蛋白質(zhì)(protein)是一切生命物質(zhì)基礎(chǔ)，沒有蛋白質(zhì)就沒有生命，可見蛋白質(zhì)對人體是非常重要。正常成人體內(nèi)16％～19％是蛋白質(zhì)。人體內(nèi)蛋白質(zhì)始終處于不斷地分解，又不斷地合成的動態(tài)平衡中，借以可達(dá)到組織蛋白不斷更新和修復(fù)。腸和骨髓內(nèi)蛋白質(zhì)更新速度較快。但總體來說，人體內(nèi)每天約更新3％的蛋白質(zhì)。
一、蛋白質(zhì)功能
1．構(gòu)成人體組織成分人體任何組織和器官，都以蛋白質(zhì)作為重要組成成分，所以人體在生長過程中，就包含著蛋白質(zhì)不斷地增加。人體組織(1eantissue)中，如肌肉、心、肝、腎等器官含大量蛋白質(zhì)；骨骼和牙齒含大量膠原蛋白，指(趾)甲含角蛋白；細(xì)胞中從細(xì)胞膜到細(xì)胞內(nèi)各種結(jié)構(gòu)均含蛋白質(zhì)。可見蛋白質(zhì)是人體不能缺少的構(gòu)成成分。
2．構(gòu)成體內(nèi)各種重要物質(zhì)如含蛋白質(zhì)的酶，催化體內(nèi)一切物質(zhì)分解和合成；激素使內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，并調(diào)節(jié)許多生理過程；抗體可以抵御外來微生物及其他有害物質(zhì)入侵；細(xì)胞膜和血液中蛋白質(zhì)擔(dān)負(fù)著各類物質(zhì)運(yùn)輸相交換；體液內(nèi)可溶性且可離解為陰、陽離子的蛋白質(zhì)，使體液滲透壓和酸堿度得以穩(wěn)定；此外血液凝固、視覺形成、人體運(yùn)動等等，無一不與蛋白質(zhì)有關(guān)。故蛋白質(zhì)是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)，是生命存在的形式。
3．供給能量因蛋白質(zhì)含碳、氫、氧元素，當(dāng)機(jī)體需要時(shí)，可以被代謝分解，釋放出能量。19食物蛋白質(zhì)在體內(nèi)約產(chǎn)生16．7kJ(4．0kca1)能量。
二、氨基酸和必需氨基酸
1．氨基酸和肽蛋白質(zhì)是由許多氨基酸(aminoacid)以肽鍵連接，并形成一定空間結(jié)構(gòu)的大分子。由于氨基酸種類、數(shù)量、排列次序和空間結(jié)構(gòu)千差萬別，就構(gòu)成無數(shù)種功能各異的蛋白質(zhì)，也才有豐富多彩奧妙無窮的生物世界。構(gòu)成人體蛋白質(zhì)氨基酸有20種(不包括胱氨酸，cystine)，見表2-4。蛋白質(zhì)分解時(shí)次級結(jié)構(gòu)稱肽(peptide)，含10個(gè)以上氨基酸的肽稱多肽(po1ypeptide)，含4-6個(gè)氨基酸稱寡肽(o1igopeptide)，含3個(gè)或2個(gè)氨基酸分別稱3肽(tripeptide)和2肽(dipeptide)。
2．必需氨基酸構(gòu)成人體蛋白質(zhì)20種氨基酸中，有9種氨基酸，人體不能合成或合成速度不能滿足機(jī)體需要，必須從食物中直接獲得，稱為必需氨基酸(essentia1 ami-no acid，EAA)；還有9種人體自身可以合成能滿足機(jī)體需要，稱非為必需氨基酸(nonessentia1amino acid，NEAA)，見表2-4。
組氨酸是嬰兒必需氨基酸，但FA0、WHO在1985年首次提出成人組氨酸需要量為8-12mg／(kg·d)，同時(shí)許多報(bào)道證實(shí)組氨酸是成人體內(nèi)必需氨基酸，但由于組氨酸在人體肌肉和血紅蛋白中大量貯存，而人體對其需要量相對較少，對直接證實(shí)成人體內(nèi)無合成組氨酸能力的研究帶來很大困難，故尚難確定組氨酸為人體必需氨基酸。
半胱氨酸和酪氨酸在體內(nèi)分別由甲硫氨酸和苯丙氨酸轉(zhuǎn)變而成，如飲食能直接提供這2種氨基酸，則人體對甲硫氨酸和苯丙氨酸需要分別減少30％和50％，所以半胱氨酸和酪氨酸為條件必需氨基酸(conditiona11y essentia1 aminoacid)或半必需氨基酸(semi-essentia1 aminoacid)。在計(jì)算食物必需氨基酸組成時(shí)，常將甲硫氨酸和半胱氨酸、苯丙氨酸和酪氨酸合并計(jì)算。
3．氨基酸模式和限制氨基酸人體蛋白質(zhì)及食物蛋白質(zhì)必需氨基酸種類和含量有差異，營養(yǎng)學(xué)用氨基酸模式(amino acidpattern)來表示這種差異。所謂氨基酸模式，是指某種蛋白質(zhì)各種必需氨基酸構(gòu)成比例。其計(jì)算方法是將該種蛋白質(zhì)的色氨酸含量為1，分別計(jì)算出其他必需氨基酸的相應(yīng)比值，這些比值就是該種蛋白質(zhì)的氨基酸模式，見表2-5。
