创新解析蛋白质代谢综合征 原创 周茯生 TNA 茯茶素 2022-09-24 14:00

发表于广东

蛋白质代谢。

蛋白质,是由氨基酸以脱水缩合的方式组成的多肽链,经过盘曲折叠形成的具有一定空间结构的物质。在人体中,蛋白质形态可表现为韧带、肌腱、胶原、基膜、各细胞骨架、大分子等。蛋白质中一定含有碳、氢、氧、氮这四种宏量营养元素,许多具有独特功能的蛋白质中,还会包含其他的宏量、微量营养元素。

蛋白质和核酸,是一切生命活动的物质基础。

蛋白质代谢可理解为“外源蛋白质摄入,与内源蛋白质消耗、分解与合成”这一体内更新转换的动态生理生化过程。蛋白质的分解代谢与合成代谢,主要是指蛋白质在人体细胞内的代谢途径。简述如下:

1、外源蛋白质的分解(消化吸收):人们日常吃的瘦肉、蛋类、鱼类、豆类等动、植物性蛋白质食物,主要在人体消化腺(胰腺)与消化道等相应组织细胞分泌的蛋白酶或肽酶(酶实为功能蛋白)作用下,水解为各种氨基酸成分的混合物。

胃分泌的盐酸可使蛋白质变性,易于消化;还可激活胃蛋白酶,分解蛋白产生蛋白胨。肠分泌的碳酸氢根可中和胃酸,为胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶、羧肽酶、氨肽酶等提供合适环境。肠激酶激活胰蛋白酶,再激活其他酶,胰蛋白酶在分解蛋白质的化学反应中起核心催化作用。外源蛋白在肠道分解为氨基酸和小肽,经特异的氨基酸、小肽转运系统进入肠上皮细胞,小肽再被氨肽酶、羧肽酶、二肽酶彻底水解,进入血液。饭后门静脉中只有各种氨基酸、葡萄糖、脂肪酸与甘油等小分子进入肝脏。

2、内源蛋白主要在细胞内的溶酶体降解(分解),自然凋亡细胞自身结构蛋白的顺利降解尤为关键。内源蛋白是选择性降解,这与蛋白质结构中氨基酸的末端排列组成相关。

内源蛋白降解速度不同。一般蛋白质代谢中关键酶半衰期短,如多氨合成的限速酶 - 鸟氨酸脱羧酶半衰期只有 11 分钟,可快速分解一般蛋白质;而肝细胞合成的血浆蛋白降解约为 10 天;胶原为 1000 天。降解蛋白质后最终产生的氨基酸,会进入人体游离氨基酸库。

3、内源蛋白质的合成:各类氨基酸在人体各组织细胞中可以合成各自细胞代谢或器官组织生理过程需要的蛋白质。大体可分为五个阶段:氨基酸 -tRNA 合成阶段、肽链合成起始阶段、肽链延长阶段、肽链合成终止阶段、肽链合成加工阶段。

事实上,人体内蛋白质由氨基酸合成的同时,蛋白质也在不断地分解为氨基酸。这种分解与合成动态转换中,在成人阶段约各占一半。

一般来讲,人体中蛋白质的代谢过程大致是:食物中外源性蛋白质在消化道彻底分解为游离氨基酸后经小肠吸收入门静脉,以及内源性蛋白质程序化解体为游离氨基酸进入各组织中的毛细血管静脉端,一并流入静脉血液,进入肝脏。氨基酸经肝脏综合生化加工转化后,再进入血液循环系统,供人体各组织细胞代谢所用。而部分未被利用的游离氨基酸则会在相关器官组织细胞内进行分解代谢并排出。

氨基酸正常代谢是基础。

蛋白质代谢以氨基酸为核心。人体细胞内液、外液中所有游离氨基酸称为游离氨基酸库(生化物质转化前体分子),其动态含量不足氨基酸总量的 1%,却可反映人体氮代谢概况。外源蛋白、内源蛋白都要降解(分解)为氨基酸,才能被人体中新复制生长的细胞合成利用、或继续氧化分解、或转化。

