第八章蛋白质的消化吸收和氨基酸代谢

最细生化期末复习资料，第八章蛋白质的消化吸收和氨基酸代谢知识整理，包括：氨基酸的一般代谢、氨的代谢、个别氨基酸的代谢。

蛋白质的消化吸收和氨基酸代谢

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• 蛋白质的营养价值与消化、吸收
  • 氮平衡
    • 【意义】：描述体内蛋白质分解和合成的代谢情况
  • 蛋白质的营养价值——营养氨基酸
    • 【定义】蛋白质的营养价值指的是蛋白质在体内的利用率，含必须氨基酸的种类多，比例大，其营养价值越高
    • 【互补作用】
      • 营养价值较低的蛋白质混合食用，使必需氨基酸 互相补充从而提高营养价值。
    • 【营养必须氨基酸】
      • 【定义】体内需要但不能自身合成，需要由食物来提供
      • 【种类】9种：缬氨酸（借）、异亮氨酸（一）、亮氨酸（两）、苯丙 氨酸（本）、甲硫氨酸（蛋）、色氨酸（色）、苏氨酸（书）、 赖氨酸（来）、组氨酸（组）。
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  • 食物蛋白质的消化与吸收
    • 1.蛋白质在胃中被水解成多肽和氨基酸
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    • 2.蛋白质在小肠被水解成寡肽和氨基酸
      • 【酶】内肽酶和外肽酶
      • 蛋白酶原的活化
        • 【酶原激活的意义】
          • • 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。
    • 3.氨基酸和寡肽通过主动转运机制被吸收
    • 4.未消化吸收的蛋白质在结肠下段发生腐败
      • （一）肠道细菌通过脱羧基作用产生胺类
        • • β-羟酪胺和苯乙醇胺与儿茶酚胺类神经递质的结构类似， 称为假神经递质 • 可竞争性地干扰儿茶酚胺的正常功能，阻碍神经冲动传 递，使大脑发生异常抑制
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      • (二）肠道细菌通过脱氨基作用产生氨
        • • 降低肠道pH，NH 3 转变为NH 4 + 以胺盐形式排出， 可减少氨的吸收，这是酸性灌肠的依据
      • (三）腐败作用产生其它有害物质
• 氨基酸的一般代谢
  • （一）组织蛋白质分解产生氨基酸
    • 蛋白质以不同的速率进行降解
      • 【半寿期】蛋白质降低其原浓度一半所需要的时间，用t1/2表示
    • 真核细胞内蛋白质降解有两条重要途径
      • ATP-非依赖途径
        • 【部位】：溶酶体
        • 【特点】 1.不依赖ATP和泛素 2.利用溶酶体中的组织蛋白酶降解外源性蛋白，膜蛋白和长寿蛋白质
      • ATP-依赖途径
        • 【部位】蛋白酶体
        • 【特点】 1.依赖ATP和泛素 2.降解异常蛋白和短寿蛋白质
        • 【过程】
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          • （1）泛素化标记选择性被降解蛋白质（泛素化）
            • 【泛素化】——泛素选择性的与被降解的蛋白质形成共价连接，并使其激活。泛素的这种标记作用称为泛素化。（三种酶参与的反应，需要消耗ATP)
            • 【泛素化过程】
          • （2）蛋白酶体降解泛素化的蛋白质
            • 【蛋白酶体】——26S的蛋白质复合物，由20S的核心颗粒（core particle，CP）和19S的调节颗粒（regulatory particle，RP）组成。
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            • 【降解过程】
  • （二）氨基酸代谢库
    • 【氨基酸代谢库】：食物蛋白质经消化吸收的氨基酸（外源性氨基酸）与体内组织蛋白质降解产生的氨基酸及体内合成的非必需氨基酸（内源性氨基酸）在一起，分布于体内各处参与代谢，称为氨基酸代谢库。
    • 【代谢状况】
  • （三）氨基酸的分解代谢——脱氨基作用
    • 1.氨基酸通过转氨基作用脱去氨基
