12第十二章蛋白质代谢.ppt

蛋白质代谢的概念 蛋白质代谢主要是讨论生物机体内氨基酸和蛋白质的合成、分解和转变的化学过程，以及这些过程与生物机体的生殖、发育和一切生理之间的关系。 微生物、植物与动物的蛋白质代谢有其共同的一面，亦有其不同的一面。 高等动物分解蛋白质的部位主要在小肠内，而蛋白质的生物合成则在细胞的核糖核蛋白体上进行。 植物组织中蛋白质的酶水解作用，以种子萌发时最为活跃。发芽时，种子中存储的蛋白质被水解成氨基酸，再被用于合成新的植物蛋白质。 微生物也含有蛋白酶，所以也能利用蛋白质为营养来源。 氨基酸的营养学意义 人体所吸收的氨基酸，主要是作为合成新蛋白质的原料。 试验发现，在20种基本氨基酸中，有8种氨基酸在人体（成人）内不能自行合成。如果食物中缺少这些氨基酸，将对人体蛋白质的合成产生不利影响，所以这类氨基酸被称为必需氨基酸。人体（成人）必需氨基酸包括：Lys， Trp ，Val，Leu，Ileu，Thr，Met和Phe等8种。对于发育中的儿童，还要加上His和Arg。而其他的氨基酸则可以在人体内合成，这类氨基酸成为非必需氨基酸。 蛋白质动态变化与氮平衡 体内蛋白质不断更新。旧有蛋白不断分解，产生的氨基酸可被再利用，成为新蛋白的合成原料，也可以进一步氧化供能。 在正常情况下，人体蛋白质的合成与分解处于动态平衡。 每天从食物中以蛋白质形式摄入的总氮量与排出氮的量相当，基本上没有氨基酸和蛋白质的储存，这种收支平衡的现象被称为“氮平衡”。 正处于成长的儿童和处于病后恢复期的患者，体内蛋白质的合成量大于分解量，这时外源氮的摄入量大于排泄量，说明一部分氮被保留在体内构成组织，这种状态称为正氮平衡。 反之，长期饥饿或患有消耗性疾病的患者，由于食物蛋白的摄入量不足或组织蛋白的分解过盛，使排出的氮量大于摄入的氮量，这种状态称为负氮平衡。 要维持体内氮平衡，保证机体自身蛋白的正常合成，不仅要有充足的食物蛋白，还要注意必需氨基酸的含量和配比，要合理调整饮食结构，避免偏食，否则会严重影响体内蛋白质的合成，从而影响正常的生长发育。 食物蛋白质的互补作用 试验研究指出，不同的食物蛋白质含有的必需氨基酸比例不同，对人体的营养价值各不相同。必需氨基酸组成比例愈接近人体蛋白质的食物蛋白质，营养价值就越高。 衡量食物蛋白质营养价值的指标称为蛋白质的生理价值（biological value of protein）。 有些食物蛋白质由于某些必需氨基酸含量较少，生理价值较低，但当与富含这些必需氨基酸的其他食物蛋白质相混合时，各种食物蛋白质之间便可彼此互相补充必需氨基酸的不足，从而提高食物蛋白质的生理价值，这种现象称为食物蛋白质的互补作用。 （二）尿素的生成（鸟氨酸循环） 人体内氨的主要代谢去路是用于合成无毒的尿素(urea)。 合成尿素的主要器官是肝，但在肾及脑中也可少量合成。 尿素合成是经称为鸟氨酸循环(ornithine cycle)的反应过程来完成的。催化这些反应的酶存在于胞液和线粒体中。 尿素的生物合成需要NH3、CO2（或H2CO3）、鸟氨酸、天冬氨酸、ATP、Mg+和一系列的酶参加作用。全部反应过程可分为三个阶段： CO2 、 NH3与鸟氨酸作用合成瓜氨酸； 瓜氨酸与天冬氨酸作用生成精氨酸； 精氨酸被精氨酸水解酶水解后放出尿素，并形成鸟氨酸成一循环（称鸟氨酸循环），又称尿素循环。 这个循环的反应途径可表示为： （1）氨基甲酰磷酸的合成 此反应在线粒体中进行，由氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ（carbamoyl phosphate synthetase -Ⅰ , CPS-Ⅰ）催化，该酶需N-乙酰谷氨酸（AGA）作为变构激活剂，反应不可逆。 在线粒体内进行，由鸟氨酸氨基甲酰转移酶（ornithine carbamoyl trans-ferase, OCT）催化，将氨甲酰基转移到鸟氨酸的?-氨基上，生成瓜氨酸。 转运至胞液的瓜氨酸在精氨酸代琥珀酸合成酶(argininosuccinate synthetase)催化下，消耗能量合成精氨酸代琥珀酸。 在胞液中由精氨酸代琥珀酸裂解酶(arginino-succinate lyase)催化，将精氨酸代琥珀酸裂解生成精氨酸和延胡索酸。? 在胞液中由精氨酸酶催化，精氨酸水解生成尿素(urea)和鸟氨酸(ornithine)。鸟氨酸可再转运入线粒体继续进行循环反应。 1．合成主要在肝细胞的线粒体和胞液中进行； 2．合成一分子尿素需消耗4分子ATP； 3．精氨酸代琥珀酸合成酶是尿素合成的限速酶； 4．尿素分子中的两个氮原子，一个来源于NH3，一个来源于天冬氨酸。 5. 尿素循环中涉及的天然蛋白质氨基酸是精胺酸。 （三）α-酮酸的代谢 各种氨基酸的代谢产物及其代谢产物 氮素是组成生物体的重