第八章 氨基酸代謝?

一、蛋白質(zhì)的營養(yǎng)作用：?

1．蛋白質(zhì)的生理功能：主要有：①是構(gòu)成組織細(xì)胞的重要成分；②參與組織細(xì)胞的更新和修補(bǔ)；③參與物質(zhì)代謝及生理功能的調(diào)控；④氧化供能；⑤其他功能：如轉(zhuǎn)運、凝血、免疫、記憶、識別等。?

2．氮平衡：體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成與分解處于動態(tài)平衡中，故每日氮的攝入量與排出量也維持著動態(tài)平衡，這種動態(tài)平衡就稱為氮平衡。氮平衡有以下幾種情況：?

⑴氮總平衡：每日攝入氮量與排出氮量大致相等，表示體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成量與分解量大致相等，稱為氮總平衡。此種情況見于正常成人。?

⑵氮正平衡：每日攝入氮量大于排出氮量，表明體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成量大于分解量，稱為氮正平衡。此種情況見于兒童、孕婦、病后恢復(fù)期。?

⑶氮負(fù)平衡：每日攝入氮量小于排出氮量，表明體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成量小于分解量，稱為氮負(fù)平衡。此種情況見于消耗性疾病患者（結(jié)核、腫瘤），饑餓者。?

3．必需氨基酸與非必需氨基酸：體內(nèi)不能合成，必須由食物蛋白質(zhì)供給的氨基酸稱為必需氨基酸。反之，體內(nèi)能夠自行合成，不必由食物供給的氨基酸就稱為非必需氨基酸。?

必需氨基酸一共有八種：賴氨酸（Lys）、色氨酸（Trp）、苯丙氨酸（Phe）、蛋氨酸（Met）、蘇氨酸（Thr）、亮氨酸（Leu）、異亮氨酸（Ile）、纈氨酸（Val）。酪氨酸和半胱氨酸必需以必需氨基酸為原料來合成，故被稱為半必需氨基酸。?

4．蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值及互補(bǔ)作用：蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值高低的決定因素有：① 必需氨基酸的含量；② 必需氨基酸的種類；③ 必需氨基酸的比例，即具有與人體需求相符的氨基酸組成。將幾種營養(yǎng)價值較低的食物蛋白質(zhì)混合后食用，以提高其營養(yǎng)價值的作用稱為食物蛋白質(zhì)的互補(bǔ)作用。?

二、蛋白質(zhì)的消化、吸收與腐敗?

1．蛋白質(zhì)的消化：胃蛋白酶水解食物蛋白質(zhì)為多肽，再在小腸中完全水解為氨基酸。?

2．氨基酸的吸收：主要在小腸進(jìn)行，是一種主動轉(zhuǎn)運過程，需由特殊載體攜帶。除此之外，也可經(jīng)γ-谷氨酰循環(huán)進(jìn)行。?

3．蛋白質(zhì)在腸中的腐?。褐饕诖竽c中進(jìn)行，是細(xì)菌對蛋白質(zhì)及其消化產(chǎn)物的分解作用，可產(chǎn)生有毒物質(zhì)。?

三、氨基酸的脫氨基作用：?

氨基酸主要通過三種方式脫氨基，即氧化脫氨基，聯(lián)合脫氨基和非氧化脫氨基。?

1．氧化脫氨基：反應(yīng)過程包括脫氫和水解兩步，反應(yīng)主要由L-氨基酸氧化酶和谷氨酸脫氫酶所催化。L-氨基酸氧化酶是一種需氧脫氫酶，該酶在人體內(nèi)作用不大。谷氨酸脫氫酶是一種不需氧脫氫酶，以NAD+或NADP+為輔酶。該酶作用較大，屬于變構(gòu)酶，其活性受ATP，GTP的抑制，受ADP，GDP的激活。?

2．轉(zhuǎn)氨基作用：由轉(zhuǎn)氨酶催化，將α-氨基酸的氨基轉(zhuǎn)移到α-酮酸酮基的位置上，生成相應(yīng)的α-氨基酸，而原來的α-氨基酸則轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的α-酮酸。轉(zhuǎn)氨酶以磷酸吡哆醛(胺)為輔酶。轉(zhuǎn)氨基作用可以在各種氨基酸與α-酮酸之間普遍進(jìn)行。除Gly，Lys，Thr，Pro外，均可參加轉(zhuǎn)氨基作用。較為重要的轉(zhuǎn)氨酶有：?