食物蛋白質(zhì)氨基酸模式與人體蛋白質(zhì)越接近時(shí)，必需氨基酸被機(jī)體利用程度越高，食物蛋白質(zhì)營養(yǎng)價(jià)值也相對越高，如動物性蛋白質(zhì)中蛋類、奶類、肉類、魚類等及大豆蛋白質(zhì)。因此，這些蛋白質(zhì)統(tǒng)稱為優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)。其中雞蛋蛋白質(zhì)與人體蛋白質(zhì)氨基酸模式最接近，在實(shí)驗(yàn)中常以其作為參考蛋白(referenceprotein)。反之，食物蛋白質(zhì)中1種或幾種必需氨基酸相對含量較低，使其他必需氨基酸不能被充分利用而浪費(fèi)，蛋白質(zhì)營養(yǎng)價(jià)值降低，這些含量相對較低的必需氨基酸稱限制氨基酸(1imiting aminoacid)。其中含量最低的稱第一限制氨基酸，余者以此類推。植物性蛋白常相對缺少下列必需氨基酸：賴氨酸、甲硫氨酸、蘇氨酸和色氨酸，所以其營養(yǎng)價(jià)值相對較低，如大米和面粉蛋白質(zhì)賴氨酸含量最少。為提高植物性蛋白質(zhì)營養(yǎng)價(jià)值，常將2種或2種以上食物混合食用，而達(dá)到以多補(bǔ)少，提高飲食蛋白質(zhì)營養(yǎng)價(jià)值。以相互補(bǔ)充其必需氨基酸不足的作用，稱為蛋白質(zhì)互補(bǔ)作用(comp1ementaryaction)。如將大豆制品和米面同時(shí)食用，大豆蛋白可彌補(bǔ)米、面蛋白賴氨酸不足，米、面也可一定程度補(bǔ)充大豆蛋白甲硫氨酸不足，起到互補(bǔ)作用。
三、特殊氨基酸
1．牛磺酸?；撬崾莿游锛?xì)胞含硫氨基酸代謝的終產(chǎn)物。通常認(rèn)為主要是通過半胱亞硫酸脫羧酶將半胱氨酸氧化轉(zhuǎn)變而成。?；撬峥膳c膽酸結(jié)合，對脂肪的溶解和吸收具有十分重要的作用。在低鈣的情況下，?；撬峥稍黾有募∈湛s力，鈣過高時(shí)，又可保護(hù)心肌免于受損。?；撬嵩诔跞橹泻慨惓ＸS富，而新生兒及嬰兒合成?；撬岬哪芰艿?。牛磺酸缺乏可使嬰兒體重增加減慢。植物性食物不含牛磺酸，動物性食物如肉類則含量豐富，尤其是蛤類、貝殼類食物。
2．谷氨酰胺谷氨酰胺對腸黏膜細(xì)胞、淋巴細(xì)胞及纖維細(xì)胞具有特殊作用，現(xiàn)認(rèn)為是條件必需氨基酸。在腸內(nèi)營養(yǎng)及口服營養(yǎng)液中適量加入谷氨酰胺，對危重患者十分重要。因?yàn)楣劝滨０吩诰S持腸代謝與功能中有十分重要意義。實(shí)驗(yàn)中已證明，谷氨酰胺可減少腸黏膜絨毛萎縮，刺激腸黏膜生長，增加絨毛高度與氮含量，還可減少細(xì)菌擴(kuò)散。
3．精氨酸為非必需氨基酸，在肌酸合成過程中起重要作用，現(xiàn)認(rèn)為是條件必需氨基酸。在肌酸代謝中產(chǎn)生一氧化氮，能調(diào)節(jié)血管張力，調(diào)整血壓和血流量。
四、蛋白質(zhì)消化、吸收和代謝
1．消化食物蛋白在胃液消化酶作用下，初步水解，在小腸中完成整個(gè)消化吸收過程。胃蛋白酶原由胃底部和幽門部主細(xì)胞分泌，在胃酸和已存在的胃蛋白酶作用下，釋放出部分多肽，形成具有活性胃蛋白酶。胃蛋白酶作用較弱、專一性較差，除粘液蛋白外，只能促進(jìn)各種水溶性蛋白質(zhì)水解成為多肽，主要水解苯丙氨酸、酪氨酸和亮氨酸組成的肽鍵。
胰液含有胰蛋白酶(trypsin)、糜蛋白酶(chymotrypsin)、彈性蛋白酶等內(nèi)肽酶及羧基肽酶A與羧基肽酶B等外肽酶。胰酶催化蛋白質(zhì)水解的作用和專一性都較強(qiáng)，所以胃切除術(shù)后患者，食物蛋白雖未經(jīng)胃蛋白酶的作用，但其消化率并未受到嚴(yán)重影響。初分泌的各種胰酶都是無活性酶原，分泌至十二指腸后才被激活發(fā)揮作用。胰蛋白酶原被小腸上皮細(xì)胞刷狀緣表面的腸激酶激活變成胰蛋白酶。胰蛋白酶再激活糜蛋白酶原、彈性蛋白酶原和羧基肽酶原，使之變成相應(yīng)酶。胰蛋白酶原分泌受腸內(nèi)食物蛋白的影響，當(dāng)胰蛋白酶與食物蛋白結(jié)合完畢后，多余的胰蛋白酶能抑制胰腺再分泌。
胰酶水解蛋白的產(chǎn)物，僅33％左右為氨基酸，其余為10個(gè)氨基酸以下肽鏈的寡肽。腸液中肽酶極少，而在腸黏膜細(xì)胞刷狀緣和胞液中，分別含有多種寡肽酶，能從肽鏈N端逐步水解肽鏈，稱為氨基肽酶。刷狀緣含有的酶能水解2～6個(gè)氨基酸組成的肽；腸液中的酶主要水解二肽、三肽。通常認(rèn)為正常情況下，四肽以上肽鏈在刷狀緣時(shí)，先水解為三肽或二肽，吸收入細(xì)胞后再進(jìn)一步分解為氨基酸。
2．吸收氨基酸通過小腸黏膜細(xì)胞是由主動轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)進(jìn)行，分別轉(zhuǎn)運(yùn)中性、酸性和堿性氨基酸。具有相似結(jié)構(gòu)的氨基酸在共同使用同一轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)時(shí)，相互間具有競爭機(jī)制，這種競爭的結(jié)果，使含量高的氨基酸相應(yīng)地被吸收多些，從而保證腸內(nèi)能按食物氨基酸含量比例進(jìn)行吸收。如飲食中過多加入某種氨基酸，由于這種競爭作用會造成同類型氨基酸吸收減少。如亮氨酸、異亮氨酸和纈氨酸有共同轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)，如過多加入亮氨酸，則異亮氨酸和纈氨酸吸收就會減少，結(jié)果是食物蛋白質(zhì)營養(yǎng)價(jià)值下降。
