氨基酸的一样代谢.docx

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氨基酸的一样代谢

氨基酸的一样代谢

食物蛋白通过消化吸收后，以氨基酸的形式通过血液循环运到全身的各组织。

这种来源的氨基酸称为外源性基酸。

机体各组织的蛋白质在组织酶的作用下，也不断地分解成为氨基酸；机体还能合成部份氨基酸（非必需氨基酸）；这两种来源的氨基酸称为内源性氨基酸。

外源性氨基酸和内源性氨基酸彼此之间没有区别，一起组成了机体的氨基酸代谢库（metabolicpool）。

氨基酸代谢库通常以游离氨基酸总量计算，机体没有专一的组织器官贮存氨基酸，氨基酸代谢库事实上包括细胞内液、细胞间液和血液中的氨基酸。

　　氨基酸的要紧功能是合成蛋白质，也合成多肽及其他含氮的生理活性物质。

除维生素之外（维生素PP是个例外）体内的各类含氮物质几种都可由氨基酸转变而成，包括蛋白质、肽类激素、氨基酸衍生物、黑色素、嘌呤碱、嘧啶碱、肌酸、胺类、辅酶或辅基等。

　　从氨基酸的结构上看，除侧链R基团不同外，均有α-氨基和α羧基。

氨基酸在体内的分解代谢事实上确实是氨基、羧基和R基团的代谢。

氨基酸分解代谢的要紧途径是脱氨基生成氨ammonia）和相应的α酮酸；氨基酸的另一条分解途径是脱羧基生成CO2和胺。

胺在体内可经胺氧化酶作用，进一步分解生成氨和相应的醛和酸。

氨对人体来讲是有毒的物质，氨在体内要紧合成尿素排出体外，还能够合成其它含氮物质（包括非必需氨基酸、谷氨酰胺等），少量的氨可直接经尿排出。

R基团部份生成的酮酸可进一步氧化分解生成CO2和水，并提供能量，也可经必然的代谢反映转变生成糖或脂在体内贮存。

由于不同的氨基酸结构不同，因此它们的代谢也有各自的特点。

　　各组织器官在氨基酸代谢上的作用有所不同，其中以肝脏最为重要。

肝脏蛋白质的更新速度比较快，氨基酸代谢活跃，大部份氨基酸在肝脏进行分解代谢，同时氨的解毒进程要紧也在肝脏进行。

分枝氨基酸的分解代谢那么要紧在肌肉组织中进行。

　　食物中蛋白质的含量也阻碍氨基酸的代谢速度。

高蛋白饮食可诱导合成与氨基酸代谢有关的酶系，从而使代谢加速（图7-1）。

图7-1　氨基酸代谢的大体概况

　　一、氨基酸的脱氨基作用

图7－2　谷氨酸脱氢酶催化的氧化脱氢反映

　　脱氨基作用是指氨基酸在酶的催化下脱去氨基生成α-酮酸的进程。

这是氨基酸在体内分解的要紧方式。

参与人体蛋白质合成的氨基酸共有20种，它们的结构不同，脱氨基的方式也不同，要紧有氧化脱氨、转氨、联合脱氨和非氧化脱氨等，以联合脱氨基最为重要。

（一）氧化脱氨基作用（OxidativeDeamination）

　　氧化脱氨基作用是指在酶的催化下氨基酸在氧化脱氢的同时脱去氨基的进程。

　　不需氧脱氢酶催化的氧化脱氨基作用

　　谷氨酸在线粒体中由谷氨酸脱氢酶（glutamatedehydrogonase）催化氧化脱氨。

谷氨酸脱氢酶系不需氧脱氢酶，以NAD+或NADP+作为辅酶。

氧化反映通过谷氨酸Cα脱氢转给NAD（P）+形成α-亚氨基戊二酸，再水解生成α-酮戊二酸和氨（图7－2）。

　　谷氨酸脱氢酶为变构酶。

GDP和ADP为变构激活剂，ATP和GTP为变构抑制剂。

　　在体内，谷氨酸脱氢酶催化可逆反映。

一样情形下偏向于谷氨酸的合成（△G°′≈30kJ·mal/1），因为高浓度氨对机体有害，此反映平稳点有助于维持较低的氨浓度。

但当谷氨酸浓度高而NH3浓度低时，那么有利于脱氨和α-酮戊二酸的生成。

（二）转氨基作用

　　转氨基作用（Transamination）指在转氨酶催化下将α-氨基酸的氨基转给另一个α－是酮酸，生成相应的α-酮酸和一种新的α-氨基酸的进程。

　　体内绝大多数氨基酸通过转氨基作用脱氨。

参与蛋白质合成的20种α-氨基酸中，除甘氨酸、赖氨酸、苏氨酸和脯氨酸不参加转氨基作用，其余都可由特异的转氨酶催化参加转氨基作用。

转氨基作用最重要的氨基受体是α-酮戊二酸，产生谷氨酸作为新生成氨基酸：

　　进一步将谷氨酸中的氨基转给草酰乙酸，生成α-酮戊二酸和天冬氨酸：

　　或转给丙酮酸。

生成α-酮戊二酸和丙氨酸，通过第二次转氨反映，再生出α-酮戊二酸。

　　因此体内有较强的谷草转氨酸（glutamicpyruvictransaminase,GPT）和谷丙转氨酸（glutamicoxaloacetictransaminase，GOT）活性。

