一、蛋白质的消化
蛋白质的消化过程起始于胃部。在胃部,主要的蛋白质水解酶是胃蛋白酶。这种酶的专一性比较低,但是具有优先作用于芳香族氨基酸、蛋氨酸和亮氨酸等残基组成的肽键的特点。经过胃蛋白酶作用后的产物,主要是肽类以及少部分氨基酸成分。进一步的消化,是在食糜内容物混入胰液以后,由胰蛋白酶、糜蛋白司酶、弹性蛋白酶以及肽酶等水解酶催化进行的。经过胰酶的水解作用后,消化产物将主要为游离氨基酸和小分子肽化合物。
生成的小分子肽成分,将在小肠粘膜分泌的蛋白酶作用下,进一步完全水解生成氨基酸。
二、氨基酸的吸收
经过消化过程的蛋白质,最后水解为氨基酸分子后,一般不在小肠内容物中积聚,而即刻发生吸收。氨基酸分子经小肠粘膜细胞的吸收,是一种需要钠参与的主动性转运过程。一般,吸收过程所需的能量将小肠粘膜细胞的氧化代谢过程提供。存在于肠粘膜细胞上的主动转运载体,有四类,它们将通过与氨基酸和钠形成复合体后,转运入细胞膜内。
四类不同的氨基酸载体分别如下:
(1)无电荷R基氨酸载体 这一载体转运氨基酸的速度最快,可转运的氨基酸种类也最多,包括有芳香族氨基酸、脂肪族氨基酸、含硫氨基酸、组氨酸、谷氨酰胺和天冬酰胺等。
(2)带正电荷R基氨酸载体 可以转运赖氨酸和精氨酸,转运速度比较慢。
(3)带负电荷R基氨酸载体 可以转运天冬氨酸和谷氨酸。
(4)脯氨酸及甘氨酸载休 可以转运脯氨酸和甘氨酸等,转运速度很慢。
在吸收过程中,氨基酸主要积聚于粘膜细胞,这是因为从肠内容物中吸收氨基酸进入肠粘膜细胞的速度,比它们从细胞中释放的速度要快。吸收的氨基酸主要通过毛细血管经门静脉进入肝脏,少量通过乳糜管,经淋巴系统进入血液循环。绝大多数的氨基酸在粘膜细胞中将不发生重要变化,但是谷氨酸和天冬氨酸将是例外,它们将发生转氨基作用。
三、蛋白质和氨基酸的中间代谢
由于蛋白质和氨基酸组成上的许多差别,因此分解反应和合成反应将循多种方式进行。但是,从总体的代谢反应来看,却依然保持了一定的同一反应途径。由食品提供的蛋白质或氨基酸成分,将基本上完全地进行代谢。在正常的情况下,由食品提供的蛋白质或氨基酸成分往往只是用于了机体内蛋白质的正常更新——即补充那些不断损失的机体蛋白质(皮肤细胞、粘膜细胞、酶、毛发、指甲等);只是在摄入过量时,蛋白质或氨基酸成分才会充作能量源。
(—)氨基酸的脱氨基作用
氨基酸的脱氨基作用,一般是氨基酸分解代谢的第一个步骤。脱氨基作用的直接结果,将是生成无机氨和α—酮酸,其中,无机氨是一种对机体有毒的成分,必须转变为无毒的物质,如尿素,然后排泄出去。而α—酮酸将进一步进行氧化,直到进入三羧酸循环被彻底氧化解。一种示性表示为:
(二) α—酮酸的代谢
α—酮酸的代谢有三种途径,即氧化途径、合成氨基酸途径及转变为脂肪及糖途径。
1、α—酮酸的氧化途径
经过脱氨基作用所生成的α—酮酸,一般都是以进入三羧酸循环而进一步进行氧化分解的。大体上可以将进入三羧酸循环的方式区分为二类,即一类是形成乙酰辅酶A;另一类则是形成三羧酸循环的中间产物,如α—酮戊二酸、草酰乙酸、琥珀酰辅酶A、延胡素酸等。
2、α—酮酸转变为脂肪及糖途径
一些α—酮酸可以在机体内转变为脂肪或糖贮存起来。具有这种能力的α—酮酸所对应的氨基酸将分别被称作为生酮氨基酸和生糖氨基酸。其中,生酮氨基酸有亮氨酸;生糖氨基酸有丙氨酸、精氨酸、天冬氨酸、半胱氨酸、谷氨酸、甘氨酸、组氨酸、脯氨酸、蛋氮酸、丝氮酸、苏氨酸、缬氨酸。另外,还有一些氨基酸所产生的α—酮酸既可以产生酮体也可以产生葡萄糖,被称作为生酮兼生糖氨酸,包括有异亮氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸、色氨酸和酪氨酸。
(三)氨的代谢
无机氨本身对于机体是有毒的成分,一般其在血液中的含量,大约<0.1mg/100g。如果血液中的氨浓度过高,将会产生机体氨中毒。在机体内,将有毒的无机氨进行代谢的途径有二种,—是形成尿素进行排泄,二是形成谷氨酰胺和天冬酰胺进行氮源贮存与转化。由于在人体内氮源容易得到,所以机体内的氨代谢,主要是通过形成尿素后被排泄掉。一般,成人每日大约可生成25g尿素(含氮量为47%),约相当于75g蛋白质(含氮量约为16%)。
在机体内,尿素是通过尿素循环在肝脏中生成的。
(四) α—氨基酸的合成
—般来说,机体内α—氨基酸是由合适的α—酮酸经由氨基化作用得以生成的。我们已经知道,这种合成过程,实际上是脱氨基作用的逆反应。即:
其他的合成途径,还包括有:
①由必需氨基酸转变为非必需氨基酸,例如由苯丙氨酸氧化生成酪氨酸的反应。
②由转硫醇作用转变为含硫氨基酸,例如由丝氨酸转变为半光氨酸的反应。
除非必需氨基酸以外,那些必须由食物提供的必需氨基酸,是不能在机体内合成出来的。
(五)蛋白质的合成
机体蛋白质与核酸具有密切的关系。对于处于生长发育状态的组织和分泌蛋白质的细胞来讲,核糖核酸(简写RNA)的含量十分丰富,其蛋白质的合成速度也非常快。机体内存在有二种蛋白质的合成途径,这就是蛋白质合成的翻译途径和非翻译途径。
绝大多数的蛋白质都是由RNA为直接模板合成的翻译途径合成出来的,只有极少数的多肽(如谷胱甘肽、催产素等)足在蛋白质合成酶的催化下,由氨基酸一个一个地连接起来的非翻译途径合成出来的。