蛋白質(zhì)、脂類、核酸課件

蛋白質(zhì)、脂類、核酸代謝一蛋白質(zhì)代謝一、蛋白質(zhì)的消化、吸收人和動(dòng)物體的蛋白質(zhì)：由食物引入的蛋白質(zhì)組成機(jī)體細(xì)胞的蛋白質(zhì)細(xì)胞內(nèi)合成的蛋白質(zhì)都必須先在酶的參與下加水分解后才進(jìn)行代謝。

(二)氨基酸的吸收

1．氨基酸吸收載體：伴隨Na+轉(zhuǎn)運(yùn)的主動(dòng)吸收過(guò)程，消耗ATP，與葡萄糖吸收過(guò)程相似。體內(nèi)有4種載體，參與不同氨基酸的吸收：中性、堿性、酸性氨基酸載體，亞氨基酸(脯氨酸)與甘氨酸載體。2．γ-谷氨酰基循環(huán)對(duì)氨基酸的轉(zhuǎn)運(yùn)作用首先是谷胱甘肽對(duì)氨基酸的轉(zhuǎn)運(yùn)，其次是谷胱甘肽再合成，由此構(gòu)成一個(gè)循環(huán)，其中γ-谷氨?；D(zhuǎn)移酶是關(guān)鍵酶。谷胱甘肽:由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸結(jié)合而成的三肽，半胱氨酸上的巰基為其活性基團(tuán).3.肽的吸收：腸粘膜細(xì)胞上還存在吸收二肽或三肽的轉(zhuǎn)運(yùn)體系，也是耗能的主動(dòng)吸收過(guò)程。二、氨基酸的代謝

蛋白質(zhì)水解生成的氨基酸在體內(nèi)的代謝包括兩個(gè)方面：一方面：主要用以合成機(jī)體自身所特有的蛋白質(zhì)、多肽及其他含氮物質(zhì).一方面：可通過(guò)脫氨作用，轉(zhuǎn)氨作用，聯(lián)合脫氨或脫羧作用，分解成α-酮酸、胺類及二氧化碳。代謝特點(diǎn)氨基酸分解代謝的最主要反應(yīng)是脫氨基作用，氨基酸可以通過(guò)多種方式脫去氨基，其中以聯(lián)合脫氨基最為重要。

(一)氨基酸的脫氨基作用主要在肝臟中進(jìn)行2.轉(zhuǎn)氨基作用由轉(zhuǎn)氨酶催化，將某一氨基酸的α-氨基轉(zhuǎn)移到另一種α-酮酸的酮基上，生成相應(yīng)的氨基酸，原來(lái)的氨基酸則變?yōu)棣?酮酸。除α-氨基外，氨基酸側(cè)鏈末端的氨基酸也可發(fā)生轉(zhuǎn)氨基作用。3.聯(lián)合脫氨基作用

