食品生物化學(xué)蛋白質(zhì)降解與氨基酸代謝

食品生物化學(xué)蛋白質(zhì)降解與氨基酸代謝本章內(nèi)容7.1蛋白質(zhì)的消化吸收7.2氨基酸的分解代謝7.3氨基酸的合成代謝第2頁,共46頁，2024年2月25日，星期天食物淀粉脂肪蛋白質(zhì)7.1.1蛋白質(zhì)的消化氨基酸蛋白酶生物大分子轉(zhuǎn)變成小分子，便于吸收。食物蛋白質(zhì)必須在消化道徹底消化成氨基酸，以消除其種屬特異性后才能經(jīng)吸收進(jìn)入血液，否則易致過敏、中毒。唾液中無蛋白酶，故食物蛋白質(zhì)消化吸收開始于胃，主要在小腸中進(jìn)行。7.1蛋白質(zhì)的消化吸收

第3頁,共46頁，2024年2月25日，星期天第4頁,共46頁，2024年2月25日，星期天7.1.2蛋白質(zhì)（氨基酸）的吸收吸收部位：主要在小腸吸收形式：氨基酸、寡肽、二肽吸收的主要方式：耗能需鈉的主動(dòng)運(yùn)輸?shù)?頁,共46頁，2024年2月25日，星期天4種類型的載體：中性氨基酸載體酸性氨基酸載體堿性氨基酸載體亞氨基酸與甘氨酸載體第6頁,共46頁，2024年2月25日，星期天氨基酸代謝池食物蛋白質(zhì)經(jīng)消化吸收進(jìn)入體內(nèi)的氨基酸組織蛋白質(zhì)分解產(chǎn)生氨基酸體內(nèi)代謝合成的部分非必需氨基酸合成組織蛋白質(zhì)合成一些重要的生理活性含氮物質(zhì)氧化分解供能轉(zhuǎn)化為糖或脂肪7.2氨基酸的分解代謝

氨基酸的來源氨基酸的去路第7頁,共46頁，2024年2月25日，星期天體內(nèi)蛋白質(zhì)的代謝狀況可用氮平衡來描述。體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成與分解處于動(dòng)態(tài)平衡中，故每日氮的攝入量與排出量也維持著動(dòng)態(tài)平衡，這種動(dòng)態(tài)平衡就稱為氮平衡(nitrogenbalance)。第8頁,共46頁，2024年2月25日，星期天代謝概況第9頁,共46頁，2024年2月25日，星期天是氨基酸分解代謝的最主要反應(yīng)存在于大多數(shù)組織中主要方式：

氧化脫氨基轉(zhuǎn)氨基作用

聯(lián)合脫氨基作用（為主，最重要）非氧化脫氨基7.2.1氨基酸的脫氨基作用第10頁,共46頁，2024年2月25日，星期天7.2.1.1氧化脫氨基概念：α-氨基酸在氨基酸氧化酶的催化下氧化生成α-酮酸并產(chǎn)生氨的過程。氨基酸氧化酶一般在體內(nèi)不起主要作用。氨基酸代謝中起重要作用的脫氨酶是：L-谷氨酸脫氫酶脫氫水解第11頁,共46頁，2024年2月25日，星期天L-谷氨酸脫氫酶(L-glutamatedehydrogenase)

以NAD+或NADP+為輔酶，生成的NADH或NADPH可進(jìn)入呼吸鏈進(jìn)行氧化磷酸化。該酶活性高，分布廣泛，肝腦腎中，因而作用較大，是一種不需氧脫氫酶。該酶屬于變構(gòu)酶，其活性受ATP，GTP的抑制，受ADP，GDP的激活。

