《细分病》讲义(氨基酸代谢)

1、临床医学器官系统整合课程 细胞、分子与疾病（1）讲义 2017 年 1 月 广州医科大学南山学院教案、讲稿、讲义的区别教案：依据教学日历的进度要求，为完成教学大纲所规定的教学任务而准备的教学工作计划，是教师以课时为单位编写的供教学用的实施方案。一般包括：教学时间、授课的题目（教学章、节标题）、授课的方式、方法和手段、教学的重点与难点、教学的基本内容、作业、讨论、辅导答疑等课后延伸、课后小结、参考资料（含参考书和参考文献）。教案主要体现：怎么教，教什么。 讲稿：教师撰写的讲课稿（纸质或电子形态），是讲授内容的文字描述或图像描述，要求尽可能详细、全面。讲稿不能是教材的翻版，也不能作为自己的教学方案

2、。教师在撰写讲稿时，应根据学生的层次、专业、基础知识、知识的连续性对教材内容进行必要的提炼，同时应加进学科前沿知识。 讲稿主要体现：讲什么  讲义：为授课教师自己编写的未正式出版的、供学生使用的教材。内容应较教科书精炼，但比PPT文字要完整和丰富。 内容可包括：教学要求、讲授内容，重点难点、考点、提问问题、讨论问题、课程总结、参考文献，习题等，老师们根据学科特点自行安排。细胞分子与疾病讲义内容和格式要求1. 题目： 中文（微软雅黑，三号，加粗）， 英文（Times New Roman，三号，加粗）。2. 整体概要介绍该章节内容（中文 宋体，小四； 英文Times New Roman，

3、小四； 专业名词可加粗，1.5倍行距）。3. 本章节教学要求（掌握、熟悉、了解）（中文 宋体，小四，1.5倍行距）。4.正文： 一级标题“一”（中文 微软雅黑，小四，加粗）， 二级标题“（一）”（中文 宋体，小四，加粗） 三级标题“1.”（中文 宋体，小四）四级标题“（1）”（中文 宋体，小四）内容中文采用宋体，小四；英文Times New Roman，字号与中文保持一致；1.5倍行距。5.问题讨论：.（格式同正文部分）6.参考教材/文献/网站（格式同正文部分）各位老师根据学科特点,内容可自行调整。格式示例：氨基酸代谢（amino acid metabolism）要求：【掌握】1. 必需氨基酸

4、的概念、种类。2. 氨基酸的脱氨基作用：联合脱氨基作用、转氨基作用、谷氨酸氧化脱氨基作用和嘌呤核苷酸循环。3. 氨基酸的来源与去路4. 氨的来源与去路。氨的转运形式：谷氨酰胺和丙氨酸。5. 尿素的性质、合成部位和生理意义。6. 一碳单位的概念。一碳单位的代谢：来源、载体、种类和生理意义。7. 含硫氨基酸的代谢：甲基的直接供体（S-腺苷甲硫氨酸）、硫酸的活性形式（PAPS）、肌酸的合成。【熟悉】1. 氮平衡的概念和类型。蛋白质的需要量和营养价值。2. 蛋白质在小肠的腐败作用。3. 蛋白质的分解代谢；鸟氨酸循环的主要途径；甲硫氨酸循环。4. -酮酸的代谢去路。熟悉生糖氨基酸、生酮氨基酸的概念。【了

5、解】1. 尿素合成的调节。2. 高血氨症和氨中毒。3. 氨基酸的脱羧基作用。谷氨酸、组氨酸和半胱氨酸等氨基酸的脱羧基后产生的胺类物质。4. 芳香族氨基酸的代谢：苯丙氨酸和酪氨酸的代谢产物。第一节 蛋白质的营养作用一、 氨基酸的来源和去路（一）氨基酸的来源氨基酸是蛋白质的基本组成单位。参加体内代谢的氨基酸，除经食物消化吸收来以外，还来自组织蛋白质分解和自身合成。这些氨基酸混为一体，分布在细胞内液和细胞外液，构成氨基酸代谢库。体内的氨基酸的来源和去路保持动态平衡，它有三个来源：食物蛋白质经消化吸收进入体内的氨基酸。组成蛋白质的氨基酸有二十种，其中有8种是人体需要而不能自身合成，必需由食物供给的，称