　　转氨基作用是可逆的，该反映中△G°′≈0，因此平稳常数约为1。

反映的方向取绝于四种反映物的相对浓度。

因此，转氨基作用也是体内某些氨基酸（非必需氨基酸）合成的重要途径。

　　2.转氨基作用机理：

　　转氨基作用进程可分为两个时期：

（1）一个氨基酸的氨基转到酶分子上，产生相应的酮酸和氨基化酶：

（2）NH2转给另一种酮酸，（如α-酮戊二酸）生成氨基酸，并释放出酶分子：

为传送NH2基因，转氨酶需其含醛基的辅酶－磷酸吡哆醛（pyridoxal－5'－phosphate，PLP）的参与。

在转氨基进程中，辅酶PLP转变成磷酸吡哆胺（pyridoxamine5'-phosphate,PMP）。

PLP通过其醛基与酶分子中赖氨酸ω-氨基缩合形成Schiff碱而共价结合子酶分子中。

shtmlEsmondSnell,AlexandeBranstein和DavidMetgler等揭露转氨作用是一种兵乓机制，二时期各分三步进行（图7-3）。

图7-3　PLP依托的酶促转氨基反映机理

　　第一时期：

氨基酸转变成酮酸

（1）氨基酸的亲核性NH2基团作用于酶-PLpSchiff碱C原子，通过转亚氨基反映（transiminationortransSchiffigation）形成一种氨基酸-PLpSchiff碱，同时使酶分子中赖氨酸的NH2基团恢复。

（2）通过酶活性位点赖氨酸催化去除氨基酸α氢，并通过一共振稳固的中间产物在PLP第4位C原子上加质子，将氨基酸桺LpSchiff碱分子重排为一个α-酮酸-PMPschiff碱。

　　（3）水解生成PMP和α－酮酸。

　　第二时期：

α-酮酸转变成氨基酸

　　为完成转氨反映循环，辅酶必需由PMP形式转变成E-PLp-Schiff形式，此进程亦包括三步，为上述反映的逆进程。

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（1）PMP与一个α-酮酸作用形成α-酮酸-Schiff碱。

（2）分子重排，α-酮酸-PMp-Schiff碱变成氨基酸-PLP-Schiff碱。

　　（3）酶活性位点赖氨酸ω-NH2基团解决氨基酸-PLp-Schiff碱，通过转亚氨基生成有活性的酶-PLPSchiff碱，并释放出形成的新氨基酸。

　　转氨基反映中，辅酶在PLP和PMP间转换，在反映中起着氨基载体的作用，氨基在α－酮酸和α－氨基酸之间转移。

可见在转氨基反映中并无净NH3的生成。

　　转氨基作用起着十分重要的作用。

通过转氨作用能够调剂体内非必需氨基酸的种类和数量，以知足体内蛋白质合成时对非必需氨基酸的需求。

　　转氨基作用仍是联合脱氨基作用的重要组成部份，从而加速了体内氨的转变和运输，勾通了机体的糖代谢、脂代谢和氨基酸代谢的相互联系。

l（三）联合脱氨基作用

　　联合脱氨基作用是体内要紧的脱氨方式。

要紧有两种反映途径：

　　1.由L－谷氨酸脱氢酶和转氨酶联合催化的联合脱氨基作用：

先在转氨酶催化下，将某种氨基酸的α-氨基转移到α-酮戊二酸上生成谷氨酸，然后，在L-谷氨酸脱氢酶作用下将谷氨酸氧化脱氨生成α-酮戊二酸，而α-酮戊二酸再继续参加转氨基作用。

