氨基酸代謝

第九章MetabolismofAminoAcids蛋白質(zhì)的生理功能和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值

PhysiologicalFunctionandNutritionValueofProtein

第一節(jié)一、體內(nèi)蛋白質(zhì)具有多方面的重要功能（一）蛋白質(zhì)維持細(xì)胞組織的生長(zhǎng)、更新和修補(bǔ)（二）蛋白質(zhì)參與體內(nèi)多種重要的生理活動(dòng)催化（酶）、免疫（抗原及抗體）、運(yùn)動(dòng)（肌肉）、物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)（載體）、凝血（凝血系統(tǒng)）等。每克蛋白質(zhì)在體內(nèi)氧化分解可釋放17.19KJ(4.1KCal)的能量，人體每日18%能量由蛋白質(zhì)提供。

（三）蛋白質(zhì)可作為能源物質(zhì)氧化供能二、體內(nèi)蛋白質(zhì)的代謝狀況可用氮平衡描述

氮平衡(nitrogenbalance)指每日氮的攝入量(食物中的蛋白質(zhì))與排出量(糞便和尿液)之間的關(guān)系。氮總平衡：攝入氮=排出氮（正常成人）氮正平衡：攝入氮>排出氮（兒童、孕婦、恢復(fù)期病人）氮負(fù)平衡：攝入氮<排出氮（饑餓、嚴(yán)重?zé)齻⒊鲅?、消耗性疾病患者?/p>

蛋白質(zhì)的生理需要量成人每日蛋白質(zhì)最低生理需要量為30g-50g，我國(guó)營(yíng)養(yǎng)學(xué)會(huì)推薦成人每日蛋白質(zhì)需要量為80g。氮平衡的意義可以反映體內(nèi)蛋白質(zhì)代謝的概況。營(yíng)養(yǎng)必需氨基酸(essentialaminoacid)指體內(nèi)需要而又不能自身合成，必須由食物供給的氨基酸，共有8種：Val、Ile、Leu、Thr、Met、Lys、Phe、Trp。其余12種氨基酸體內(nèi)可以合成，稱(chēng)為營(yíng)養(yǎng)非必需氨基酸。三、營(yíng)養(yǎng)必需氨基酸決定蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值纈（亮）異苯蛋色蘇賴(lài)

蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值(nutritionvalue)蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值（利用率）是指食物蛋白質(zhì)在體內(nèi)的利用率，取決于必需氨基酸的數(shù)量、種類(lèi)、量質(zhì)比。

蛋白質(zhì)的互補(bǔ)作用指營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較低的蛋白質(zhì)混合食用，其必需氨基酸可以互相補(bǔ)充而提高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。第二節(jié)

蛋白質(zhì)的消化、吸收和腐敗Digestion,AbsorptionandPutrefactionofProteins一、外源性蛋白質(zhì)消化成氨基酸和寡肽后被吸收

蛋白質(zhì)消化的生理意義

由大分子轉(zhuǎn)變?yōu)樾》肿?，便于吸收。消除種屬特異性和抗原性，防止過(guò)敏、毒性反應(yīng)。（一）在胃和腸道蛋白質(zhì)被消化成氨基酸和寡肽1.蛋白質(zhì)在胃中被水解成多肽和氨基酸胃蛋白酶的最適pH為1.5~2.5，對(duì)蛋白質(zhì)肽鍵的作用特異性較差，主要水解由芳香族氨基酸、蛋氨酸和亮氨酸所形成的肽鍵，產(chǎn)物主要為多肽及少量氨基酸。胃蛋白酶的凝乳作用：乳汁中的酪蛋白（casein）與Ca2+形成乳凝塊，胃停留時(shí)間延長(zhǎng)，利于消化。

胃蛋白酶原胃蛋白酶+多肽碎片胃酸(pepsinogen)(pepsin)胃蛋白酶自身激活作用（autocatalysis）2.蛋白質(zhì)在小腸被水解成小肽和氨基酸

——小腸是蛋白質(zhì)消化的主要部位。胰酶及其作用胰酶是消化蛋白質(zhì)的主要酶，最適pH為7.0左右，包括內(nèi)肽酶和外肽酶。

內(nèi)肽酶(endopeptidase)水解蛋白質(zhì)肽鏈內(nèi)部的一些肽鍵，如胰蛋白酶、糜蛋白酶、彈性蛋白酶。

外肽酶(exopeptidase)自肽鏈的末段開(kāi)始，每次水解一個(gè)氨基酸殘基，如羧基肽酶(A、B)、氨基肽酶。

腸液中酶原的激活胰蛋白酶(trypsin)腸激酶(enterokinase)胰蛋白酶原彈性蛋白酶(elastase)彈性蛋白酶原糜蛋白酶(chymotrypsin)糜蛋白酶原羧基肽酶(A或B)(carboxypeptidase)羧基肽酶原(A或B)3.小腸粘膜細(xì)胞對(duì)蛋白質(zhì)的消化作用主要是寡肽酶(oligopeptidase)的作用，例如氨基肽酶(aminopeptidase)及二肽酶(dipeptidase)等,最終產(chǎn)物為氨基酸。（二）氨基酸和寡肽通過(guò)主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制被吸收