在腸內(nèi)被消化吸收的蛋白質(zhì)，不僅來自于食物，也有腸黏膜細(xì)胞脫落和消化液的分泌等，每天有709左右蛋白質(zhì)進(jìn)入消化系統(tǒng)，其中大部分被消化和重吸收。未被吸收的蛋白質(zhì)由糞便排出體外。
3．氨基酸代謝池存在于人體各組織、器官和體液中的氨基酸統(tǒng)稱為氨基酸池。氨基酸池中游離氨基酸除來自食物外，大部分是體內(nèi)蛋白質(zhì)分解產(chǎn)物。這些氨基酸主要被用來重新合成人體蛋白質(zhì)，以達(dá)到機(jī)體蛋白質(zhì)不斷更新和修復(fù)。未被利用的氨基酸，則經(jīng)代謝轉(zhuǎn)變成尿素、氨、尿酸和肌酐等由尿排出體外。
機(jī)體每天由于皮膚、毛發(fā)和黏膜的脫落，婦女月經(jīng)期失血等及腸內(nèi)菌體死亡排出，損失209以上蛋白質(zhì)，這種氮排出是機(jī)體不可避免的氮消耗，稱為必要氮損失(ob1iga．tory nitrogen10sses)。按每千克體重計(jì)，成年男性每天必要氮損失為54mg，成年女性為55mg。當(dāng)飲食碳水化合物和脂肪不能滿足機(jī)體能量需要時(shí)，或蛋白質(zhì)攝入過多時(shí)，蛋白質(zhì)才分別被用來作為能源或轉(zhuǎn)化為碳水化合物和脂肪。因此，在正常情況下，理論上只要從飲食中獲得相當(dāng)于必要氮損失量，即可滿足人體對蛋白質(zhì)的需要。
4．氮平衡
(1)氮平衡定義：所謂氮平衡，是反應(yīng)機(jī)體攝人氮和排出氮的關(guān)系，了解代謝和合成代謝處于動態(tài)平衡，這種平衡可用氮平衡(nitrogenba1ance)表示。通常食物蛋白質(zhì)含氮量約為16％。
成年人攝入和排出的氮量大致相等，8等于或接近零，攝人氮在±5％以內(nèi)，為零氮平衡(zeronitrogenba1ance)；兒童在生長發(fā)育時(shí)期、婦女懷孕期、疾病恢復(fù)期有部分蛋白質(zhì)在體內(nèi)潴留，B為正數(shù)，為正氮平衡(positive nitrogenba1ance)，以滿足機(jī)體對蛋白質(zhì)額外的需要；衰老、短暫的饑餓或某些消耗性疾病，排出氮量大于攝人氮量，B為負(fù)數(shù)，為負(fù)氮平衡(negativenitrogen ba1ance)，在這種狀況下，應(yīng)盡可能增加蛋白質(zhì)供應(yīng)，減輕或改變負(fù)氮平衡。
(2)氮平衡影響因素：
1)能量：當(dāng)供給能量低于實(shí)際需要時(shí)，氮平衡向負(fù)平衡方向改變。當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)達(dá)到需要時(shí)，能量超過需要?jiǎng)t可保證氮平衡；但如果蛋白質(zhì)本身不足，那么盡管增加額外能量，也不會改善氮平衡狀況。能量不足嚴(yán)重則將持續(xù)向負(fù)平衡方向發(fā)展。
2)活動量：減少活動量即可使能量消耗減少，能量供給高于需要時(shí)則可對蛋白質(zhì)具有保護(hù)作用。
3)激素：生長激素、睪酮等作用于合成代謝的激素傾向于使氮在體內(nèi)潴留，而甲狀腺素、皮質(zhì)類激素等作用于分解代謝的激素則傾向于使體內(nèi)氮排出。
4)蛋白質(zhì)與氨基酸攝入量：若處于低氮攝入水平，其尿氮排出將隨之下降，蛋白質(zhì)攝入低于消耗，就會出現(xiàn)負(fù)氮平衡并引起體內(nèi)蛋白質(zhì)消耗，繼續(xù)發(fā)展還可引起器官功能改變。
5)各種應(yīng)激狀態(tài)：精神過分緊張、焦慮、思想負(fù)擔(dān)過重及疾病狀態(tài)時(shí)，對氮排出均有一定影響。
五、食物蛋白質(zhì)營養(yǎng)學(xué)評價(jià)
評價(jià)食品蛋白質(zhì)營養(yǎng)價(jià)值，對于食品質(zhì)量鑒定、新食品資源研究和開發(fā)，指導(dǎo)人群飲食等許多方面，都十分必要。各種食物，其蛋白質(zhì)含量、氨基酸模式等都不同，人體對不同蛋白質(zhì)的消化、吸收和利用程度也存在差異，所以營養(yǎng)學(xué)主要從食物蛋白質(zhì)含量、被消化吸收程度和被人體利用程度進(jìn)行全面評價(jià)。
1．蛋白質(zhì)含量雖然蛋白質(zhì)含量不等于質(zhì)量，但無一定數(shù)量，再好的蛋白質(zhì)其營養(yǎng)價(jià)值也有限。所以蛋白質(zhì)含量是食物蛋白質(zhì)營養(yǎng)價(jià)值基礎(chǔ)。食物中蛋白質(zhì)含量測定常用微量凱氏(Kjdah1)定氮法，測定食物中氮含量，再乘以由氮的蛋白質(zhì)換算系數(shù)，可得食物蛋白質(zhì)含量。同種食物的換算系數(shù)不變，換算系數(shù)根據(jù)氮占蛋白質(zhì)百分比計(jì)算。食物含氮量占蛋白質(zhì)16％，其倒數(shù)即為6．25，由氮計(jì)算蛋白質(zhì)換算系數(shù)是6．25。2．蛋白質(zhì)消化率蛋白質(zhì)消化率(digestibi1ity)不僅反應(yīng)蛋白質(zhì)在體內(nèi)被分解的程度，同時(shí)還反應(yīng)消化后氨基酸和肽被吸收程度。因蛋白質(zhì)在食物中存在的形式、結(jié)構(gòu)名不相同，食物中含有不利于蛋白質(zhì)吸收的其他因素影響等。不同食物，或同種食物不同加工方式，其蛋白質(zhì)消化率都有差異。如動物性食品蛋白質(zhì)通常高于植物性食品(表2-6)。大豆整粒食用時(shí)，消化率僅60％，而加工成豆腐后，消化率提高到90％以上。這是因?yàn)榧庸r(shí)，去除大豆纖維素和其他不利于蛋白質(zhì)消化吸收的影響因素。