聯(lián)合脫氨基全過(guò)程是可逆的，因此這一過(guò)程也是體內(nèi)合成非必需氨基酸的主要途徑。

3.氧化供能α-酮酸在體內(nèi)可以通過(guò)三羧酸循環(huán)與和生物氧化體系徹底氧化成CO２和H２O，同時(shí)釋放能量，可見(jiàn)，氨基酸也是一類能源物質(zhì)。氨的去向機(jī)體由代謝產(chǎn)生的氨以及消化道吸收來(lái)的氨進(jìn)入血液，形成血氨，氨具有毒性，主要通過(guò)在肝合成尿素而解毒，少部分氨在腎以銨鹽形成由尿排出。尿素的生成1.肝是尿素合成的主要器官，腎及腦等其他組織也能合成尿素，但合成量甚微。通過(guò)鳥(niǎo)氨酸循環(huán)，2分子氨，1分子二氧化碳反應(yīng)生成1分子尿素。2.尿素合成是一個(gè)耗能的過(guò)程，合成1分子尿素需要消耗3分子ATP，4個(gè)高能磷酸鍵。3.尿素分子中2個(gè)N原子；一個(gè)來(lái)自氨，一個(gè)來(lái)自于天冬氨酸或其他氨基酸。某些氨基酸:可以通過(guò)特殊代謝途徑轉(zhuǎn)變成其他含氮物質(zhì)如嘌呤、嘧啶、卟啉、某些激素、色素、生物堿等。體內(nèi)某些氨基酸在代謝過(guò)程中還可以相互轉(zhuǎn)變。（二）脫羧基作用生物體內(nèi)大部分氨基酸可進(jìn)行脫羧作用，生成相應(yīng)的一級(jí)胺。氨基酸脫羧酶專一性很強(qiáng)，每一種氨基酸都有一種脫羧酶，輔酶都是磷酸吡哆醛。胺⑴氮總平衡：每日攝入氮量與排出氮量大致相等，表示體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成量與分解量大致相等，稱為氮總平衡。此種情況見(jiàn)于正常成人。⑵氮正平衡：每日攝入氮量大于排出氮量，表明體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成量大于分解量，稱為氮正平衡。此種情況見(jiàn)于兒童、孕婦、病后恢復(fù)期。⑶氮負(fù)平衡：每日攝入氮量小于排出氮量，表明體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成量小于分解量，稱為氮負(fù)平衡。此種情況見(jiàn)于消耗性疾病患者（結(jié)核、腫瘤），饑餓者。

脂類代謝

一、脂類的分類和生理功用：

脂類是脂肪和類脂的總稱，是一大類不溶于水而易溶于有機(jī)溶劑的化合物。脂肪：甘油三酯，類脂則包括磷脂（甘油磷脂和鞘磷脂）、糖脂（腦苷脂和神經(jīng)節(jié)苷脂）、膽固醇及膽固醇酯。

二、甘油三酯的分解代謝：

1．脂肪動(dòng)員：貯存于脂肪細(xì)胞中的甘油三酯在激素敏感脂肪酶的催化下水解并釋放出脂肪酸，供給全身各組織細(xì)胞攝取利用的過(guò)程稱為脂肪動(dòng)員。激素敏感脂肪酶（HSL）是脂肪動(dòng)員的關(guān)鍵酶。HSL的激活劑是腎上腺素、去甲腎上腺素和胰高血糖素；抑制劑是胰島素、前列腺素E2和煙酸。

脂肪動(dòng)員的過(guò)程為：激素+膜受體→腺苷酸環(huán)化酶↑→cAMP↑→蛋白激酶↑→激素敏感脂肪酶（HSL，甘油三酯酶）↑→甘油三酯分解↑。

脂肪動(dòng)員的結(jié)果：生成三分子的自由脂肪酸（FFA）和一分子的甘油。脂肪酸：進(jìn)入血液循環(huán)后須與清蛋白結(jié)合成為復(fù)合體再轉(zhuǎn)運(yùn)，甘油：則轉(zhuǎn)運(yùn)至肝臟再磷酸化為3-磷酸甘油后進(jìn)行代謝。

2．脂肪酸的β氧化：體內(nèi)大多數(shù)的組織細(xì)胞均可以此途徑氧化利用脂肪酸。其代謝反應(yīng)過(guò)程可分為三個(gè)階段：⑴活化：在線粒體外膜或內(nèi)質(zhì)網(wǎng)進(jìn)行此反應(yīng)過(guò)程。由脂肪酸硫激酶（脂酰CoA合成酶）催化生成脂酰CoA。每活化一分子脂肪酸，需消耗兩分子ATP。

⑵進(jìn)入：借助于兩種肉堿脂肪酰轉(zhuǎn)移酶（酶Ⅰ）和酶Ⅱ）催化的移換反應(yīng)，脂酰CoA由肉堿（肉毒堿）攜帶進(jìn)入線粒體。肉堿脂肪酰轉(zhuǎn)移酶Ⅰ是脂肪酸β-氧化的關(guān)鍵酶。三、脂肪酸氧化分解時(shí)的能量釋放：

