临床八年制生物化学教案-氨基酸代谢

临床八年制生物化学教案氨基酸代谢教学要求：1.了解蛋白质的消化、吸收。熟悉氮的总平衡、正平衡以及负平衡的定义。人体所需的八种必需氨基酸。蛋白质生理价值和互补作用。2．掌握氨基酸代谢库的概况和氨基酸的来源与去路。熟悉转氨基作用的机制。了解嘌呤核苷酸循环。体内氨基酸的几种主要的脱氨基方式、反应过程、生理意义。转氨酶的辅酶。转氨酶ALT或AST，两者在血清中含量升高的临床意义。3.掌握葡萄糖－丙氨酸循环。熟悉血氨的来源和去路。掌握肝脏中合成尿素的过程、关键酶、生理意义及调节。4.掌握α-酮酸的转变。生糖氨基酸，生酮氨基酸、生糖兼生酮氨基酸的定义。糖、脂肪、蛋白质三类物质在体内互变的概况。5.掌握一碳单位的定义、一碳单位的载体、一碳单位的生理功能。6.熟悉氨基酸脱羧基的产物为胺类，有关的酶是氨基酸脱羧酶类，辅酶是磷酸吡哆醛。具有重要生理作用的胺类有γ-氨基丁酸、5-羟色胺、牛磺酸、组胺等。7．熟悉重要的含硫氨基酸包括甲硫氨酸、半胱氨酸等物质。S-腺苷甲硫氨酸是体内主要的甲基供体。甲硫氨酸循环的生理意义。维生素B12和叶酸与甲硫氨酸循环的关系。了解半胱氨酸在体内代谢生成的含活性硫酸根的化合物PAPS及其功能。8．了解支链氨基酸的代谢。苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸主要在肝脏中代谢。“苯丙酮酸尿症”及“白化病”病因。课时安排：总学时6.0第一节体内氨基酸的来源0.5第二节氨基酸的转换和分解1.0第三节营养非必需氨基酸的合成1.5第四节氨的代谢2.0第五节氨基酸代谢的特殊产物和个别氨基酸代谢1.0重点：1．氨基酸的转氨基作用、脱氨基作用以及α-酮酸代谢。2．血氨的来源和去路。3．鸟氨酸循环及其生理意义。4．一碳单位的代谢。难点：1．鸟氨酸循环。2．个别氨基酸的特殊代谢。教学内容：一、体内氨基酸的来源1．外源性蛋白质消化成氨基酸和寡肽后被吸收（1）蛋白质在胃和肠道被消化成氨基酸和寡肽：与蛋白质消化有关的酶：胃蛋白酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶，均为内肽酶。羧基肽酶和氨基肽酶，均为外肽酶。（2）氨基酸的吸收是一个主动转运的过程：肠粘膜细胞膜上具有转运氨基酸的载体蛋白，能与氨基酸和Na+形成三联体，将氨基酸及Na+转入细胞内，Na+则被钠泵主动排出到细胞外液。现已证实的氨基酸载体有6种，氨基酸的吸收除上述机制外，还有γ-谷氨酰基循环，两种机制均为需ATP的主动转运。（3）未被吸收的蛋白质在肠道细菌作用下发生腐败作用：蛋白质腐败主要的化学反应包括脱羧和还原脱氨。腐败主要产物大多有毒，大部分随粪便排出，小部分被吸收，后者进入肝脏后被处理。2．体内蛋白质分解生成氨基酸（1）不同蛋白质有不同半寿期（2）真核细胞内有两条主要的蛋白质降解途径：一是不依赖ＡＴＰ的过程，在溶酶体内进行，主要降解细胞外来源的蛋白质﹑膜蛋白和长寿命的细胞内蛋白质。另一是依赖ＡＴＰ和泛素的过程，在胞液中进行，主要降解异常蛋白和短寿命的蛋白质，在蛋白质降解过程中，泛素与被降解的蛋白质形成共价连接，从而使后者激活。这种蛋白质的降解实际上是以一种大的复合体的形式进行的。3．外源性氨基酸和内源性氨基酸组成氨基酸代谢库：氨基酸的来源和去路。二、氨基酸的转换和分解1．转氨基作用是氨基酸与α-酮酸之间的氨基交换（1）待分解氨基酸经转氨酶作用移去α-氨基（2）所有的转氨酶均有相同辅基和相同的作用机制：转氨酶为结合蛋白酶类。它们均以磷酸吡哆醛或磷酸吡哆胺为辅酶（是维生素B6的磷酸酯），辅酶起着传递氨基的作用。2．