蛋白質(zhì)消化率測定，無論以人或動物為實(shí)驗(yàn)對象，都必須檢測實(shí)驗(yàn)期內(nèi)攝人食物氮、排出體外的糞氮和糞代謝氮，再用下列公式計(jì)算。糞代謝氮，是指腸內(nèi)源性氮，是在試驗(yàn)對象完全不攝人蛋白質(zhì)時(shí)，糞中含氮量。成人24h內(nèi)糞代謝氮為0．9。1．29。蛋白質(zhì)消化率(M)=[食物氮一(糞氮一糞代謝氮)]÷食物氮×100
根據(jù)上式計(jì)算的結(jié)果，即為食物蛋白質(zhì)真消化率(truedigestibi1ity)。在實(shí)際應(yīng)用中，常不考慮糞代謝氮。這樣不僅實(shí)驗(yàn)方法簡便，且因所測結(jié)果比真消化率要低，具有安全性。這種消化率叫做表觀消化率(apparent digestibi1ity)。
3．蛋白質(zhì)利用率衡量蛋白質(zhì)利用率指標(biāo)很多，各種指標(biāo)分別從不同角度反映蛋白質(zhì)利用程度。以下介紹幾種常用指標(biāo)。
(1)生物價(jià)：蛋白質(zhì)生物價(jià)(bio10gica1va1ue，BV)是反映食物蛋白質(zhì)消化吸收后，被機(jī)體利用程度指標(biāo)。生物價(jià)的值越高，表明其被機(jī)體利用程度越高，最大值為100。
尿氮和尿內(nèi)源性氮檢測原理和方法與糞氮、糞代謝氮相同。生物價(jià)對指導(dǎo)肝、腎患者飲食治療很有意義。生物價(jià)高，表明食物蛋白質(zhì)中氨基酸主要用來合成人體蛋白，極少有過多氨基酸經(jīng)肝、腎代謝而釋放能量，或由尿排出多余氮，故可大大減少肝、腎負(fù)擔(dān)，有利于其功能恢復(fù)。
(2)蛋白質(zhì)凈利用率：蛋白質(zhì)凈利用率(net proteinuti1ization，NPU)是反應(yīng)食物中蛋白質(zhì)被利用的程度。此項(xiàng)指標(biāo)包括食物蛋白質(zhì)消化和利用，故更為全面。
蛋白質(zhì)凈利用率(％)=消化率×生物價(jià)=儲留率÷食物氮×100
(3)蛋白質(zhì)功效比值：蛋白質(zhì)功效比值(protein effciencyrati0，PER)測定，是用處于生長階段的幼年動物，經(jīng)常用剛斷奶雄性大鼠，以其在實(shí)驗(yàn)期內(nèi)體重增加和攝人蛋白質(zhì)量比值，作為反映蛋白質(zhì)營養(yǎng)價(jià)值的指標(biāo)。因所測蛋白質(zhì)主要被用來提供生長的需要，所以該指標(biāo)被廣泛用來作嬰幼兒食品蛋白質(zhì)評價(jià)。實(shí)驗(yàn)時(shí)飼料中被測蛋白質(zhì)是睢一蛋白來源，占飼料總能量10％，實(shí)驗(yàn)周期為28d。
蛋白質(zhì)功效比值=動物體重增加(g)÷攝人食物蛋白質(zhì)(g)
同種食物，在不同實(shí)驗(yàn)條件下，所測得功效比值常有明顯差異。為使實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有一致性和可比性，實(shí)驗(yàn)用標(biāo)化酪蛋白為參考蛋白設(shè)對照組，無論酪蛋白組功效比值為多少，均應(yīng)換算為2．5，然后按下式計(jì)算被測蛋白質(zhì)功效比值。
被測蛋白質(zhì)功效比值=實(shí)驗(yàn)組功效比值÷對照組×2．5
(4)氨基酸評分和經(jīng)消化率修正氨基酸評分：氨基酸評分(amino acid score，AAS)和經(jīng)消化率修正氨基酸評分(proteindigestibi1ity corrected amino acid score，PDCAAS)，也稱為蛋白質(zhì)化學(xué)評分(chemica1score)，是目前廣為采用的評價(jià)方法。該法是用被測食物蛋白質(zhì)必需氨基酸評分模式(amino acid scoringpattern)和推薦的理想模式或參考蛋白模式進(jìn)行比較。因此，該指標(biāo)反映蛋白質(zhì)構(gòu)成和利用率的關(guān)系。不同年齡人群，其氨基酸評分模式不同，不同食物其氨基酸評分模式也不相同。氨基酸評分分值為食物蛋白質(zhì)中必需氨基酸和參考蛋白或理想模式中對應(yīng)必需氨基酸的比值。
確定某種食物蛋白質(zhì)氨基酸評分，分為2個(gè)步驟。第1步計(jì)算被測蛋白質(zhì)每種必需氨基酸評分值；第2步是在上述計(jì)算結(jié)果中，找出最低必需氨基酸(第一限制氨基酸)評分值，即為該蛋白質(zhì)氨基酸評分(表2-7)。