6、为必需氨基酸。它们为苏氨酸、色氨酸、缬氨酸、赖氨酸、亮氨酸、异亮氨酸，苯丙氨酸及蛋氨酸。其余十二种氨基酸在体内可以合成或依赖必需氨基酸可以合成，称为非必需氨基酸。食物蛋白质营养价值的高低取决于食物蛋白质所含必需氨基酸的种类、数量和比例。种类齐全、数量大、比例与人体需要越接近，其营养价值越高。为提高蛋白质的营养价值，把几种营养价值较低的蛋白质混合食用，必需氨基酸相互补充，从而提高氨基酸的利用率，称为蛋白质营养的互补作用。蛋白质具有高度种属特异性，不能直接输入人体，否则会产生过敏现象。进入机体前必先在肠道水解成氨基酸，然后吸收入血。蛋白质的消化作用主要在小肠中进行，由内肽酶（胰蛋白酶、糜蛋白酶及弹

7、性蛋白酶）和外肽酶（羧基肽酶、氨基肽酶）协同作用，水解成氨基酸，水解生成的二肽也可被吸收。未被吸收的氨基酸及蛋白质在肠道细菌的作用下，进行分解代谢，其代谢过程可产生许多对人体有害的物质（吲哚、酚类、胺类和氨），此过程称为蛋白质的腐败作用。蛋白质腐败产生的有害物质进入体内后，经肝脏的生物转化作用，转变成易溶于水的物质随尿排出。组织蛋白质分解释放的氨基酸。新陈代谢是生命的基本特征，人体的蛋白质不断进行合成和分解。氮平衡可反映体内蛋白质合成与分解的概况。氮平衡又分为氮的总平衡、氮的负平衡和氮的正平衡。成年人为氮的总平衡，要保持氮的总平衡，摄入的氮量应等于排出的氮量，我国营养学会推荐成人每日摄入蛋白质

8、的量为80g；成长时期的婴幼儿、青少年为氮的正平衡；营养不良、慢性消耗性疾病多为氮的负平衡。体内代谢过程中合成的某些非必需氨基酸。（二）氨基酸的去路主要是合成组织蛋白质。转变为各种有特殊生理功能的含氮化合物，如核酸、激素、神经递质等。氧化分解释放能量。第二节 氨基酸的一般代谢 氨基酸的一般分解代谢是指氨基酸脱氨基生成-酮酸和氨，-酮酸和氨再进一步代谢，-酮酸用于氧化供能、异生为糖和合成脂肪等；而氨是一种对人体有害的物质，在体内合成谷氨酰胺、合成尿素。（一）氨基酸的脱氨基作用氨基酸脱氨基作用的方式有氧化脱氨基作用、转氨基作用和联合脱氨基作用。氧化脱氨基作用 催化氨基酸氧化脱氨基的酶主要有L-谷氨

9、酸脱氢酶，L-谷氨酸脱氢酶在肝脑、肾等组织中普遍存在，活性也较强，但只能催化L-谷氨酸的氧化脱氨基作用，生成-酮戊二酸及氨，L-谷氨酸脱氢酶是一种变构酶，ATP、GTP是该酶的变构抑制剂，ADP、GDP是该酶的变构激活剂。在ATP、GTP不足时，谷氨酸加速氧化脱氨。转氨基作用 转氨基作用是指一种氨基酸的氨基通过转氨酶的作用，将氨基转移至另一-酮酸的酮基位置上，原来的氨基酸变成了-酮酸，原来的-酮酸变成了氨基酸。转氨酶催化的反应是可逆的，参与转氨基作用的-酮酸有-酮戊二酸、草酰乙酸、丙酮酸，除甘氨酸、赖氨酸、苏氨酸、脯氨酸及羟脯氨酸外，体内大多数氨基酸均可参与转氨基作用。体内存在多种转氨酶，但以

10、催化L-谷氨酸与-酮酸的转氨酶最为重要。例如谷氨酸丙酮酸氨基转移酶（GPT）和谷氨酸草酰乙酸氨基转移酶（GOT）。各种转氨酶均以磷酸吡哆醛或磷酸吡哆胺为辅酶，该辅酶在反应过程中起传递氨基作用。正常情况下，转氨酶主要分布在细胞内，在血清中活性很低，在各组织中又以分布在肝、心的活性最高。当某种原因使细胞膜通透性增高，或因组织坏死、细胞破裂，可有大量的转氨酶释放入血，引起血中转氨酶活性增高。例如：急性肝炎时血清中的GPT活性明显升高，心肌梗塞时血清中GOT活性明显上升。此种检查在临床上可作为协助诊断和预后判断肝、心疾病的指标之一。转氨基作用是多种氨基酸分解代谢的起始步骤，也是体内某些非必需氨基酸合成