吸收部位：主要在小腸吸收形式：氨基酸、寡肽、二肽吸收機(jī)制：耗能的主動(dòng)吸收過(guò)程

通過(guò)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白完成氨基酸和小肽的吸收載體蛋白與氨基酸、Na+組成三聯(lián)體，由ATP供能將氨基酸、Na+轉(zhuǎn)入細(xì)胞內(nèi)，Na+再由鈉泵排出細(xì)胞。七種轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(transporter)中性氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白酸性氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白堿性氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白亞氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白β氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白二肽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白三肽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白γ-谷氨酰基循環(huán)(γ-glutamylcycle)過(guò)程：谷胱甘肽對(duì)氨基酸的轉(zhuǎn)運(yùn)谷胱甘肽再合成

通過(guò)γ-谷氨?；h(huán)完成氨基酸的吸收二、未消化吸收蛋白質(zhì)在大腸下段發(fā)生腐敗作用未被消化的蛋白質(zhì)及未被吸收的氨基酸，在大腸下部受大腸桿菌的分解，此分解作用稱(chēng)為腐敗作用（putrefaction）。腐敗作用的產(chǎn)物大多有害，如胺、氨、苯酚、吲哚等；也可產(chǎn)生少量的脂肪酸及維生素等可被機(jī)體利用的物質(zhì)。

蛋白質(zhì)的腐敗作用(putrefaction)（一）腸道細(xì)菌通過(guò)脫羧基作用產(chǎn)生胺類(lèi)蛋白質(zhì)

氨基酸胺類(lèi)(amines)蛋白酶

脫羧基作用

組氨酸組胺

賴(lài)氨酸尸胺

色氨酸

色胺

酪氨酸酪胺

假神經(jīng)遞質(zhì)(falseneurotransmitter)

某些物質(zhì)結(jié)構(gòu)(如苯乙醇胺，β-羥酪胺）與神經(jīng)遞質(zhì)（如兒茶酚胺）結(jié)構(gòu)相似，可取代正常神經(jīng)遞質(zhì)從而影響腦功能，稱(chēng)假神經(jīng)遞質(zhì)。苯乙胺苯乙醇胺酪胺

β-羥酪胺（二）腸道細(xì)菌通過(guò)脫氨基作用產(chǎn)生氨未被吸收的氨基酸滲入腸道的尿素氨(ammonia)脫氨基作用尿素酶

降低腸道pH，NH3轉(zhuǎn)變?yōu)镹H4+以胺鹽形式排出，可減少氨的吸收，這是酸性灌腸的依據(jù)。（三）腐敗作用產(chǎn)生其它有害物質(zhì)酪氨酸

苯酚半胱氨酸

硫化氫

色氨酸

吲哚正常情況下，上述有害物質(zhì)大部分隨糞便排出，只有小部分被吸收，經(jīng)肝的代謝轉(zhuǎn)變而解毒，故不會(huì)發(fā)生中毒現(xiàn)象。第三節(jié)

氨基酸的一般代謝GeneralMetabolismofAminoAcids一、體內(nèi)蛋白質(zhì)分解生成氨基酸成人體內(nèi)的蛋白質(zhì)每天約有1%-2%被降解，主要是肌肉蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)降解產(chǎn)生的氨基酸，大約70%-80%被重新利用合成新的蛋白質(zhì)。

蛋白質(zhì)的半壽期(half-life)蛋白質(zhì)降低其原濃度一半所需要的時(shí)間，用t1/2表示。（一）蛋白質(zhì)以不同的速率進(jìn)行降解不同的蛋白質(zhì)降解速率不同，降解速率隨生理需要而變化。不依賴(lài)ATP和泛素；利用溶酶體中的組織蛋白酶(cathepsin)降解外源性蛋白、膜蛋白和長(zhǎng)壽蛋白質(zhì)。1、蛋白質(zhì)在溶酶體通過(guò)ATP-非依賴(lài)途徑被降解（二）真核細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的降解有兩條重要途徑2、蛋白質(zhì)在蛋白酶體通過(guò)ATP-依賴(lài)途徑被降解

依賴(lài)ATP和泛素降解異常蛋白和短壽蛋白質(zhì)

泛素(ubiquitin)

是一種參與蛋白質(zhì)降解的小分子蛋白質(zhì)。76個(gè)氨基酸組成的多肽(8.5kD)