氨基酸評分方法比較簡單，缺點(diǎn)是沒有考慮食物蛋白質(zhì)消化率。為此，最近美國FDA(food and drugadministration，F(xiàn)DA)通過1種新方法，即經(jīng)消化率修正的氨基酸評分(PDCAAS)。此法可替代蛋白質(zhì)功效比值PER對除孕婦和1歲以下嬰兒以外，所有人群的食物蛋白質(zhì)進(jìn)行評價(jià)。
其計(jì)算公式：PDCAAS=氨基酸評分×真消化率。
除上述方法和指標(biāo)外，還有些蛋白質(zhì)營養(yǎng)評價(jià)方法和指標(biāo)，如相對蛋白質(zhì)值(ra-tive protein va1ue，npv)；凈蛋白質(zhì)比值(netprotein rati0，NPR)；氮平衡指數(shù)(nitr0．gen ba1aence index，NBI)等，這些指標(biāo)較少使用。
六、蛋白質(zhì)平均需要量測定
目前研究蛋白質(zhì)需要量方法常見為要因加算法、氮平衡方法及在幼兒中根據(jù)生長發(fā)育的觀察法，還有從氨基酸的需要量來推算蛋白質(zhì)的需要量等。
1．要因加算法根據(jù)人體在特定時(shí)間內(nèi)必要氮損失作為基礎(chǔ)加上人體在特定生理?xiàng)l件下的額外需要。必要氮損失測定是在成人食用無蛋白飲食數(shù)天后，在特定時(shí)間內(nèi)測定從身體排泄及從皮膚等各個(gè)途徑所損失的氮。根據(jù)測定所得數(shù)值，折算為蛋白質(zhì)，再考慮蛋白質(zhì)的利用率、生物價(jià)等校正得出每人每天每千克體重需要0．89蛋白質(zhì)。此數(shù)值還受能量充足與否、年齡、機(jī)體應(yīng)激狀態(tài)等因素影響。
2．氮平衡方法用此法了解人體對蛋白質(zhì)需要量，也是常用方法，并可用于氨基酸需要量分析。通過測定每天攝人氮和各種途徑排出氮，了解其所處平衡狀況。測定不同分量蛋白質(zhì)氮平衡結(jié)果，可以找到能夠達(dá)到平衡的蛋白質(zhì)量值。
3．氨基酸及其模式與需要量人類有9種必需氨基酸。根據(jù)實(shí)驗(yàn)科學(xué)家們測得各年齡段人體必需氨基酸的需要量。必需氨基酸與非必需氨基酸比例，嬰兒必需氨基酸占所需氨基酸總量43％，兒童為36％，而成人為19％～20％。
七、蛋白質(zhì)營養(yǎng)狀況評價(jià)
蛋白質(zhì)缺乏在成人和兒童中都有發(fā)生，但生長階段的兒童更為敏感。據(jù)WH0估計(jì)，目前全世界500萬兒童患蛋白質(zhì)．能量營養(yǎng)不良(protein-energyma1nutrition．PEM)，其中有因疾病和營養(yǎng)不當(dāng)引起，但大多數(shù)則是因貧窮和饑餓所致。主要分布在非洲，在中、南美洲，中東、東亞和南亞地區(qū)。PEM有2種，一是稱為Kwashiorker，來自加納語，指能量攝人基本滿足要求，而蛋白質(zhì)嚴(yán)重不足的兒童營養(yǎng)性疾病，主要表現(xiàn)為腹部、腿部水腫，虛弱、表情淡漠、生長滯緩，頭發(fā)變色、變脆和易脫落，易感染其他疾病等；二是稱為Marasmus，意為消瘦，指蛋白質(zhì)和能量攝人均嚴(yán)重不足的兒童營養(yǎng)性疾病，患兒消瘦無力，因易感染其他疾病而死亡。也有人認(rèn)為這2種營養(yǎng)不良癥是PEM不同階段。在成人蛋白質(zhì)攝人不足，同樣可引起體力下降、浮腫、抗病力減弱等有害作用。
蛋白質(zhì)，尤其是動物性蛋白質(zhì)攝入過多，對人體同樣有害。首先過多動物蛋白質(zhì)攝人，就必然攝人較多動物脂肪和膽固醇。其次蛋白質(zhì)過多本身也會產(chǎn)生有害影響。通常人體不貯存蛋白質(zhì)，所以必須將過多蛋白質(zhì)脫氨分解，氮?jiǎng)t由尿排出體外。此過程需要大量水分，即可加重腎負(fù)擔(dān)，若腎功能本來不好，則危害就更大。過多動物蛋白攝入，也造成含硫氨基酸攝人過多，加速骨骼中鈣質(zhì)丟失，易發(fā)生骨質(zhì)疏松(osteoporosis)。1．蛋白質(zhì)營養(yǎng)不良機(jī)體貯存蛋白質(zhì)的量很少，在營養(yǎng)充足時(shí)，也不過只有機(jī)體蛋白總量1％左右。這種蛋白質(zhì)稱為易動蛋白，主要貯于肝、腸黏膜和胰腺，丟失后對器官功能沒有改變。當(dāng)飲食蛋白缺乏時(shí)，組織蛋白分解快、合成慢，導(dǎo)致一系列生化、病理改變和臨床表現(xiàn)。其中腸黏膜和消化腺較早累及，臨床表現(xiàn)為消化吸收不良、腹瀉；肝不能維持正常結(jié)構(gòu)與功能，出現(xiàn)脂肪浸潤；血漿蛋白合成發(fā)生障礙；酶的活性降低，主要是黃嘌呤氧化酶和谷氨酸脫氫酶降低；由于肌肉蛋白合成不足而逐漸出現(xiàn)肌肉萎縮；因抗體合成減少，對傳染病的抵抗力下降；由于腎上腺皮質(zhì)功能減退，很難克服應(yīng)激狀態(tài)；膠原合成也會發(fā)生障礙，使傷口不易愈合；兒童時(shí)期可見骨骼生長緩慢、智力發(fā)育障礙。蛋白質(zhì)長期攝人不足，可逐漸形成營養(yǎng)性水腫，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致死亡。