11、的途径。联合脱氨基作用 转氨基作用只是氨基的转移，而没有真正的脱去氨基。在两种或两种以上的酶的催化作用下，将氨基酸的氨基脱下的方式称为联合脱氨基作用。体内有两种联合脱氨基作用的方式，一是转氨酶与谷氨酸脱氢酶联合进行的联合脱氨基作用，另一种是嘌呤核苷酸循环。转氨酶与谷氨酸脱氢酶联合进行的联合脱氨基作用主要在肝、肾组织中进行，氨基酸与-酮戊二酸进行转氨基作用，生成相应的-酮酸和谷氨酸，然后谷氨酸在L-谷氨酸脱氢酶的作用下脱氢、加水脱氨生成-酮戊二酸；嘌呤核苷酸循环是肌肉组织中脱氨的主要方式，可使许多氨基酸脱氨，其过程首先通过转氨基作用将氨转给草酰乙酸生成天冬氨酸，然后天冬氨酸在腺苷酸代琥珀合成酶催

12、化下，与次黄嘌呤核苷酸（IMP）缩合成腺苷酸代琥珀酸（AMPS），腺苷酸代琥珀酸在裂解酶的催化下，裂解为延胡索酸和腺苷酸（AMP），AMP经腺苷酸脱氨酶催化水解生成IMP和游离的氨。其中IMP参与循环，故称为嘌呤核苷酸循环。延胡索酸则经三羧酸循环途径转变为草酰乙酸。（二）氨的代谢 氨的来源氨基酸脱氨基作用生成氨，这是最主要的来源。由肠道吸收的氨，其中包括食物蛋白质在大肠内经腐败作用生成的氨和尿素在肠道脲酶作用下生成的氨。肾脏泌氨，谷氨酰胺在肾小管上皮细胞中谷氨酰胺酶的催化下生成氨。大部分随尿以NH4+形式排出，少部分吸收入血。氨的去路氨是有毒的物质，各组织中产生的氨必须以无毒的形式运输到肝脏、

13、肾脏，血中的氨主要以谷氨酰胺和丙氨酸两种形式运输。运输到肝的氨用于合成尿素，尿素经血液循环运输到肾，随尿排出；谷氨酰胺运输到肾，在肾小管上皮细胞谷氨酰胺酶的作用下产生的氨分泌进入肾小管，与H+结合成NH4+随尿排出。氨虽然是有毒物质，但机体合成非必需氨基酸及某些含氮化合物还需要少量的氨。在肝脏合成尿素氨在体内主要的去路是在肝脏生成无毒的尿素，然后由肾脏排泄，这是机体对氨的一种解毒方式。在肝细胞的线粒体中，NH3、CO2和H2O生成氨基甲酰磷酸，该反应消耗ATP，生成的氨基甲酰磷酸再与鸟氨酸合成瓜氨酸，瓜氨酸自线粒体进入胞液，由天冬氨酸提供氨基，生成精氨酸。（天冬氨酸和瓜氨酸在精氨酸代琥珀酸合成

14、酶催化下，生成精氨酸代琥珀酸，再在精氨酸代琥珀酸裂解酶催化下，裂解生成精氨酸和延胡索酸。）精氨酸在精氨酸酶的催化下，水解生成鸟氨酸的尿素，鸟氨酸又可再参与尿素合成过程，故尿素合成的过程又称鸟氨基循环。在鸟氨酸循环生成尿素的过程中，精氨酸代琥珀酸合成酶是尿素合成的限速酶，该反应是一个耗能反应，每合成1分子尿素消耗4个高能键。谷氨酰胺的合成氨与谷氨酸在谷氨酰胺合成酶的催化下合成谷氨酰胺，谷氨酰胺是氨的解毒产物，也是氨的储存和运输形式。氨可以使某些-酮酸经联合脱氨基逆反应生成相应的非必需氨基酸，还可参与嘌呤碱、嘧啶碱的生物合成。（三）-酮酸的代谢-酮酸是氨基酸的碳链骨架，除部分用于再合成非必需氨基酸