普遍存在于真核生物而得名一級(jí)結(jié)構(gòu)高度保守泛素與選擇性被降解蛋白質(zhì)形成共價(jià)連接，并使其激活,即泛素化，包括三種酶參與的3步反應(yīng)，并需消耗ATP。蛋白酶體(proteasome)對(duì)泛素化蛋白質(zhì)的降解。

泛素介導(dǎo)的蛋白質(zhì)降解過(guò)程二、外源性氨基酸與內(nèi)源性氨基酸組成氨基酸代謝庫(kù)食物蛋白質(zhì)經(jīng)消化吸收的氨基酸（外源性氨基酸）與體內(nèi)組織蛋白質(zhì)降解產(chǎn)生的氨基酸及體內(nèi)合成的非必需氨基酸（內(nèi)源性氨基酸）混在一起，分布于體內(nèi)各處參與代謝，稱(chēng)為氨基酸代謝庫(kù)(metabolicpool)

。氨基酸代謝概況：合成分解嘌呤、嘧啶、肌酸等含氮化合物代謝轉(zhuǎn)變胺類(lèi)+CO2脫羧基作用脫氨基作用消化吸收其它含氮物質(zhì)非必需氨基酸NH3CO2+H2O糖或脂類(lèi)α-酮酸谷氨酰胺尿素食物蛋白質(zhì)組織蛋白質(zhì)血液氨基酸組織氨基酸氨基酸代謝庫(kù)三、氨基酸分解先脫氨基

脫氨基作用指氨基酸脫去α-氨基生成相應(yīng)α-酮酸的過(guò)程。NH3（一）氨基酸通過(guò)轉(zhuǎn)氨基作用脫去氨基轉(zhuǎn)氨基作用(transamination)1.轉(zhuǎn)氨基作用由轉(zhuǎn)氨酶催化完成在轉(zhuǎn)氨酶(transaminase)的作用下，某一氨基酸去掉α-氨基生成相應(yīng)的α-酮酸，而另一種α-酮酸得到此氨基生成相應(yīng)的氨基酸的過(guò)程。

要點(diǎn)：①反應(yīng)可逆。②體內(nèi)除Lys、Pro和羥脯氨酸外，大多數(shù)氨基酸都可進(jìn)行轉(zhuǎn)氨基作用。③在各種轉(zhuǎn)氨酶中，以L-谷氨酸和α-酮酸的轉(zhuǎn)氨酶最為重要。

④轉(zhuǎn)氨酶均以磷酸吡哆醛為輔酶。磷酸吡哆醛是VB6的衍生物。反應(yīng)中起傳遞氨基的作用。體內(nèi)重要的轉(zhuǎn)氨酶①丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（alanineamino-transferase,ALT或glutamicpyruvictransaminase,GPT）：肝中活性最高②天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（aspartateamino-transferase,AST或glutamicoxalo-acetictransaminase,GOT）：心肌中活性最高

正常人各組織中ALT及AST活性(單位/克濕組織)血清轉(zhuǎn)氨酶活性，臨床上可作為疾病診斷和預(yù)后的指標(biāo)之一。組織ALTAST組織ALTAST

肝44000142000胰腺200028000

腎1900091000脾120014000

心7100156000肺70010000

骨骼肌480099000血清16202.各種轉(zhuǎn)氨酶都具有相同的輔酶和作用機(jī)制

轉(zhuǎn)氨酶的輔酶是磷酸吡哆醛氨基酸磷酸吡哆醛α-酮酸

磷酸吡哆胺谷氨酸α-酮戊二酸轉(zhuǎn)氨酶轉(zhuǎn)氨基作用不僅是體內(nèi)多數(shù)氨基酸脫氨基的重要方式，也是機(jī)體合成非必需氨基酸的重要途徑。

通過(guò)此種方式并未產(chǎn)生游離的氨。

轉(zhuǎn)氨基作用的生理意義（二）L-谷氨酸通過(guò)L-谷氨酸脫氫酶催化脫去氨基要點(diǎn)：①反應(yīng)可逆。②L-谷氨酸脫氫酶為不需氧脫氫酶，輔酶為NAD+或NADP+。③此酶分布廣泛，但以肝、腎、腦中活性較強(qiáng)。④此酶為別構(gòu)酶。此反應(yīng)與能量代謝密切相關(guān)。（三）聯(lián)合脫氨基作用（transdeamination）在轉(zhuǎn)氨酶和谷氨酸脫氫酶的聯(lián)合作用下，使各種氨基酸脫下氨基的過(guò)程。氨基酸

谷氨酸

α-酮酸α-酮戊二酸H2O+NAD+轉(zhuǎn)氨酶NH3+NADH+H+L-谷氨酸脫氫酶反應(yīng)可逆的。主要在肝、腎和腦組織進(jìn)行。此種方式既是氨基酸脫氨基的主要方式，也是體內(nèi)合成非必需氨基酸的主要方式。要點(diǎn)：肌肉中的脫氨基反應(yīng)是