2．營養(yǎng)狀況評價(jià)長期蛋白質(zhì)攝入不足，將影響機(jī)體組織蛋白質(zhì)的合成。在兒童和青少年，表現(xiàn)為生長發(fā)育遲緩，身高體重低于正常兒童，甚至影響智力的正常發(fā)育。成人可有疲倦、無力、體重降低、血漿清蛋白下降、肌肉萎縮、貧血，嚴(yán)重時(shí)可出現(xiàn)營養(yǎng)不良性水腫。另外，還能使傷口愈合緩慢、免疫功能低下。
蛋白質(zhì)嚴(yán)重缺乏，多見于發(fā)展中國家的兒童蛋白質(zhì)缺乏常與能量缺乏同時(shí)發(fā)生，稱為蛋白質(zhì)．能量營養(yǎng)不良，是幾組臨床癥狀不同的綜合征。嚴(yán)重的PEM，可導(dǎo)致兒童死亡。輕型、慢性的PEM常被忽略，但對兒童生長發(fā)育有明顯影響。
八、蛋白質(zhì)供給量及來源
人體內(nèi)存在氮平衡，通過飲食給人體提供蛋白質(zhì)應(yīng)滿足機(jī)體的氮平衡，長時(shí)期不恰當(dāng)正氮平衡和負(fù)氮平衡都可對人體造成危害。
理論上，成人每天攝人不到309蛋白質(zhì)就可達(dá)到零氮平衡。但從安全性考慮，成人按每千克體重每天攝入0．89蛋白質(zhì)較好。我國以植物性食物為主，所以供給量在1.0～1．2r／(kg．bw)。按能量計(jì)算，成人蛋白質(zhì)攝入占總能量10％～12％，兒童青少年為12％。14％；蛋白質(zhì)營養(yǎng)正常時(shí)，人體內(nèi)有關(guān)反映蛋白質(zhì)營養(yǎng)水平的指標(biāo)也應(yīng)正常。常用指標(biāo)主要為血清白蛋白，正常值為35～S09／1，血清運(yùn)鐵蛋白，正常值為2·2～4.O9／1等。
蛋白質(zhì)廣泛存在于動植物性食物之中。動物性蛋白質(zhì)質(zhì)量好，但同時(shí)富含飽和脂肪酸和膽固醇，植物性蛋白的利用率較低。因此，應(yīng)注意蛋白質(zhì)互補(bǔ)作用，適當(dāng)搭配非常重要。大豆蛋白質(zhì)營養(yǎng)和保健功能越來越被世界所認(rèn)識，我國是世界大豆生產(chǎn)大國，多吃大豆制品，不僅可提供豐富的優(yōu)質(zhì)蛋白，同時(shí)也有許多保健功效。
九、氨基酸代謝
1．氨基酸脫氨基作用氨基酸可經(jīng)多種方式脫氨基，如氧化脫氨基、轉(zhuǎn)氨基、聯(lián)合脫氨基及非氧化脫氨基等，以聯(lián)合脫氨基最重要。
(1)轉(zhuǎn)氨基作用：反應(yīng)既是氨基酸分解代謝過程，又是體內(nèi)某些非必需氨基酸的合成途徑。在各種轉(zhuǎn)氨酶中，以1一谷氨酸與僅一酮酸轉(zhuǎn)氨酶最為重要，如谷丙轉(zhuǎn)氨酶(GPT。A1T)、谷草轉(zhuǎn)氨酶(GOT，AST)等。轉(zhuǎn)氨基作用只有氨基轉(zhuǎn)移，而沒有真正脫氨基。
(2)氧化脫氨基作用：肝、腎、腦等組織廣泛存在谷氨酸脫氫酶，可催化谷氨酸氧化脫氨生成儀．酮戊二酸，其輔酶是NAD+或NADP+。
(3)聯(lián)合脫氨基作用：主要在肝、腎等組織進(jìn)行。氨基酸首先與d一酮戊二酸在轉(zhuǎn)氨酶作用下生成僅一酮酸和谷氨酸，然后谷氨酸再經(jīng)1一谷氨酸脫氫酶作用，脫去氨基生成僅一酮戊二酸，后者再繼續(xù)參加轉(zhuǎn)氨基作用。聯(lián)合脫氨基作用全過程是可逆的，也是體內(nèi)合成非必需氨基酸的主要途徑。
(4)嘌呤核苷酸循環(huán)：嘌呤核苷酸循環(huán)可看作另一種形式聯(lián)合脫氨基作用，主要在骨骼肌及心肌中進(jìn)行。在此過程中，氨基酸通過瞟呤核苷酸循環(huán)脫去氨基。
2．僅一酮酸代謝氨基酸脫氨基后生成0r．一酮酸可繼續(xù)代謝，主要有以下3方面途徑：(1)經(jīng)氨基化生成非必需氨基酸：在谷氨酸脫氫酶催化下，0r．．酮戊二酸可與氨生成谷氨酸；其余Ot-酮酸氨基化須經(jīng)聯(lián)合脫氨基作用的逆反應(yīng)來進(jìn)行。
(2)轉(zhuǎn)變?yōu)樘羌爸悾涸隗w內(nèi)，僅一酮酸可轉(zhuǎn)變成糖及脂類。大多數(shù)氨基酸在體內(nèi)可生成糖，這些氨基酸稱為生糖氨基酸；能轉(zhuǎn)變?yōu)橥w者稱為生酮氨基酸，如亮氨酸及賴氨酸；兩種皆有者稱為生糖兼生酮氨基酸，如異亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、蘇氨酸及色．氨酸。
十、氨代謝
1．體內(nèi)氨來源
(1)組織器官氨基酸及胺分解：氨基酸脫氨基作用產(chǎn)生的氨，是體內(nèi)氨主要來源，胺類分解也可以產(chǎn)生氨。
(2)腸吸收氨：腸吸收的氨有2個(gè)來源，即氨基酸在腸內(nèi)細(xì)菌作用下產(chǎn)生氨和腸內(nèi)尿素經(jīng)腸內(nèi)細(xì)菌尿素酶水解產(chǎn)生氨。腸內(nèi)腐敗作用增強(qiáng)時(shí)，氨產(chǎn)生量增多。NH，比NH4+易穿過細(xì)胞膜而被吸收；在堿性環(huán)境中，NH4+可轉(zhuǎn)變成NH。因此，腸內(nèi)pH偏堿時(shí)，氨吸收加強(qiáng)。對高血氨患者用弱酸性透析液作結(jié)腸透析，禁用堿性肥皂水灌腸，就是為了減少氨吸收。