体内有几条氨基酸脱氨基的途径（1）在肝内谷氨酸脱氢酶催化Ｌ谷氨酸脱去氨基：氨基酸首先与α-酮戊二酸在转氨酶作用下生成α酮酸和谷氨酸，然后谷氨酸再经Ｌ谷氨酸脱氢酶作用，脱去氨基而生成α-酮戊二酸，后者再继续参加转氨基作用。联合脱氨基作用的全过程是可逆的，因此这一过程也是体内合成非必需氨基酸的主要途径。（2）肌肉中的氨基酸通过嘌呤核苷酸循环脱去氨基：次黄嘌呤核苷酸（IMP）是此循环中的重要中间产物，腺苷酸脱氨酶是代谢中的重要酶。（3）氨基酸氧化酶也可以从α-氨基酸脱去氨基3．氨基酸碳链骨架可进行转换或分解（1）α-酮酸经氨基化生成营养非必需氨基酸（2）α-酮酸可转变成糖和脂类化合物：氨基酸可分为生糖氨基酸，生酮氨基酸、生糖兼生酮氨基酸。糖、脂肪、蛋白质三类物质在体内的代谢密切相关。（3）α-酮酸可彻底氧化分解并供能三、营养非必需氨基酸的合成1．体内蛋白质代谢状况可用氮平衡来描述：氮的总平衡、正平衡以及负平衡的。2．氨基酸可分为营养必需氨基酸和营养非必需氨基酸：人体所需的营养必需氨基酸有八种，必须从体外摄取。3．短的生物合成途径可合成营养非必需氨基酸：联合脱氨基作用的逆过程是体内一些非必需氨基酸合成的主要途径。四、氨的代谢1．体内有毒性的氨有几个来源（1）体内氨有3个主要来源：氨基酸脱氨基和胺类分解、肠道细菌腐败作用产生并吸收的氨和胺、肾小管上皮细胞分泌的氨主要来自谷胺酰胺。（2）氨中毒是致命的2．氨在血液中以丙氨酸及谷氨酰胺形式转运（1）丙氨酸-葡萄糖循环将氨从肌肉运输到肝：通过丙氨酸和葡萄糖的互变，把肌肉中的氨以无毒的形式运输到肝，同时，肝又为肌肉提供了生成丙酮酸的葡萄糖，维持血糖浓度。（2）谷氨酰胺是氨的另一种运输形式：它主要从脑、肌肉等组织向肝或肾运氨。3．氨在肝合成尿素是氨的主要去路（1）在肝进行的鸟氨酸循环合成尿素：尿素由NH3和CO2通过鸟氨酸循环合成。鸟氨酸、瓜氨酸和精氨酸是合成过程中的重要中间产物。精氨酸代琥珀酸合成酶是关键酶。精氨酸酶、氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ、鸟氨酸氨基甲酰转移酶、精氨酸代琥珀酸裂解酶也是尿素合成中的重要酶。高氨血症：当肝功能严重损伤时，（2）尿素合成受膳食蛋白质和两个限速酶活性的调节（3）尿素合成障碍引起高血氨症和氨中毒五、氨基酸代谢的特殊产物和个别氨基酸代谢1．某些氨基酸代谢产生特殊的产物（1）氨基酸的脱羧基产生特殊的胺类化合物：有γ-氨基丁酸、5-羟色胺、牛磺酸、组胺等。（2）一碳单位是甘氨酸、丝氨酸、甲硫氨酸和组氨酸的特殊产物：一碳单位与其载体FH4结合后成活性一碳单位，主要参与嘌呤、嘧啶的生物合成。几种一碳单位在酶的作用下可以互相转变。但还原成N5-甲基四氢叶酸后，则不易再氧化，N5-CH3-FH4可看作是甲基的间接供体。2．个别氨基酸有特殊的代谢途径（1）3种含硫氨基酸的代谢途径有联系又有区别：甲硫氨酸在酶的作用下接受ATP中的腺苷转变成S-腺苷甲硫氨酸，其中的甲基为活性甲基。所以SAM称为活性甲硫氨酸。由同型半胱氨酸与N5-CH3-FH4重新合成甲硫氨酸，是目前已知体内能利用N5-CH3-FH4的唯一反应，催化此反应的酶是N5甲基四氢叶酸转甲基酶，又称甲硫氨酸合成酶，其辅酶是维生素B12，它参与甲基的转移。甲硫氨酸循环具有生理意义。半胱氨酸和胱氨酸可以互变，半胱氨酸是体内重要的生理活性物质谷胱甘肽的组成成份，谷胱甘肽对维持巯基酶活性和使某些物质处于还原状态有重要作用。半胱氨酸在体内还可转变成含活性硫酸根的化合物PAPS。（2）苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的代谢途径不同：芳香族氨基酸主要在肝脏中代谢。