15、外，其余均可经不同的代谢途径，最后汇集于丙酮酸或三羧酸循环的某一中间产物，如草酰乙酸、延胡索酸、琥珀酰辅酶A、-酮戊二酸等，通过它们可以转变为糖，也可继续氧化，最终生成二氧化碳和水，并释放能量，有些氨基酸可以转变成乙酰辅酶A而生成脂类，大多数氨基酸在体内能生成糖，被称为生糖氨基酸。而苯丙氨酸、酪氨酸、异亮氨酸、色氨酸等在体内能生成糖和酮体，被称为生糖兼生酮氨基酸，赖氨酸、亮氨酸在体内只能生成酮体，被称为生酮氨基酸。第三节 氨基酸的个别代谢 前面讨论了氨基酸的一般代谢，下面探讨某些氨基酸在体内的特有的代谢途径，也就是氨基酸的个别代谢。（一）胺类的生成某些氨基酸进行脱羧基作用，催化氨基酸脱羧基作用

16、的酶为氨基酸脱羧酶，其辅酶是磷酸吡哆醛，生成的胺类物质具有重要的生理作用。谷氨酸脱羧基作用生成-氨基丁酸，-氨基丁酸是一种抑制性神经递质。组氨酸脱羧生成组胺，组胺是一种强烈的血管扩张剂。色氨酸经羟化反应生成5-羟色氨酸，进而脱羧可生成的5-羟色胺，5-羟色胺是一种抑抑制性神经递质和血管收缩剂。（二）一碳单位的生成和利用 一碳单位的概念一碳单位是氨基酸代谢过程中产生的含一个碳原子的有机基团，如甲基、亚甲基、亚氨甲基、甲酰基等，但CO2不是一碳单位。一碳单位的生成和转运某些氨基酸代谢可产生一碳单位，提供一碳单位的氨基酸有甘氨酸、丝氨酸、组氨酸和色氨酸，氨基酸代谢产生的一碳单位不能游离存在，要以四氢

17、叶酸为载体，才能转运和代谢。四氢叶酸分子中第5和第10位N原子是携带一碳单位的位置。一碳单位的生化功用一碳单位的生化功用有两点：用于嘌呤、嘧啶核苷酸的生物合成。是用于体内物质的甲基化反应。体内甲基的活性形式是S-腺苷蛋氨酸（SAM），SAM就是由一碳单位N5-甲基四氢叶酸和同型半胱氨酸在转甲基酶的催化作用下先生成蛋氨酸，然后蛋氨酸由ATP活化生成的，SAM可用于体内物质的甲基化反应。肾上腺素、胆碱、肉毒碱的合成都需SAM，SAM为体内物质甲基化反应提供甲基后转变为同型半胱氨酸。同型半胱氨酸又可用于蛋氨酸的合成，这一循环反应过程称为蛋氨酸循环。（三）含硫氨基酸代谢含硫氨基酸有蛋氨酸、半胱氨酸及胱

18、氨酸。酶蛋白中半胱氨酸自由巯基与许多酶的活性有关。半胱氨酸可转变成牛磺酸，牛磺酸有重要的生化功用，参与构成结合胆汁酸。含硫氨基酸分子中的硫在体内最后可转变成硫酸根，部分以钠盐的形式自尿排出，其余转变成活性硫酸根，即3丿-磷酸腺苷-5丿-磷酸硫酸（PAPS）。（四）芳香族氨基酸代谢苯丙氨酸、酪氨酸在体内代谢过程中生成一些重要的生物活性物质.芳香族氨基酸包括苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸。苯丙氨酸羟化生成酪氨酸,酪氨酸经酪氨酸羟化酶的作用，生成多巴，多巴脱羧变成多巴胺，再经羟化生成去甲肾上腺素。多巴胺、去甲肾上腺素、肾上腺素统称儿茶酚胺，三者均为神经递质。在黑色素细胞内,酪氨酸在酪氨酸酶催化作用下生成多巴，多巴再氧化生成黑色素。 酪氨酸还可经碘化生成甲状腺素。苯丙氨酸和酪氨酸代谢障碍与某些疾病的发生有关苯丙酮尿症苯丙氨酸羟化生成酪氨酸,催化此反应的酶为苯丙氨酸羟化酶。当此酶缺乏时苯丙氨酸不能正常地转变成酪氨酸，体内苯丙氨酸堆积，并可通过转氨基作用生成苯丙