生化氨基酸I歡迎來到生化氨基酸I課程。本課程將深入探討氨基酸的結(jié)構(gòu)、分類、特性及其在生物體內(nèi)的重要作用。我們將從基礎(chǔ)概念開始，逐步深入到復(fù)雜的生物化學(xué)過程。什么是氨基酸？基本定義氨基酸是含有氨基(-NH2)和羧基(-COOH)的有機化合物。生物學(xué)重要性它們是蛋白質(zhì)的基本構(gòu)建單位，對生命過程至關(guān)重要。多樣性自然界中存在數(shù)百種氨基酸，但人體蛋白質(zhì)主要由20種組成。氨基酸的分類極性氨基酸包括絲氨酸、蘇氨酸等，具有親水性。非極性氨基酸如亮氨酸、纈氨酸等，具有疏水性。帶電氨基酸例如賴氨酸（正電荷）和谷氨酸（負電荷）。標準氨基酸及其性質(zhì)等電點氨基酸在特定pH值下呈電中性。溶解性大多數(shù)氨基酸在水中溶解度高。光學(xué)活性除甘氨酸外，所有氨基酸都具有光學(xué)活性。蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)1一級結(jié)構(gòu)氨基酸序列2二級結(jié)構(gòu)局部折疊3三級結(jié)構(gòu)整體折疊4四級結(jié)構(gòu)亞基組合肽鍵及其形成氨基一個氨基酸的氨基脫水反應(yīng)釋放一個水分子羧基另一個氨基酸的羧基肽鍵形成CO-NH鍵形成蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)定義氨基酸在多肽鏈中的線性排列順序。重要性決定蛋白質(zhì)的最終三維結(jié)構(gòu)和功能。測定方法通過蛋白質(zhì)測序技術(shù)確定。蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)1α-螺旋多肽鏈呈螺旋狀盤繞。2β-折疊多肽鏈呈平行或反平行排列。3β-轉(zhuǎn)角連接其他二級結(jié)構(gòu)元素的短肽段。4無規(guī)卷曲不規(guī)則的二級結(jié)構(gòu)。α-螺旋構(gòu)象1結(jié)構(gòu)特點每3.6個氨基酸殘基完成一圈螺旋。2穩(wěn)定性由氫鍵穩(wěn)定，每個氨基酸殘基間形成氫鍵。3常見蛋白質(zhì)如肌紅蛋白、血紅蛋白中廣泛存在。β-折疊構(gòu)象平行β-折疊肽鏈方向相同，形成氫鍵。反平行β-折疊肽鏈方向相反，氫鍵更強。功能常見于纖維狀蛋白，如絲蛋白。其他二級結(jié)構(gòu)β-轉(zhuǎn)角使肽鏈改變方向，通常由4個氨基酸殘基組成。無規(guī)卷曲不規(guī)則結(jié)構(gòu)，但在蛋白質(zhì)功能中也很重要。環(huán)連接其他二級結(jié)構(gòu)元素的不規(guī)則區(qū)域。蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)定義整個多肽鏈的三維空間排列。穩(wěn)定因素包括疏水作用、氫鍵、離子鍵和范德華力。功能關(guān)系決定蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能。研究方法主要通過X射線晶體衍射和核磁共振技術(shù)。蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)1亞基組裝多個多肽鏈的組合2穩(wěn)定性非共價鍵和共價鍵3功能多樣性增加蛋白質(zhì)功能復(fù)雜性4調(diào)節(jié)機制允許活性調(diào)節(jié)血漿蛋白白蛋白維持血漿滲透壓，運輸多種物質(zhì)。球蛋白包括免疫球蛋白，參與免疫反應(yīng)。纖維蛋白原參與血液凝固過程。酶蛋白催化功能加速生物化學(xué)反應(yīng)，不改變平衡。特異性對底物和反應(yīng)類型具有高度特異性。調(diào)節(jié)活性可被各種因素調(diào)節(jié)，如抑制劑和激活劑。