L-氨基酸氧化酶（L-aminoacidoxidase)是一種需氧脫氫酶，以FAD或FMN為輔基，脫下的氫原子交給O2，生成H2O2。該酶活性不高，在各組織器官中分布局限，因此作用不大。第12頁,共46頁，2024年2月25日，星期天7.2.1.2非氧化脫氨基大多在微生物中進(jìn)行，動(dòng)物體內(nèi)也有發(fā)現(xiàn)，但不普遍。主要方式：脫水脫氨基作用水解脫氨基作用直接脫氨基作用第13頁,共46頁，2024年2月25日，星期天7.2.1.3轉(zhuǎn)氨基作用概念：在轉(zhuǎn)氨酶的催化下α-氨基酸與α-酮酸進(jìn)行氨基的相互交換，使原來的α-氨基酸轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的α-酮酸，而原來的α-酮酸轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的α-氨基酸的過程稱為轉(zhuǎn)氨作用。α-氨基酸α-酮酸α-酮酸α-氨基酸第14頁,共46頁，2024年2月25日，星期天轉(zhuǎn)氨酶(transaminase)體內(nèi)存在多種轉(zhuǎn)氨酶，以L-谷氨酸與酮酸的轉(zhuǎn)氨酶最為重要。如：谷丙轉(zhuǎn)氨酶（GPT）和谷草轉(zhuǎn)氨酶（GOT）轉(zhuǎn)氨酶以磷酸吡哆醛為輔酶。第15頁,共46頁，2024年2月25日，星期天第16頁,共46頁，2024年2月25日，星期天⑴丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（alaninetrans-aminase,ALT），又稱為谷丙轉(zhuǎn)氨酶（GPT）。催化丙氨酸與α-酮戊二酸之間的氨基移換反應(yīng)，為可逆反應(yīng)。該酶在肝臟中活性較高，在肝臟疾病時(shí)，可引起血清中ALT活性明顯升高。

谷丙轉(zhuǎn)氨酶

谷氨酸+丙酮酸酮戊二酸+丙氨酸第17頁,共46頁，2024年2月25日，星期天⑵天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（aspartatetransaminase,AST），又稱為谷草轉(zhuǎn)氨酶（GOT）。催化天冬氨酸與α-酮戊二酸之間的氨基移換反應(yīng)，為可逆反應(yīng)。該酶在心肌中活性較高，故在心肌疾患時(shí)，血清中AST活性明顯升高。

谷草轉(zhuǎn)氨酶

谷氨酸+草酰乙酸酮戊二酸+天冬氨酸第18頁,共46頁，2024年2月25日，星期天7.2.1.4聯(lián)合脫氨基作用概念：轉(zhuǎn)氨基作用與氧化脫氨基作用聯(lián)合進(jìn)行，從而使氨基酸脫去氨基并氧化為α-酮酸(α-ketoacid)的過程，稱為聯(lián)合脫氨基作用。聯(lián)合脫氨基作用可在大多數(shù)組織細(xì)胞中進(jìn)行，主要是肝腎腦中，是體內(nèi)主要的脫氨基的方式，也是體內(nèi)合成非必需氨基酸的方式。第19頁,共46頁，2024年2月25日，星期天轉(zhuǎn)氨作用偶聯(lián)氧化脫氨作用第20頁,共46頁，2024年2月25日，星期天嘌呤核苷酸循環(huán)（purinenucleotidecycle,PNC）：存在于骨骼肌和心肌中的一種特殊的聯(lián)合脫氨基作用方式。在骨骼肌和心肌中，由于谷氨酸脫氫酶的活性較低，而腺苷酸脫氨酶(adenylatedeaminase)的活性較高，故采用此方式進(jìn)行脫氨基。

第21頁,共46頁，2024年2月25日，星期天嘌呤核苷酸循環(huán)（purinenucleotidecycle,PNC）：第22頁,共46頁，2024年2月25日，星期天7.2.2氨基酸的脫羧基作用有些氨基酸可以通過脫羧基作用生成相應(yīng)的胺類；催化脫羧基反應(yīng)的酶稱為氨基酸脫羧酶，其輔酶是含維生素B6的磷酸吡哆醛；體內(nèi)廣泛存在的胺氧化酶，特別是肝中此酶活性較高，它催化胺類物質(zhì)的氧化，故胺類物質(zhì)不會(huì)在體內(nèi)堆積。第23頁,共46頁，2024年2月25日，星期天7.2.2.1直接脫羧基