游离氨基酸可合成自身蛋白,可氧化分解释放出能量,可转化为糖类或脂类,也可合成其他各种生物活性物质(酶、激素、核酸、免疫球蛋白等活性物质)。合成蛋白是主要用途,约占 75%,而蛋白质提供的能量约占人体所需总能量的 10%-15%。蛋白质的代谢平衡称为氮平衡,一般每天排出约 5 克氮,相当于 30 克蛋白质。

有些氨基酸通过特殊代谢活动,可合成多种体内重要的含氮生理活性物质。这些代谢活动包括:氨基酸的脱羧基作用;产生一碳单位;含硫氨基酸的特殊代谢;芳香氨基酸的特殊代谢;支链氨基酸的代谢等。由此合成转化的含氮生理活性物质如神经递质、嘌呤、嘧啶、磷脂、卟啉、辅酶等。

脱羧基作用产生的胺类中,5- 羟色胺是神经递质,缺少易发生抑郁,组胺与过敏反应密切相关;磷脂的合成需 S- 腺苷甲硫氨酸;嘌呤、嘧啶、一碳单位等与核酸 DNA、RNA 代谢相关;辅酶与相关酶活性相关。

氨基酸分解代谢的主要反应是脱氨基作用。脱氨基的方式有:氧化脱氨基、转氨基、联合脱氨基、非氧化脱氨基等,其中以联合脱氨基最为重要。氨基酸脱氨基后生成的α- 酮酸会进一步代谢,可以经氨基化生成非必需氨基酸;或转变为糖类、脂类;或氧化供能。

氨基酸,是含有碱性氨基和酸性羧基的有机化合物。蛋白质水解后得到的氨基酸都是α- 氨基酸,而且仅有二十二种。按营养学分类:

1、必需氨基酸 8 种:指人体不能合成或合成速度远不满足人体代谢的需求,必需通过饮食来摄取食物蛋白中供给的氨基酸。成人必需氨基酸的需求量约为蛋白质总需要量的 20%-37%,分别是:赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸(甲硫氨酸)、苏氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸。

2、半必需氨基酸 2 种:精氨酸和组氨酸。人体虽能合成,但通常不能满足正常代谢的需要。

3、非必需氨基酸:指可以在人体细胞中由简单的前体合成,不需要刻意从食物中获得的 12 种氨基酸。包括:甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、硒半胱氨酸、天冬酰胺、半胱氨酸、丝氨酸、天冬氨酸、酪氨酸、脯氨酸、吡咯酪氨酸。

人体吃进体内的蛋白质形态的含氮物质,都需以氨基酸代谢为核心,大多以尿素等含氮终末产物排出体外,与核酸(嘌呤、尿酸)代谢共同维持体内氮平衡。

系列酶活性不足是蛋白质代谢障碍发生的主要原因。

外源蛋白消化吸收与内源蛋白降解分解后的各种游离氨基酸,都将进一步作为生化前体物质为细胞代谢所用。在细胞生命周期阶段内,氨基酸都会基于细胞内核酸(DNA、RNA)程序化控制指令进入合成代谢或分解代谢途径,进行精确的生化物质转化反应。每一种生化物质的转化化学反应都需要有相对应的酶来催化完成。

氨基酸代谢如图:

从上图表分析氨基酸的代谢:

1、氨基酸分解代谢,含氮部分脱氨基,氨基转变为尿素;不含氮部分再氧化分解为水、二氧化碳、能量,或可以再合成为糖、脂。每步化学反应都需酶的催化作用。

2、氨基酸转换形成新的氨基酸,实质是合成人体半必需、非必需的共 14 种氨基酸,为不同功能蛋白质的合成提供齐全的前体氨基酸部件。要顺利完成新的氨基酸合成,每一转化反应过程都需要相应酶的催化作用。