      • 1. 转氨基作用
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        • 【定义】：在转氨酶的作用下，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。
        • 【2个重要的转氨基反应】
          • 丙氨酸氨基转移酶（ ALT） 又称为谷丙转氨酶（GPT）
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          • 天冬氨酸氨基转移酶（AST） 又称为谷草转氨酶（GOT）
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      • 2.各种转氨酶都具有相同的辅酶和作用机制
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        • 转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛（即维生素B6的磷酸酯）
      • 【意义】 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。但是此方式并未产生游离的氨
    • 2.L-谷氨酸脱氢酶催化L-谷氨酸氧化脱氨基
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    • 3.转氨基偶联氧化脱氨基作用（联合脱氨作用）
    • 4.氨基酸通过氨基酸氧化酶脱去氨基
  • （四）氨基酸碳链骨架可进行转换或分解
    • 【α-酮酸的代谢】
      • a.α-酮酸可彻底氧化分解并提供能量
      • b.α-酮酸经氨基化生成营养非必需氨基酸
      • c.α-酮酸可转变成糖及脂类化合物
    • 氨基酸生糖及生酮的性质
    • 氨基酸分解代谢的中间产物
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      • 【丙酮酸】：可进入线粒体氧化产生乙酰CoA，进入三羧酸循环而彻底氧化
      • 【酮体】：可直接分解产生乙酰CoA或乙酰乙酰CoA
      • 【进入三羧酸循环】 通过三羧酸循环反应转变成苹果酸，运输到线粒体外，在胞质内依次转变成草酰乙酸、磷酸烯醇式丙酮酸、丙酮酸，然后进入线粒体彻底氧化。
• 氨的代谢
  • 一.血氨的三个重要来路
    • （一）氨基酸脱氨基作用和胺类分解均可产生氨
    • （二）肠道细菌腐败作用产生氨
      • 蛋白质和氨基酸在肠道细菌作用下产生的氨
      • 尿素经肠道细菌尿素酶水解产生的氨
    • （三）肾小管上皮细胞分泌的氨主要来自谷氨酰胺
  • 二.氨的转运形式——丙氨酸及谷氨酰胺
    • (一）氨通过丙氨酸-葡萄糖循环从肌肉运往肝
      • [生理意义] 1. 肌肉中氨以无毒的丙氨酸形式运输到肝。 2. 肝为肌肉提供葡萄糖。 3. 转移氨方式为转氨基偶联氧化脱氨基作用
    • （二）氨通过谷氨酰胺从脑和骨骼肌等组织运往肝或肾
      • ［原理］
      • ［途径］
      • ［意义］ 是氨的解毒产物，也是氨的储存及运输形式
  • 三.氨的四个重要去路
    • （一）肝内合成尿素(80%-90%)　　　　　　　
      • 最主要的去路
      • ［部位］主要在肝细胞的线粒体及胞液中
      • ［尿素循环-鸟氨酸循环］
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        • 第一步： NH 3、 CO 2 和ATP缩合生成氨基甲酰磷酸
          • 关键酶：氨基甲酰磷酸合成酶１
            • 提供一分子游离氨,消耗两分子ATP.
        • 第二步：氨基甲酰磷酸＋鸟氨酸＝＝＝＝瓜氨酸
          • 前两步在线粒体中反应
          • 　酶：鸟氨酸氨基甲酰转移酶
        • 第三步：瓜氨酸＋天冬氨酸＝＝＝＝精氨酸代琥珀酸
          • 后两步在胞液中反应
          • 关键酶：精氨酸代琥珀酸合成酶
            • 提供一分子化合氨(天冬氨酸),消耗1分子ATP(两分子高能磷酸键).
