和 数量。若食物中必需氨基酸种类齐全,比例又与人体组织蛋白质 接近、利用率又高,其营养价值就高,否则相反。
第三节 一、概述
氨基酸的一般代谢
(一)蛋白质的半寿期 蛋白质降低其原浓度的一半说需要的时间,用t 1/2表示。 (二)蛋白质的转换 酶蛋白的降解方式 : 已知酶蛋白的降解方式有两种 1)通过溶酶体中蛋白水解酶的降解作用: 不依赖ATP 利用组织蛋白酶讲解外源蛋白、膜蛋白和长寿命的细胞 内蛋白
2)依赖泛素的降过程:
谷氨酸脱氢酶
(2)嘌呤核苷酸循环的联合脱氨基作用: 存在于:骨骼肌、心肌、脑等组织
氨基酸
a-酮戊二酸
天冬氨酸 次黄嘌呤核苷酸
腺苷酸脱 氨酶
a-酮酸
L-谷氨酸 腺苷酸代琥珀酸 苹果酸 草酰乙酸 延胡索酸 腺嘌呤核苷酸
(二)α –酮酸的代谢
1、经氨基化生成非必需氨基酸: 2、转变成糖和脂: 经糖异生途径转变成葡萄糖 (生糖氨基酸) 氨基酸 α –酮酸 转变成乙酰CoA后再生成酮体或脂肪 (生酮氨基酸) NH2 既能转变成葡萄糖也能转变成酮体 (生糖兼生酮氨基酸) 3、 氧化供能 脱氨基作用产生的α –酮酸均可进入三羧酸循环彻底氧化 成CO2和H2O,同时释放出能量,可见,氨基酸也是一类能源 物质,但是,正常情况下蛋白质分解产生的氨基酸不是主要供 能物质。
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