3、氨基酸可以合成各种组织的结构物质,如弹性蛋白、胶原蛋白、细胞骨架等蛋白质,以及合成各种酶、激素、核酸、免疫活性物质等以人体功能蛋白为主的功能(或称活性)物质。这些结构蛋白、功能蛋白合成的复杂生化反应,也都需要在相应酶的催化作用下完成。各生化反应所需生物能量主要由糖类(能源物质)提供。

数千种化学反应过程中,要保障系列酶的活性,基本都需要人体必需的微量元素、维生素等作为辅基 / 辅酶、辅助因子、激活剂的参与。蛋白质任何代谢环节中合成酶、分解酶的活性不足,都可能造成蛋白质代谢(质量、数量、种类等)障碍发生。

外源性全营养元素供给失衡导致蛋白质代谢综合征。

细胞是人体生命活动的基本单位,每个细胞生理生化功能健全强大,人体全部组织细胞新陈代谢无障碍正常进行,人体就会健康无病。蛋白质是组成人体一切细胞、组织的重要成分,是构建机体所有重要组织器官的生化结构物质。蛋白质约占人体全部质量的 18%。蛋白质和核酸是人体有核细胞的基础生命物质,是生命活动的主要承担者。

人体内蛋白质的种类很多,性质、功能各异,基本都由 22 种氨基酸按不同比例组合形成,并在体内系列酶的催化作用下不断进行代谢与更新。

蛋白质的代谢,是与糖、脂、无机盐、水以及活性物质(酶、激素、核酸、免疫成分等)同步协调进行的。人体生命的维持,必须依赖外源动物性、植物性营养物质的持续均衡供给。从营养元素维度看,实质上是要求 11 种宏量元素和已知必需的 18 种微量元素一起均衡供给。前文《开创全营养元素维持生命健康的新路径》(可点击阅读)已有简述。

当前食物中的营养元素构成事实上是失衡的。由于重施氮、磷、钾肥,追求高产速生,导致农产品、饲料养殖的动物性食品等食物中,碳、氢、氧、氮等宏量元素的含量比例相对铁、锌、锰、铜、钴、铬、硒等微量元素来说是充足甚至过剩的。人体主要必需微量元素的相对不足或缺乏,即导致系列酶活性中心的成分缺乏,必然导致酶活性不足。

人体中绝大多数酶本质上也是蛋白质。酶催化效率相对低下,必然造成氮代谢障碍(失序、失控、失衡),后果是导致蛋白质代谢综合征。主要有:

1、酶催化功能不足。生化物质新陈代谢过程中的化学反应都是由酶催化来完成的。酶催化功能不足是导致人体糖、脂、蛋白质代谢紊乱,发生系列综合征的主要原因。

2、运动功能不足,肌无力即典型征候。肌细胞收缩主要是由以肌球蛋白为主要成分的粗丝和以肌动蛋白为主要成分的细丝相互滑动来完成的。

3、蛋白质运输功能相对低下。许多小分子及离子的运输是由各种专一的蛋白质来完成的,如血液中血浆白蛋白运送小分子、红细胞中的血红蛋白运送氧气和二氧化碳等。具体表现为血液质量欠佳,中气不足等。

4、蛋白质支持和保护功能不佳,如毛发枯黄、白发、脱落,皮肤暗沉无光泽,脏器下垂、移位、松弛等。这是胶原蛋白、弹性蛋白、角蛋白等结构蛋白质量欠佳的表现。

5、免疫球蛋白等免疫活性物质功能低下,使得人体各免疫细胞生理生化功能低下。这是外界病原微生物容易多次侵袭、感染,身体急、慢性炎症多发的主因。

6、多肽和蛋白质激素功能不足。引起系列内分泌失调的原因中,蛋白质代谢紊乱是主因。

总之,人体生命出现亚健康和疾病状态的主要原因与蛋白质代谢障碍密切相关。

真实有效地防控并逆转蛋白质代谢综合征、糖脂代谢综合征,日常饮用国奖成果微生物技术转化的以多种必需微量元素为主的功能食品茯茶素,将成为追求健康的前沿新路径!

文 / 周政祥(笔名:周茯生)