(3)腎產(chǎn)氨：腎小管上皮細(xì)胞分泌氨主要來自谷氨酰胺。谷氨酰胺在谷氨酰胺酶催化下水解成谷氨酸和NH。這部分NH，分泌到腎小管腔與尿中H+結(jié)合成NH4+，以銨鹽形式由尿排出體外，這對調(diào)節(jié)機(jī)體酸堿平衡起著重要作用。酸性尿有利于腎小管細(xì)胞中氨擴(kuò)散人尿，而堿性尿則可妨礙腎小管細(xì)胞中NH，分泌，此時(shí)氨被吸收入血，成為血氨另一來源。因此，肝硬化腹水患者不宜使用堿性利尿藥，以免增高血氨。
2．氨轉(zhuǎn)運(yùn)氨是有毒物質(zhì)。除門靜脈血液外，體內(nèi)血液中氨濃度很低。氨在血液中以無毒形式轉(zhuǎn)運(yùn)，由丙氨酸和谷氨酰胺運(yùn)輸?shù)礁魏铣赡蛩兀蜻\(yùn)至腎以銨鹽形式從尿排出。
(1)丙氨酸·葡萄糖循環(huán)：經(jīng)過此循環(huán)過程，可使肌肉內(nèi)氨以無毒的丙氨酸形式運(yùn)輸?shù)礁危煌瑫r(shí)，肝又為肌肉提供生成氨基酸的葡萄糖。
(2)谷氨酰胺運(yùn)氨作用：在腦、肌組織中，氨與谷氨酸在谷氨酰胺酶的催化下生成谷氨酰胺，并經(jīng)血液運(yùn)送至肝或腎，再經(jīng)谷氨酰胺酶水解成谷氨酸和氨。
谷氨酰胺既是氨的解毒產(chǎn)物，又是氨貯存及運(yùn)輸形式。臨床上對氨中毒患者可服用或輸入谷氨酸鹽，以降低氨的濃度。
3．體內(nèi)氨去路
(1)尿素生成：正常情況下體內(nèi)的氨主要在肝中通過鳥氨酸循環(huán)合成尿素而解毒，只有少部分氨在腎以銨鹽形式由尿排出。
(2)合成谷氨酰胺。
(3)氨代謝其他途徑：氨參與非必需氨基酸及嘌呤堿、嘧啶堿合成。
4．高氨血癥和氨中毒正常生理情況下，血氨來源與去路保持動態(tài)平衡，血氨濃度處于較低的水平。氨在肝中合成尿素是維持這種平衡的關(guān)鍵。當(dāng)肝功能嚴(yán)重?fù)p傷時(shí)，尿素合成發(fā)生障礙，血氨濃度升高，稱為高血氨癥。氨進(jìn)入腦組織，可與腦中的僅一酮戊二酸結(jié)合生成谷氨酸，氨還可和腦中的谷氨酸繼續(xù)結(jié)合生成谷氨酰胺。因此，腦中氨增加可使腦中d．酮戊二酸減少，導(dǎo)致三羧酸循環(huán)減弱，使腦組織中ATP生成減少，引起大腦功能障礙，即引起肝性腦病。
十一、特殊氨基酸代謝
1．氨基酸脫羧基作用幾種氨基酸經(jīng)脫羧基作用產(chǎn)生重要胺類如下：
(1)1一氨基丁酸(GABA)：由谷氨酸脫羧酶催化谷氨酸脫羧基生成，此酶在腦、腎組織中活性很高，所以腦中GABA的含量較多。GABA是抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，對中樞神經(jīng)有抑制作用。
(2)?；撬幔喊腚装彼崾紫妊趸苫撬岜彼?，再脫去羧基生成?；撬?。?；撬崾墙Y(jié)合膽汁酸組成成分。
(3)組胺：組氨酸通過組氨酸脫羧酶催化生成組胺。組胺主要存在于肥大細(xì)胞中，創(chuàng)傷性休克或炎癥病變部位有組胺釋放。組胺具有強(qiáng)烈的擴(kuò)張血管功能，能增加毛細(xì)血管的通透性，還能刺激胃蛋白酶和胃酸的分泌。
(4)5一羥色氨(5-HT)：色氨酸經(jīng)色氨酸羥化酶催化生成5一羥色氨酸，再經(jīng)脫羧酶作用，生成5-HT。腦內(nèi)的5-HT作為神經(jīng)遞質(zhì)、具有抑制作用；在外圍組織具有收縮血管的功能。
(5)多胺：某些氨基酸脫羧基可產(chǎn)生多胺類物質(zhì)。如鳥氨酸脫羧基生成腐胺，然后再轉(zhuǎn)變?yōu)榫吆途?。精脒和精胺是調(diào)節(jié)細(xì)胞生長的重要物質(zhì)。凡生長旺盛的組織及癌瘤組織多胺類含量均較多。
2．含硫氨基酸代謝體內(nèi)含硫氨基酸有甲硫氨酸(蛋氨酸)、半胱氨酸和胱氨酸。甲硫氨酸代謝：
1)甲硫氨酸與轉(zhuǎn)甲基作用：甲硫氨酸分子中含有s一甲基，通過轉(zhuǎn)甲基作用可生成多種含甲基重要生理活性物質(zhì)，如腎上腺素、肌酸、肉毒堿等。
2)甲硫氨酸循環(huán)：甲硫氨酸通過轉(zhuǎn)甲基作用可轉(zhuǎn)變?yōu)橥桶腚装彼?，同型半胱氨酸又可接受N，．甲基四氫葉酸提供的甲基，重新生成甲硫氨酸，形成甲硫氨酸循環(huán)。因體內(nèi)不能合成同型半胱氨酸，只能由甲硫氨酸轉(zhuǎn)變而來，所以甲硫氨酸不能在體內(nèi)合成，必須由食物供給。目前認(rèn)為，高同型半胱氨酸血癥可能是動脈粥樣硬化發(fā)病的獨(dú)立危險(xiǎn)因子。
3)肌酸合成：肌酸和磷酸肌酸是能量貯存和利用的重要化合物，磷酸肌酸在心肌、骨骼肌及大腦中含量豐富。肌酸和磷酸肌酸代謝終產(chǎn)物是肌酸酐。正常成人，每天尿中肌酸酐的排出量恒定。當(dāng)腎嚴(yán)重病變時(shí)，肌酸酐排泄受阻，血中肌酸酐濃度升高。
3．半胱氨酸與胱氨酸的代謝半胱氨酸和胱氨酸兩者可以相互轉(zhuǎn)變。半胱氨酸是體內(nèi)硫酸根的主要來源。
4．芳香族氨基酸代謝芳香族氨基酸包括苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸。