⑴ 丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（ALT），又稱為谷丙轉(zhuǎn)氨酶（GPT）。催化丙氨酸與α-酮戊二酸之間的氨基移換反應(yīng)，為可逆反應(yīng)。該酶在肝臟中活性較高，在肝臟疾病時，可引起血清中ALT活性明顯升高。?

⑵ 天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（AST），又稱為谷草轉(zhuǎn)氨酶（GOT）。催化天冬氨酸與α-酮戊二酸之間的氨基移換反應(yīng)，為可逆反應(yīng)。該酶在心肌中活性較高，故在心肌疾患時，血清中AST活性明顯升高。?

3．聯(lián)合脫氨基作用：轉(zhuǎn)氨基作用與氧化脫氨基作用聯(lián)合進(jìn)行，從而使氨基酸脫去氨基并氧化為α-酮酸的過程，稱為聯(lián)合脫氨基作用。可在大多數(shù)組織細(xì)胞中進(jìn)行，是體內(nèi)主要的脫氨基的方式。?

4．嘌呤核苷酸循環(huán)（PNC）：這是存在于骨骼肌和心肌中的一種特殊的聯(lián)合脫氨基作用方式。在骨骼肌和心肌中，腺苷酸脫氨酶的活性較高，該酶可催化AMP脫氨基，此反應(yīng)與轉(zhuǎn)氨基反應(yīng)相聯(lián)系，即構(gòu)成嘌呤核苷酸循環(huán)的脫氨基作用。?

四、α-酮酸的代謝：?

1．再氨基化為氨基酸。?

2．轉(zhuǎn)變?yōu)樘腔蛑耗承┌被崦摪被笊商钱惿緩降闹虚g代謝物，故可經(jīng)糖異生途徑生成葡萄糖，這些氨基酸稱為生糖氨基酸。個別氨基酸如Leu，Lys，經(jīng)代謝后只能生成乙酰CoA或乙酰乙酰CoA，再轉(zhuǎn)變?yōu)橹蛲w，故稱為生酮氨基酸。而Phe，Tyr，Ile，Thr，Trp經(jīng)分解后的產(chǎn)物一部分可生成葡萄糖，另一部分則生成乙酰CoA，故稱為生糖兼生酮氨基酸。?

3．氧化供能：進(jìn)入三羧酸循環(huán)徹底氧化分解供能。?

五、氨的代謝：?

1．血氨的來源與去路：?

⑴血氨的來源：①由腸道吸收；②氨基酸脫氨基；③氨基酸的酰胺基水解；④其他含氮物的分解。?

⑵血氨的去路：①在肝臟轉(zhuǎn)變?yōu)槟蛩?；②合成氨基酸；③合成其他含氮物；④合成天冬酰胺和谷氨酰胺；⑤直接排出?

2．氨在血中的轉(zhuǎn)運：氨在血液循環(huán)中的轉(zhuǎn)運，需以無毒的形式進(jìn)行，如生成丙氨酸或谷氨酰胺等，將氨轉(zhuǎn)運至肝臟或腎臟進(jìn)行代謝。?

⑴丙氨酸-葡萄糖循環(huán)：肌肉中的氨基酸將氨基轉(zhuǎn)給丙酮酸生成丙氨酸，后者經(jīng)血液循環(huán)轉(zhuǎn)運至肝臟再脫氨基，生成的丙酮酸經(jīng)糖異生轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟呛笤俳?jīng)血液循環(huán)轉(zhuǎn)運至肌肉重新分解產(chǎn)生丙酮酸，這一循環(huán)過程就稱為丙氨酸-葡萄糖循環(huán)。?

⑵谷氨酰胺的運氨作用：肝外組織，如腦、骨骼肌、心肌在谷氨酰胺合成酶的催化下，合成谷氨酰胺，以谷氨酰胺的形式將氨基經(jīng)血液循環(huán)帶到肝臟，再由谷氨酰胺酶將其分解，產(chǎn)生的氨即可用于合成尿素。因此，谷氨酰胺對氨具有運輸、貯存和解毒作用。?

3．鳥氨酸循環(huán)與尿素的合成：體內(nèi)氨的主要代謝去路是用于合成尿素。合成尿素的主要器官是肝臟，但在腎及腦中也可少量合成。尿素合成是經(jīng)鳥氨酸循環(huán)的反應(yīng)過程來完成，催化這些反應(yīng)的酶存在于胞液和線粒體中。其主要反應(yīng)過程如下：NH3+CO2+2ATP →氨基甲酰磷酸→胍氨酸→精氨酸代琥珀酸→精氨酸→尿素+鳥氨酸。?