　　L－谷氨酸脱氢酶要紧散布于肝、肾、脑等组织中，而α-酮戊二酸参加的转氨基作用普遍存在于各组织中，因此此种联合脱氨要紧在肝、肾、脑等组织中进行。

联合脱氨反映是可逆的，因此也可称为联合加氨。

　　2.嘌呤核苷酸循环（purinenucleotidecycle）：

骨骼肌和心肌组织中L谷氨酸脱氢酶的活性很低，因此不能通过上述形式的联合脱氨反映脱氨。

但骨骼肌和心肌中含丰硕的腺苷酸脱氨酶（adenylatedeaminase），能催化腺苷酸加水、脱氨生成次黄嘌呤核苷酸（IMP）。

　　一种氨基酸通过两次转氨作用可将α-氨基转移至草酰乙酸生成门冬氨酸。

门冬氨酸又可将此氨基转移到次黄嘌呤核苷酸上生成腺嘌呤核苷酸（通过中间化合物腺苷酸代琥珀酸）。

其脱氨进程可用图7－4表示。

图7-4　腺嘌呤核苷酸循环

　　目前以为嘌呤核苷酸循环是骨骼肌和心肌中氨基酸脱氨的要紧方式。

Johnlowenstein证明此嘌呤核苷酸循环在肌肉组织代谢中具有重要作用。

肌肉活动增加时需要三羧酸循环增强以供能。

而此进程需三羧酸循环中间产物增加，肌肉组织中缺乏能催化这种补偿反映的酶。

肌肉组织那么依托此嘌呤核苷酸循环补充中间产物－草酰乙酸。

研究说明肌肉组织中催化嘌呤核苷酸循环反映的三种酶的活性均比其它组织中高几倍。

AMP脱氨酶遗传缺点患者（肌腺嘌呤脱氨酶缺乏症）易疲劳，而且运运后常显现痛性痉挛。

　　这种形式的联合脱氨是不可逆的，因此不能通过其逆进程合成非必需氨基酸。

这一代谢途径不仅把氨基酸代谢与糖代谢、脂代谢联系起来，而且也把氨基酸代谢与核苷酸代谢联系起来。

　　（四）非氧化脱氨基作用（nonoxidativedeamination）

　　某些氨基酸还能够通过非氧化脱氨基作用将氨基脱掉。

　　1.脱水脱氨基　如丝氨酸可在丝氨酸脱水酶的催化下生成氨和丙酮酸。

　　苏氨酸在苏氨酸脱水酶的作用下，生成α－酮丁酸，再经丙酰辅酶Ａ，琥珀酰AoC参加代谢，如以下图所示。

　　这是苏氨酸在体内分解的途径之一。

　　2.脱硫化氢脱氨基　半胱氨酸可在脱硫化氢酶的催化下生成丙酮酸和氨。

　　3.直接脱氨基　天冬氨酸可在天冬氨酸酶作用下直接脱氨生成延胡索酸和氨。

二、氨的代谢

（一）氨的来源

　　1.组织中氨基酸分解生成的氨　组织中的氨基酸通过联合脱氨作用脱氨或经其它方式脱氨，这是组织中氨的要紧来源。

组织中氨基酸经脱羧基反映生成胺，再经单胺氧化酶或二胺氧化酶作用生成游离氨和相应的醛，这是组织中氨的次要来源，组织中氨基酸分解生成的氨是体内氨的要紧来源。

膳食中蛋白质过量时，这一部份氨的生成量也增多。

　　2.肾脏来源的氨　血液中的谷氨酰胺流经肾脏时，可被肾小管上皮细胞中的谷氨酰胺酶（glutaminase）分解生成谷氨酸和NH3。

　　这一部份NH3约占肾脏产氨量的60%。

其它各类氨基酸在肾小管上皮细胞中分解也产生氨，约占肾脏产氨量的40%。

　　肾小管上皮细胞中的氨有两条去路：

排入原尿中，随尿液排出体外；或被重吸收入血成为血氨。

氨容易透过生物膜，而NH+4不易透过生物膜。

因此肾脏产氨的去路决定于血液与原尿的相对pH值。

血液的pH值是恒定的，因此事实上决定于原尿的pH值。

原尿pH值偏酸时，排入原尿中的NH3与H+结合成为NH+4,随尿排出体外。

假设原尿的pH值较高，那么NH3易被重吸收入血。

临床上血氨增高的病人利用利尿剂时，应注意这一点。

　　3.肠道来源的氨　这是血氨的要紧来源。

正常情形下肝脏合成的尿素有15?

0%经肠粘膜分泌入肠腔。

肠道细菌有尿素酶，可将尿素水解成为CO2和NH3，这一部份氨约占肠道产氨总量的90%（成人每日约为4克）。

肠道中的氨可被吸收入血，其中3/4的吸收部位在结肠，其余部份在空肠和回肠。

氨入血后可经门脉入肝，从头合成尿素。

那个进程称为尿素的肠肝循环（enterohepatincirculationofurea）。

　　肠道中的一小部份氨来自腐败作用（putrescence）。

这是指未被消化吸收的食物蛋白质或其水解产物氨基酸在肠道细菌作用下分解的进程。

腐败作用的产物有胺、氨、酚、吲哚、H2S等对人体有害的物质，也能产生对人体有利的物质，如脂肪酸、维生素K、生物素等。

　　肠道中NH3重吸收入血的程度决定于肠道内容物的pH值，肠道内pH值低于6时，肠道内