γ-氨基丁酸（GABA）在腦中濃度較高，是一種抑制性神經(jīng)遞質(zhì)；臨床上用維生素B6防治神經(jīng)過度興奮所產(chǎn)生的妊娠嘔吐及小兒抽搐。COOHCHNH2(CH2)2COOHCOOHCH2NH2(CH2)2谷氨酸脫羧酶CO2γ-氨基丁酸谷氨酸第24頁,共46頁，2024年2月25日，星期天酪氨酸酶

白化病患者色素細(xì)胞內(nèi)酪氨酸酶缺陷時(shí)黑色素生成受阻。酪氨酸多巴黑色素7.2.2.2羥化脫羧基多巴胺多巴脫羧酶進(jìn)一步氧化第25頁,共46頁，2024年2月25日，星期天

帕金森病(Parkinson′sdisease)

由于腦生成多巴胺的功能退化所致的一種嚴(yán)重的神經(jīng)系統(tǒng)疾病。臨床常用L-多巴治療，L-多巴本身不能通過血腦屏障無直接療效，但在相應(yīng)組織中脫羧可生成多巴胺達(dá)到治療作用。目前，采用將大腦中移植腎上腺髓質(zhì)，借此生成多巴胺，以彌補(bǔ)腦中多巴胺不足，取得較好療效。第26頁,共46頁，2024年2月25日，星期天7.2.3氨基酸代謝產(chǎn)物的去路氨基酸經(jīng)脫氨基作用生成：α-酮酸和氨氨基酸經(jīng)脫羧基作用生成：二氧化碳和胺由肺呼出隨尿排出或轉(zhuǎn)變成其他物質(zhì)第27頁,共46頁，2024年2月25日，星期天7.2.3.1氨的代謝

體內(nèi)氨的來源：氨基酸脫氨基作用產(chǎn)生的氨（為主）腎小管上皮細(xì)胞泌氨腸道吸收的氨：⑴腸菌作用于氨基酸產(chǎn)生氨⑵尿素在腸菌尿素酶的作用下產(chǎn)生氨第28頁,共46頁，2024年2月25日，星期天氨有毒性，正常血氨濃度<0.60μmol/L體內(nèi)氨的來源、轉(zhuǎn)運(yùn)、去路受到多種因素的調(diào)節(jié)，以保持血氨處于動(dòng)態(tài)平衡體內(nèi)各環(huán)節(jié)所產(chǎn)氨主要通過肝臟合成尿素而解毒。肝功能衰竭患者肝臟解毒功能降低，血氨升高，通過血腦屏障入腦，引起腦功能障礙，為肝性腦病的原因之一。尿素合成障礙，血氨濃度增高，稱為高氨血癥。第29頁,共46頁，2024年2月25日，星期天氨的去路：1.肝臟合成尿素90%