尿素合成的特點：①合成主要在肝臟的線粒體和胞液中進(jìn)行；②合成一分子尿素需消耗四分子ATP；③精氨酸代琥珀酸合成酶是尿素合成的關(guān)鍵酶；④尿素分子中的兩個氮原子，一個來源于NH3，一個來源于天冬氨酸。?

六、氨基酸的脫羧基作用：?

由氨基酸脫羧酶催化，輔酶為磷酸吡哆醛，產(chǎn)物為CO2和胺。?

1．γ-氨基丁酸的生成：γ-氨基丁酸（GABA）是一種重要的神經(jīng)遞質(zhì)，由L-谷氨酸脫羧而產(chǎn)生。反應(yīng)由L-谷氨酸脫羧酶催化，在腦及腎中活性很高。?

2．5-羥色胺的生成：5-羥色胺（5-HT）也是一種重要的神經(jīng)遞質(zhì)，且具有強(qiáng)烈的縮血管作用，其合成原料是色氨酸。合成過程為：色氨酸→5羥色氨酸→5-羥色胺。?

3．組胺的生成：組胺由組氨酸脫羧產(chǎn)生，具有促進(jìn)平滑肌收縮，促進(jìn)胃酸分泌和強(qiáng)烈的舒血管作用。?

4．多胺的生成：精脒和精胺均屬于多胺，它們與細(xì)胞生長繁殖的調(diào)節(jié)有關(guān)。合成的原料為鳥氨酸，關(guān)鍵酶是鳥氨酸脫羧酶。?

七、一碳單位的代謝：?

一碳單位是指只含一個碳原子的有機(jī)基團(tuán)，這些基團(tuán)通常由其載體攜帶參加代謝反應(yīng)。常見的一碳單位有甲基（-CH3）、亞甲基或甲烯基（-CH2-）、次甲基或甲炔基（=CH-）、甲酰基（-CHO）、亞氨甲基（-CH=NH）、羥甲基（-CH2OH）等。?

一碳單位通常由其載體攜帶，常見的載體有四氫葉酸（FH4）和S-腺苷同型半胱氨酸，有時也可為VitB12。?

常見的一碳單位的四氫葉酸衍生物有：①N10-甲酰四氫葉酸（N10-CHO FH4）；②N5-亞氨甲基四氫葉酸（N5-CH=NH FH4）；③N5,N10-亞甲基四氫葉酸 （N5,N10-CH2-FH4）；④N5,N10-次甲基四氫葉酸 （N5,N10=CH-FH4）；⑤N5-甲基四氫葉酸（N5-CH3 FH4）。?

蘇氨酸、絲氨酸、甘氨酸和色氨酸代謝降解后可生成N10-甲酰四氫葉酸，后者可用于嘌呤C2原子的合成；蘇氨酸、絲氨酸、甘氨酸和組氨酸代謝降解后可生成N5,N10-次甲基四氫葉酸，后者可用于嘌呤C8原子的合成；絲氨酸代謝降解后可生成N5,N10-亞甲基四氫葉酸，后者可用于胸腺嘧啶甲基的合成。?

八、S-腺苷蛋氨酸循環(huán)：?

蛋氨酸是體內(nèi)合成許多重要化合物，如腎上腺素、膽堿、肌酸和核酸等的甲基供體。其活性形式為S-腺苷蛋氨酸（SAM）。SAM也是一種一碳單位衍生物，其載體可認(rèn)為是S-腺苷同型半胱氨酸，攜帶的一碳單位是甲基。?

從蛋氨酸形成的S-腺苷蛋氨酸，在提供甲基以后轉(zhuǎn)變?yōu)橥桶腚装彼?，然后再反方向重新合成蛋氨酸，這一循環(huán)反應(yīng)過程稱為S-腺苷蛋氨酸循環(huán)或活性甲基循環(huán)。?

九、芳香族氨基酸的代謝：?

在神經(jīng)組織細(xì)胞中的主要代謝過程為：苯丙氨酸→酪氨酸→多巴→多巴胺→去甲腎上腺素→腎上腺素。多巴胺、去甲腎上腺素和腎上腺素統(tǒng)稱兒茶酚胺。在黑色素細(xì)胞中，多巴可轉(zhuǎn)變?yōu)楹谏亍１奖彼崃u化酶遺傳性缺陷可致苯丙酮酸尿癥，酪氨酸酶遺傳性缺陷可致白化病。