以16C的軟脂酸為例來(lái)計(jì)算，則生成ATP的數(shù)目為：一分子軟脂酸可經(jīng)七次β-氧化全部分解為八分子乙酰CoA，故β-氧化可得5×7=35分子ATP，八分子乙酰CoA可得12×8=96分子ATP，故一共可得131分子ATP，減去活化時(shí)消耗的兩分子ATP，故軟脂酸可凈生成129分子ATP。

對(duì)于偶數(shù)碳原子的長(zhǎng)鏈脂肪酸，可按下式計(jì)算：ATP凈生成數(shù)目=（碳原子數(shù)÷2-1）×5+（碳原子數(shù)÷2）×12-2。2．3-磷酸甘油的生成：合成甘油三酯所需的3-磷酸甘油主要由下列兩條途徑生成：①由糖代謝生成（脂肪細(xì)胞、肝臟）：磷酸二羥丙酮加氫生成3-磷酸甘油。②由脂肪動(dòng)員生成（肝）：脂肪動(dòng)員生成的甘油轉(zhuǎn)運(yùn)至肝臟經(jīng)磷酸化后生成3-磷酸甘油。3．甘油三酯的合成：2×脂酰CoA+3-磷酸甘油→磷脂酸→甘油三酯。五酮體的生成及利用：

脂肪酸在肝臟中氧化分解所生成的乙酰乙酸、β-羥丁酸和丙酮三種中間代謝產(chǎn)物，統(tǒng)稱為酮體。

1．酮體的生成：酮體主要在肝臟的線粒體中生成，其合成原料為乙酰CoA，關(guān)鍵酶是HMG-CoA合成酶。

其過(guò)程為：乙酰CoA→乙酰乙酰CoA→HMG-CoA→乙酰乙酸。生成的乙酰乙酸再通過(guò)加氫反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)棣?羥丁酸或經(jīng)自發(fā)脫羧生成丙酮。

2．酮體的利用：利用酮體的酶有兩種，即琥珀酰CoA轉(zhuǎn)硫酶（主要存在于心、腎、腦和骨骼肌細(xì)胞的線粒體中，不消耗ATP）和乙酰乙酸硫激酶（主要存在于心、腎、腦細(xì)胞線粒體中，需消耗2分子ATP）。其氧化利用酮體的過(guò)程為：β-羥丁酸→乙酰乙酸→乙酰乙酰CoA→乙酰CoA→三羧酸循環(huán)。3．酮體生成及利用的生理意義：

(1)在正常情況下，酮體是肝臟輸出能源的一種形式：由于酮體的分子較小，故被肝外組織氧化利用，成為肝臟向肝外組織輸出能源的一種形式。

(2)在饑餓或疾病情況下，為心、腦等重要器官提供必要的能源：在長(zhǎng)期饑餓或某些疾病情況下，由于葡萄糖供應(yīng)不足，心、腦等器官也可轉(zhuǎn)變來(lái)利用酮體氧化分解供能。

五、甘油三酯的合成代謝：

肝、小腸和脂肪組織是主要的合成脂肪的組織器官，其合成的亞細(xì)胞部位主要在胞液。脂肪合成時(shí)，首先需要合成長(zhǎng)鏈脂肪酸和3-磷酸甘油，然后再將二者縮合起來(lái)形成甘油三酯（脂肪）。膽固醇的代謝：

膽固醇的基本結(jié)構(gòu)為環(huán)戊烷多氫菲。膽固醇的酯化在C3位羥基上進(jìn)行，由兩種不同的酶催化。存在于血漿中的是卵磷脂膽固醇?；D(zhuǎn)移酶（LCAT），而主要存在于組織細(xì)胞中的是脂肪酰CoA膽固醇?；D(zhuǎn)移酶（ACAT）。