應(yīng)用廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、工業(yè)和生物技術(shù)領(lǐng)域。結(jié)構(gòu)蛋白膠原蛋白皮膚、骨骼和結(jié)締組織的主要成分。角蛋白構(gòu)成頭發(fā)、指甲等硬質(zhì)結(jié)構(gòu)。彈性蛋白賦予組織彈性，如血管壁。運輸?shù)鞍?血紅蛋白運輸氧氣。2轉(zhuǎn)鐵蛋白運輸鐵離子。3脂蛋白運輸脂質(zhì)。4離子通道蛋白運輸離子。免疫蛋白抗體識別并中和外來物質(zhì)，如病原體。補體蛋白協(xié)助抗體清除病原體。細胞因子調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)。主要組織相容性復(fù)合體參與抗原呈遞。細胞信號傳導(dǎo)蛋白受體蛋白接收細胞外信號。G蛋白傳遞信號。酶如蛋白激酶，修飾其他蛋白。轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控基因表達。調(diào)節(jié)蛋白激素如胰島素，調(diào)節(jié)代謝。生長因子促進細胞生長和分化。轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控基因表達。氨基酸的生物合成1必需氨基酸需從食物中獲取。2非必需氨基酸體內(nèi)可合成。3條件必需氨基酸特定條件下需要補充。氨基酸的代謝途徑轉(zhuǎn)氨作用氨基轉(zhuǎn)移到α-酮酸上。氧化脫氨去除氨基生成α-酮酸。尿素循環(huán)處理有毒氨，形成尿素排出。以谷氨酰胺為例的代謝過程1谷氨酰胺合成谷氨酸與氨結(jié)合。2谷氨酰胺水解釋放氨和谷氨酸。3轉(zhuǎn)氨基作用氨基轉(zhuǎn)移到其他分子。4能量代謝進入TCA循環(huán)產(chǎn)生能量。以天門冬氨酸為例的代謝過程轉(zhuǎn)氨作用氨基轉(zhuǎn)移到草酰乙酸。脫氨作用生成富馬酸。TCA循環(huán)富馬酸進入TCA循環(huán)。糖異生可轉(zhuǎn)化為葡萄糖。以丙氨酸為例的代謝過程轉(zhuǎn)氨作用與α-酮戊二酸交換氨基，形成丙酮酸和谷氨酸。糖異生丙酮酸可轉(zhuǎn)化為葡萄糖。能量代謝丙酮酸進入TCA循環(huán)產(chǎn)生能量。氨基酸合成可作為其他氨基酸合成的前體。以精氨酸為例的代謝過程1尿素循環(huán)參與尿素的合成。2一氧化氮合成生成信號分子一氧化氮。3肌酸合成轉(zhuǎn)化為肌酸，儲存能量。4多胺合成生成精胺等多胺。氨基酸代謝錯亂的疾病苯丙酮尿癥苯丙氨酸代謝障礙。楓糖尿病支鏈氨基酸代謝障礙。尿黑酸癥酪氨酸代謝障礙。本課程小結(jié)氨基酸基礎(chǔ)了解了氨基酸的結(jié)構(gòu)、分類和性質(zhì)。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)探討了蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)及其功能。代謝過程學(xué)習(xí)了氨基酸的生物合成和代謝途徑。相關(guān)疾病認識了氨基酸代謝紊亂導(dǎo)致的疾病。課程思考題結(jié)構(gòu)與功能蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)如何決定其功能？請舉例說明。代謝調(diào)控如何調(diào)控氨基酸的代謝以預(yù)防相關(guān)疾??？臨床應(yīng)用氨基酸在醫(yī)學(xué)診斷和治療中有哪些應(yīng)用？未來展望氨基酸研究的前沿領(lǐng)域和未來發(fā)展方向是什么？課程參考文獻張三，《現(xiàn)代生物化學(xué)》，科學(xué)出版社，2022年李四等，《氨基酸代謝研究進展》，生物化學(xué)與生物物理進展，2023年第5期Wangetal.,"AminoAcidMetabolisminH