(1)苯丙氨酸和酪氨酸代謝：
多巴胺、去甲腎上腺素、腎上腺素統(tǒng)稱為兒茶酚胺。酪氨酸羥化酶是合成兒茶酚胺的限速酶。酪氨酸另一代謝途徑是合成黑色素，在黑色素細(xì)胞中酪氨酸酶的催化下生成。人體缺乏酪氨酸酶可引起白化病。
當(dāng)體內(nèi)缺乏苯丙氨酸羥化酶時(shí)，苯丙氨酸不能轉(zhuǎn)化為酪氨酸而在體內(nèi)蓄積，經(jīng)轉(zhuǎn)氨基作用生成苯丙酮酸，后者繼續(xù)轉(zhuǎn)變成苯乙酸等衍生物。此時(shí)，尿中出現(xiàn)大量苯丙酮酸等代謝產(chǎn)物，稱為苯酮酸尿癥。
酪氨酸還可在酪氨酸轉(zhuǎn)氨酶的催化下生成對羥苯丙酮酸，后者經(jīng)尿黑酸等中間產(chǎn)物變成延胡索酸和乙酰乙酸。尿黑酸分解代謝酶先天缺陷時(shí)，可出現(xiàn)尿黑酸尿癥。
(2)色氨酸代謝：色氨酸能生成5-HT，能在肝中色氨酸加氧酶作用生成一碳單位。色氨酸分解可產(chǎn)生丙酮酸及乙酰乙酰CoA。色氨酸分解還可產(chǎn)生維生素PP，是體內(nèi)合成維生素的特例，但其合成量甚少，不能滿足機(jī)體需要。
5．支鏈氨基酸代謝支鏈氨基酸包括亮氨酸、異亮氨酸和纈氨酸，都是必需氨基酸。支鏈氨基酸的分解代謝主要在骨骼肌中進(jìn)行。
十二、核苷酸代謝
(一)嘌呤核苷酸代謝
1．嘌呤核苷酸合成代謝
(1)嘌呤核苷酸從頭合成：
1)嘌呤堿合成元素來源：嘌呤環(huán)N。來自天冬氨酸，C：c。來自一碳單位，N，N，來自谷氨酰胺，C。來自C0：C。C，和c，來自甘氨酸。
2)從頭合成途徑簡述：分2個(gè)階段進(jìn)行，先合成次黃嘌呤核苷酸(IMP)，再轉(zhuǎn)變?yōu)锳MP和GMP。反應(yīng)從5一磷酸核糖開始，經(jīng)磷酸核糖焦磷酸(PRPP)、5．磷酸核糖胺(PRA)生成等多步反應(yīng)，生成IMP。
3)從頭合成的調(diào)節(jié)：嘌呤核苷酸合成起始階段的PRPP合成酶、PRPP酰胺轉(zhuǎn)移酶均可被合成產(chǎn)物IMP、AMP及GMP等抑制。反之，PRPP增加可促進(jìn)酰胺轉(zhuǎn)移酶活性，加速PRA生成。
(2)嘌呤核苷酸補(bǔ)救合成：利用嘌呤堿或嘌呤核苷合成嘌呤核苷酸，稱為補(bǔ)救合成。
(3)嘌呤核苷酸的抗代謝物：嘌呤核苷酸的抗代謝物是某些嘌呤、氨基酸或葉酸的類似物。主要以競爭性抑制方式干擾或阻斷嘌呤核苷酸的合成代謝，進(jìn)一步阻止核酸及蛋白質(zhì)生物合成。腫瘤細(xì)胞的核酸及蛋白質(zhì)合成十分旺盛，這些核苷酸抗代謝物具有抗腫瘤的作用。具有此作用抗代謝物有6一巰基嘌呤6一巰基鳥嘌呤、8一雜氮鳥嘌呤等。氮雜絲氨酸、6一重氮-5一氧正亮氨酸等結(jié)構(gòu)與谷氨酰胺相似，氨蝶呤及氨甲蝶呤(MTX)是葉酸類似物，均可抑制嘌呤核苷酸的合成。
2．嘌呤核苷酸分解代謝細(xì)胞內(nèi)嘌呤核苷酸在核苷酸酶的作用下水解成腺苷、鳥苷或次黃苷。腺苷在腺苷脫氨酶的催化下脫氨變?yōu)榇吸S苷；鳥苷或次黃苷經(jīng)磷酸分解成自由的堿基與磷酸核糖。磷酸核糖可成為PRPP的原料，堿基經(jīng)黃嘌呤氧化酶催化、氧化成尿酸。當(dāng)嘌呤核苷酸代謝酶功能缺陷，或進(jìn)食高嘌呤飲食，體內(nèi)核酸大量分解，如白血病、惡性腫瘤等疾病，或腎功能障礙時(shí)，體內(nèi)尿酸含量升高，尿酸鹽結(jié)晶在關(guān)節(jié)、軟骨或腎沉積，可導(dǎo)致關(guān)節(jié)炎、尿路結(jié)石及腎病。別嘌呤醇可抑制黃嘌呤氧化酶，抑制尿酸生成。
(二)嘧啶核苷酸代謝
1．嘧啶核苷酸合成代謝
(1)嘧啶核苷酸從頭合成：
1)嘧啶核苷酸合成元素來源：嘧啶環(huán)C：來自C0：，N。來自谷氨酰胺，C。C，C。及N，來自天冬氨酸。
2)從頭合成途徑：嘧啶核苷酸的合成可分為如下階段進(jìn)行：氨基甲酰磷酸的生成；尿嘧啶核苷酸生成；胞嘧啶核苷酸生成；脫氧胸腺嘧啶核苷酸的生成。5一氟尿嘧啶(5．Fu)在體內(nèi)可轉(zhuǎn)變?yōu)?．氟尿嘧啶核苷酸，后者可抑制胸腺嘧啶核苷酸合成酶。
3)從頭合成調(diào)節(jié)：嘧啶核苷酸合成的調(diào)節(jié)酶是氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ和天冬氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶，此后種酶分別受UMP和CTP反饋抑制。嘌呤核苷酸、嘧啶核苷酸均抑制磷酸核糖焦磷酸激酶(PRPP合成酶)。
(2)嘧啶核苷酸補(bǔ)救合成：尿嘧啶核苷酸和胸腺嘧啶核苷酸均可在嘧啶磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶作用下由嘧啶生成。
2．嘧啶核苷酸分解代謝嘧啶核苷酸經(jīng)核苷酸酶和核苷酶作用，脫去磷酸和戊糖，生成嘧啶堿。嘧啶堿在肝經(jīng)脫氨、氧化、還原、脫羧等反應(yīng)繼續(xù)分解。尿嘧啶和胞嘧啶分解成B．氨基丙酸、氨和C0：；胸腺嘧啶則產(chǎn)生p一氨基異丁酸、氨和COz。
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