1．膽固醇的合成：膽固醇合成部位主要是在肝臟和小腸的胞液和微粒體。其合成所需原料為乙酰CoA。每合成一分子的膽固醇需18分子乙酰CoA，54分子ATP和10分子NADPH。

⑴乙酰CoA縮合生成甲羥戊酸（MVA）：此過(guò)程在胞液和微粒體進(jìn)行。2×乙酰CoA→乙酰乙酰CoA→HMG-CoA→MVA。HMG-CoA還原酶是膽固醇合成的關(guān)鍵酶。⑵甲羥戊酸縮合生成鯊烯：此過(guò)程在胞液和微粒體進(jìn)行。MVA→二甲丙烯焦磷酸→焦磷酸法呢酯→鯊烯。⑶鯊烯環(huán)化為膽固醇：此過(guò)程在微粒體進(jìn)行。鯊烯結(jié)合在胞液的固醇載體蛋白（SCP）上，由微粒體酶進(jìn)行催化，經(jīng)一系列反應(yīng)環(huán)化為27碳膽固醇。

2．膽固醇合成的調(diào)節(jié)：各種調(diào)節(jié)因素通過(guò)對(duì)膽固醇合成的關(guān)鍵酶——HMG-CoA（3-羥基-3-甲基戊二酰輔酶A

）還原酶活性的影響，來(lái)調(diào)節(jié)膽固醇合成的速度和合成量。

⑴膳食因素：饑餓或禁食可抑制HMG-CoA還原酶的活性，從而使膽固醇的合成減少；反之，攝取高糖、高飽和脂肪膳食后，HMG-CoA活性增加而導(dǎo)致膽固醇合成增多。

⑵膽固醇及其衍生物：膽固醇可反饋抑制HMG-CoA還原酶的活性。膽固醇的某些氧化物，如7β-羥膽固醇，25-羥膽固醇等也可抑制該酶的活性。

⑶激素：胰島素和甲狀腺激素可通過(guò)誘導(dǎo)該酶的合成而使酶活性增加；而胰高血糖素和糖皮質(zhì)激素則可抑制該酶的活性。

3．膽固醇的轉(zhuǎn)化：膽固醇主要通過(guò)轉(zhuǎn)化作用，轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌衔镌龠M(jìn)行代謝，或經(jīng)糞便直接排出體外。⑴轉(zhuǎn)化為膽汁酸：以膽固醇為原料在肝臟中合成的。⑵轉(zhuǎn)化為類固醇激素：鹽皮質(zhì)激素和性激素主要有睪酮、孕酮和雌二醇。⑶轉(zhuǎn)化為維生素D：在紫外光的照射下轉(zhuǎn)化核苷酸代謝

一、核苷酸類物質(zhì)的生理功用：

核苷酸類物質(zhì)在人體內(nèi)的生理功用主要有：

①作為合成核酸的原料：如用ATP，GTP，CTP，UTP合成RNA，用dATP，dGTP，dCTP，dTTP合成DNA。

②作為能量的貯存和供應(yīng)形式：除ATP之外，還有GTP，UTP，CTP等。

③參與代謝或生理活動(dòng)的調(diào)節(jié)：如環(huán)核苷酸cAMP和cGMP作為激素的第二信使。

④參與構(gòu)成酶的輔酶或輔基：如在NAD+，NADP+，F(xiàn)AD，F(xiàn)MN，CoA中均含有核苷酸的成分。

⑤作為代謝中間物的載體：如用UDP攜帶糖基，用CDP攜帶膽堿，膽胺或甘油二酯，用腺苷攜帶蛋氨酸（SAM）等。

二、嘌呤核苷酸的合成代謝：

1．從頭合成途徑：利用一些簡(jiǎn)單的前體物，如5-磷酸核糖，氨基酸，一碳單位及CO2等，逐步合成嘌呤核苷酸的過(guò)程稱為從頭合成途徑。這一途徑主要見(jiàn)于肝臟，其次為小腸和胸腺。合成過(guò)程可分為三個(gè)階段：