        • 第四步：精氨酸代琥珀酸＝＝＝＝生成精氨酸＋延胡索酸
          • 酶:精氨酸酶
        • 第五步:精氨酸水解====尿素+鸟氨酸
      • [尿素合成的调节】
        • 1. 高蛋白质膳食增加尿素生成
        • 2. 关键酶氨基甲酰合成酶1（CPS-Ⅰ）的调节u
          • a.CPS-I是 尿素启动的关键酶 b.N-乙酰谷氨酸（AGA）和精氨酸是尿素合成酶的激活剂
        • 3. 关键酶精氨酸代琥珀酸合成酶的调节
          • 尿素合成启动以后的关键酶，活性最低，可调节尿素合成的速度
      • 【血氨症和氨中毒】
        • 高血氨症时可引起脑功能障碍，称氨中毒。 常见于肝功能严重损伤或尿素合成相关酶的遗传缺陷，
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    • （二）合成非必需氨基酸及其它含氮化合物
    • （三）储存——谷氨酰胺
    • （四） 肾小管-----胺盐
      • 分泌的NH３ 在酸性条件下生成NH 4 + ，随尿排出
• 个别氨基酸的代谢
  • (一)氨基酸的脱羧基作用
    • [通式]
      • • 氨基酸脱羧酶的辅酶是磷酸吡哆醛
    • [例子]
      • （一）谷氨酸脱羧生成γ-氨基丁酸
      • (二）组氨酸(碱性氨基酸之一)脱羧生成组胺
      • (三)色氨酸经5-羟色胺酸生成5-羟色胺
  • (二)一碳单位的代谢
    • [定义] 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.
      • 包括甲基 (-CH 3 ), 甲烯基 (-CH 2 -), 甲炔基 (-CH=), 甲酰基 (-CHO), 亚氨甲基 (-CH=NH)等
    • [载体]---四氢叶酸(FH4)
      • FH4携带一碳单位的部位：在FH 4 分子的N 5 、N 10 位上
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    • 一碳单位与氨基酸代谢
      • eg: 
    • [一碳单位的相互转变]
    • [一碳单位的生理意义]
      • 1.作为合成嘌呤和嘧啶的原料 2.把氨基酸代谢和核酸代谢联系起来。 3. 一碳单位代谢障碍会影响DNA、蛋白质的合成，引起巨幼红细胞性贫血。 4.磺胺类药及氨甲喋呤等是通过影响一碳单位代谢及核苷酸合成而发挥药理作用。
  • (三)含硫氨基酸代谢可产生多种生物活性物质
    • [含硫氨基酸]:半胱氨酸,胱氨酸,甲硫氨酸
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    • 1.甲硫氨酸代谢
      • a甲硫氨酸的转甲基作用.
        • SAM可以作为体内甲基的直接供体
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      • b.甲硫氨酸循环
        • [临床意义] 维生素B12 缺乏时，四氢叶酸再生受到影响，体内游离四氢叶酸减少， 一碳单位代谢障碍，核酸合成抑制，而产生巨幼红细胞性贫血。
      • c.甲硫氨酸为肌酸合成提供甲基.
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    • 2.半胱氨酸代谢
      • 1. 半胱氨酸与胱氨酸的互变
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      • 2.半胱氨酸可转变成牛磺酸
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      • 3. 半胱氨酸可生成活性硫酸根
        • PAPS为活性硫酸根，是体内硫酸基的供体。
  • (四)芳香族氨基酸代谢可产生神经递质
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    • 【芳香族氨基酸】：苯丙氨酸，酪氨酸，色氨酸
    • （一）苯丙氨酸和酪氨酸有联系又有区别
      • 1.苯丙氨酸羟化生成酪氨酸
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        • 【苯丙酮尿症】 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，属于一种遗传代谢病。
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        • 此反应为苯丙氨酸的主要代谢途径。
      • 2. 酪氨酸转变为黑色素和儿茶酚胺
        • 黑色素的生成
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          • 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
        • 儿茶酚胺的生成
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          • 帕金森病患者多巴胺生成减少
      • 3.酪氨酸的分解代谢
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        • 体内代谢尿黑酸的酶先天缺陷时，尿黑酸分解受阻，可出现尿黑酸尿症
    • （二）色氨酸分解代谢
      • 色氨酸的分解代谢可产生丙酮酸和乙酰乙酰CoA
  • （五）支链氨基酸分解有相似的代谢过程
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    • 【过程】 1. 转氨基作用生成相应的α-酮酸 2. 氧化脱羧生成相应的脂酰CoA 3. β-氧化生成不同的产物参与三羧酸循环