苯丙氨酸羟化酶先天性缺乏可导致遗传疾病“苯丙酮酸尿症”。酪氨酸是体内合成黑色素的原料，若合成酶系先天性缺乏则可导致“白化病”。色氨酸在代谢过程中除了生成一种重要的神经递质5-羟色胺外，还可生成尼克酸，后者是一种重要维生素。（3）支链氨基酸分解包括转氨、脱羧和彻底氧化3阶段：支链氨基酸包括缬氨酸、亮和异亮氨酸，分解代谢主要在骨骼肌中进行。中、英文专业词汇：Pepsinogen胃蛋白酶原Casein酪蛋白Gastrin胃泌素Secretin促胰液素Cholecystokinin缩胆囊肽Endopeptidase内肽酶Exopeptidase外肽酶Trypsin胰蛋白酶Chymotrypsin糜蛋白酶Elsatase弹性蛋白酶Enterokinase肠激酶Oligopeptidases寡肽酶Aminopeptidase氨基肽酶Dipeptidase二肽酶Transporter转运蛋白γ-glutamylcycleγ-谷氨酰基循环falseneurotransmitter假神经递质half-life,t1/2半寿期lysosome溶酶体phagolysosome异噬溶酶体autophagolysosome自噬溶酶体ubiquitin泛素ubiquitination泛素化proteasome蛋白酶体ubiquitin-activatingenzyme,E1泛素激活酶ubiquitin-conjugatingenzyme,E2泛素结合酶ubiquitin-proteinligase,E3泛素-蛋白连接酶ubiquitinchain泛素链aminoacidmetabolicpool氨基酸代谢库transaminase转氨酶transamination转氨基作用α-ketoacidα-酮酸glutamicpyruvictransaminase,ALT谷丙转氨酶glutamicoxaloacetictransaminase,AST谷草转氨酶pyridoxalphosphate,PLP磷酸吡哆醛purinenucleotidecycle嘌呤核苷酸循环glucogenicaminoacid生糖氨基酸ketogenieaminoacid生酮氨基酸nitrogenequilibrium氮平衡nutritionallyessentialaminoacid营养必需氨基酸nutritionallynonessentialaminoacid非必需氨基酸nutritionallysemiessentialaminoacid营养半必需氨基酸alanine-glucosecycle丙氨酸-葡萄糖循环ornithinecycle鸟氨酸循环ureacycle尿素循环carbamoylphosphate氨基甲酰磷酸carbamoylphosphatesynthaseΙ氨基甲酰磷酸合成酶IN-acetylglutamicacid，AGAN-乙酰谷氨酸γ-aminobutyricacid,GABAγ-氨基丁酸5-hydrosytryptamine,5-HT5-羟色胺Polyamine多胺one-carbonunit一碳单位tetrahydrofolicacid,FH4四氢叶酸S-adenosylmethionine,SAMS-腺苷甲硫氨酸Creatine肌酸creatinephosphate磷酸肌酸creatinekinase肌酸激酶3’-phosphoadenosine-5’-phosphosulfate，PAPS3’-磷酸腺苷-5’-磷酸硫酸Phenylalaninehydroxylase苯丙氨酸羟化酶phenylketonuria，PKU