⑴次黃嘌呤核苷酸的合成：在磷酸核糖焦磷酸合成酶的催化下，消耗ATP，由5'-磷酸核糖合成PRPP(1'-焦磷酸-5'-磷酸核糖)。然后再經(jīng)過(guò)大約10步反應(yīng)，合成第一個(gè)嘌呤核苷酸——次黃苷酸（IMP）。

⑵腺苷酸及鳥(niǎo)苷酸的合成：IMP在腺苷酸代琥珀酸合成酶的催化下，由天冬氨酸提供氨基合成腺苷酸代琥珀酸（AMP-S），然后裂解產(chǎn)生AMP；IMP也可在IMP脫氫酶的催化下，以NAD+為受氫體，脫氫氧化為黃苷酸（XMP），后者再在鳥(niǎo)苷酸合成酶催化下，由谷氨酰胺提供氨基合成鳥(niǎo)苷酸（GMP）。

⑶三磷酸嘌呤核苷的合成：AMP/GMP被進(jìn)一步磷酸化，最后生成ATP/GTP，作為合成RNA的原料。ADP/GDP則可在核糖核苷酸還原酶的催化下，脫氧生成dADP/dGDP，然后再磷酸化為dATP/dGTP，作為合成DNA的原料。

2．補(bǔ)救合成途徑：又稱再利用合成途徑。指利用分解代謝產(chǎn)生的自由嘌呤堿合成嘌呤核苷酸的過(guò)程。這一途徑可在大多數(shù)組織細(xì)胞中進(jìn)行。其反應(yīng)為：A+PRPP→AMP；G/I+PRPP→GMP/IMP。

3．抗代謝藥物對(duì)嘌呤核苷酸合成的抑制：能夠抑制嘌呤核苷酸合成的一些抗代謝藥物，通常是屬于嘌呤、氨基酸或葉酸的類似物，主要通過(guò)對(duì)代謝酶的競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用，來(lái)干擾或抑制嘌呤核苷酸的合成，因而具有抗腫瘤治療作用。在臨床上應(yīng)用較多的嘌呤核苷酸類似物主要是6-巰基嘌呤（6-MP）。6-MP的化學(xué)結(jié)構(gòu)與次黃嘌呤類似，因而可以抑制IMP轉(zhuǎn)變?yōu)锳MP或GMP，從而干擾嘌呤核苷酸的合成。

三、嘌呤核苷酸的分解代謝：

嘌呤核苷酸的分解首先是在核苷酸酶的催化下，脫去磷酸生成嘌呤核苷，然后再在核苷酶的催化下分解生成嘌呤堿，最后產(chǎn)生的I和X經(jīng)黃嘌呤氧化酶催化氧化生成終產(chǎn)物尿酸。痛風(fēng)癥患者由于體內(nèi)嘌呤核苷酸分解代謝異常，可致血中尿酸水平升高，以尿酸鈉晶體沉積于軟骨、關(guān)節(jié)、軟組織及腎臟，臨床上表現(xiàn)為皮下結(jié)節(jié)，關(guān)節(jié)疼痛等?？捎脛e嘌呤醇予以治療。

四、嘧啶核苷酸的合成代謝：

1．從頭合成途徑：指利用一些簡(jiǎn)單的前體物逐步合成嘧啶核苷酸的過(guò)程。該過(guò)程主要在肝臟的胞液中進(jìn)行。嘧啶環(huán)中各原子分別來(lái)自下列前體物：CO2→C2；Gln→N3；Asp→C4、C5、C6、N1。嘧啶核苷酸的主要合成步驟為：

⑴尿苷酸的合成：在氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ的催化下，以Gln，CO2，ATP等為原料合成氨基甲酰磷酸。后者在天冬氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶的催化下，轉(zhuǎn)移一分子天冬氨酸，從而合成氨甲酰天冬氨酸，然后再經(jīng)脫氫、脫羧、環(huán)化等反應(yīng)，合成第一個(gè)嘧啶核苷酸，即UMP。