主要器官：肝臟反應(yīng)部位：肝細(xì)胞線粒體及胞液2.氨與谷氨酸合成谷氨酰胺3.氨的再利用參與合成非必需氨基酸

或其它含氮化合物（如嘧啶堿）4.腎排氨中和酸以銨鹽形式排出第30頁,共46頁，2024年2月25日，星期天1932年HansKrebs等根據(jù)一系列實(shí)驗(yàn)，首先提出了尿素的鳥氨酸循環(huán)（尿素循環(huán)）。由實(shí)驗(yàn)分析提出：鳥氨酸與氨及CO2結(jié)合生成瓜氨酸，瓜氨酸再結(jié)合一分子氨生成精氨酸，精氨酸水解生成尿素及鳥氨酸。NH3鳥氨酸瓜氨酸尿素H2O精氨酸酶NH3+CO2H2OH2O精氨酸鳥氨酸循環(huán)（尿素循環(huán)）第31頁,共46頁，2024年2月25日，星期天1.氨甲酰磷酸的生成CO2+NH3+H2O+2ATP氨甲酰磷酸合成酶Ⅰ（N-乙酰谷氨酸，Mg2+）COH2NOPO3H2+2ADP+Pi第32頁,共46頁，2024年2月25日，星期天2.瓜氨酸的合成鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶H3PO4+NH(CHCHCOOHNHNH2(CH2)3CHCOOHNH2NH2COOPO32-NHCHCOOHNH2NH2C(CH2)3O第33頁,共46頁，2024年2月25日，星期天3.精氨酸的合成NHCHCOOHNH2NH2C(CH2)3OCOOHCCOOHNH2CH2NHCHCOOHNH2NH2C(CH2)3NCOOHCCOOHHCH2H+精氨酸代琥珀酸合成酶AMP+PPiATP第34頁,共46頁，2024年2月25日，星期天NHCHCOOHNH2NH2C(CH2)3NCOOHCCOOHHCH2NHCHCOOHNH2NH2C(CH2)3NHCOOHCHCOOHCH+精氨酸代琥珀酸裂解酶第35頁,共46頁，2024年2月25日，星期天4.精氨酸水解生成尿素NHCHCOOHNH2NH2C(CH2)3NH+NH2CHCOOHNH2(CH2)3NH2NH2CO精氨酸酶H2O第36頁,共46頁，2024年2月25日，星期天尿素合成過程2ADP+PiCO2+NH3+H2O氨基甲酰磷酸2ATPN-乙酰谷氨酸Pi鳥氨酸瓜氨酸精氨酸延胡索酸氨基酸草酰乙酸蘋果酸α-酮戊二酸谷氨酸α-酮酸精氨酸代琥珀酸瓜氨酸天冬氨酸ATPAMP+PPi鳥氨酸尿素線粒體胞液第37頁,共46頁，2024年2月25日，星期天尿素分子中的兩個(gè)氮原子，其一來自氨，另一個(gè)來自天冬氨酸的氨基，而天冬氨酸又可以從草酰乙酸與其他氨基酸經(jīng)轉(zhuǎn)氨基作用生成。因此尿素分子中的兩個(gè)氮都直接或間接來自多種氨基酸。2NH3+CO2+3H2O+3ATP+天冬氨酸H2N

CONH2+2ADP+AMP+4Pi+延胡索酸總反應(yīng)式第38頁,共46頁，2024年2月25日，星期天要點(diǎn)

部位：肝細(xì)胞線粒體、胞液原料：NH3

、

CO2

、天冬氨酸涉及的氨基酸：

鳥氨酸、精氨酸、瓜氨酸、天冬氨酸限速酶：精氨酸代琥珀酸合成酶耗能：3個(gè)ATP；4個(gè)高能磷酸鍵意義

解除氨毒以保持血氨的低濃度水平第39頁,共46頁，2024年2月25日，星期天7.2.3.2α-酮酸的代謝（1）再氨基化合成氨基酸（2）轉(zhuǎn)化成糖或脂肪（3）氧化供能進(jìn)入三羧酸循環(huán)徹底氧化分解供能

生糖氨基酸

Gly、Ser、Val、His、Arg、Cys、Pro、Ala、Glu、Gln、Asp、Asn

生酮氨基酸

Leu、Lys

生糖兼生酮氨基酸

Ile、Phe、Tyr、Thr、Trp第40頁,共46頁，2024年2月25日，星期天圖氨基酸進(jìn)入三羧酸循環(huán)循環(huán)的途徑第41頁,共46頁，2024年2月25日，星期天7.3氨基酸的合成代謝必需氨基酸(essentialaminoacid)：機(jī)體不能合成的，必須由體外攝取的氨基酸。

賴氨酸（Lys）、蛋氨酸（Met）、苯丙氨酸（Phe）、色氨酸（Trp）、蘇氨酸（Thr）、亮氨酸（Leu）、異亮氨酸（Ile）、纈氨酸（Val）、組氨酸（His）、精氨酸（Arg）第42頁,共46頁，2024年2月25