氨基酸代謝

MetabolismofAminoAcids

第一節蛋白質的消化與氮平衡一、氮源與氨基酸庫NO3NO2NH3N2有機氮（氨基酸）肽/蛋白質合成蛋白質的原料來源是氨基酸，它來源于2條途徑：一個是食物中蛋白質的分解，另一個是自身組織中蛋白質的水解。

（1）水解：水解過程：protein眎胨肽AA（2）酶促降解

酸堿酶動物消化道酶植物果實酶微生物

大多數正分解有的細菌真菌放線菌酶制劑二、蛋白質的酶促水解（消化吸收）

人體每日須分解一定量的組織蛋白質，并以含氮終產物的形式排出體外。同時，須從食物中攝取一定量的蛋白質，以維持正常生理活動之需。由于食物中的含氮物主要是蛋白質，故可用氮的攝入量來代表蛋白質的攝入量。氮平衡以蛋白質形式攝入的總氮量與排除氮的量相當，基本上沒有蛋白質和氨基酸的儲存，這種平衡的現象。（3）氮平衡氮平衡的意義：可以反映體內蛋白質代謝的慨況。正氮平衡——體內蛋白質的合成量大于分解量，這種狀態如正在成長期的兒童和病后恢復期。負氮平衡——由于長期饑餓或患有消耗性疾病的患者，造成蛋白的攝入量不足或組織蛋白分解過盛，是排出的氮量大于攝入的氮量。第二節aa的分解代謝氨基酸代謝概況食物蛋白質氨基酸特殊途徑-酮酸糖及其代謝中間產物脂肪及其代謝中間產物TCA鳥氨酸循環NH4+NH4+NH3CO2H2O體蛋白尿素尿酸激素卟啉尼克酰氨衍生物肌酸胺嘧啶嘌呤SO42

-生物固氮硝酸還原（次生物質代謝）CO2胺氨基酸的脫氨基作用

1、氧化脫氨基作用

2、轉氨基作用3、聯合脫氨基作用一、氧化脫氨基作用

氨基酸在酶的催化下脫去氨基生成相應的α-酮酸的過程稱為氧化脫氨基作用。主要有以下兩種類型：

α-氨基酸

氨基酸氧化酶（FAD、FMN）α-酮酸

R-CH-COO-

NH+3

|

R-C-COO-+NH3O||H2O+O2H2O2

L-谷氨酸脫氫酶谷氨酸+H2O-酮戊二酸+NH3NAD（P）+NAD（P）H反應過程包括脫氫和水解兩步。

-2H+H2OR-CH（NH2）COOH→R-C（=NH）COOH→R-COCOOH+NH3

氨基酸的氧化脫氨基反應主要由L-氨基酸氧化酶（L-aminoacidoxidase)和L-谷氨酸脫氫酶(L-glutamatedehydrogenase)所催化。

L-氨基酸氧化酶（L-aminoacidoxidase)是一種需氧脫氫酶，以FAD或FMN為輔基，脫下的氫原子交給O2，生成H2O2。該酶活性不高，在各組織器官中分布局限，因此作用不大。

L-谷氨酸脫氫酶(L-glutamatedehydro-genase)是一種不需氧脫氫酶，以NAD+或NADP+為輔酶，生成的NADH或NADPH可進入呼吸鏈進行氧化磷酸化。該酶活性高，分布廣泛，因而作用較大。二、轉氨基作用1.定義在轉氨酶(transaminase)的作用下，某一氨基酸去掉α-氨基生成相應的α-酮酸，而另一種α-酮酸得到此氨基生成相應的氨基酸的過程。2.反應式大多數氨基酸可參與轉氨基作用，但賴氨酸、脯氨酸、羥脯氨酸除外。

體內較為重要的轉氨酶有：⑴丙氨酸氨基轉移酶（ALT），又稱為谷丙轉氨酶（GPT）。催化丙氨酸與α-酮戊二酸之間的氨基移換反應，為可逆反應。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。

ALT丙氨酸+α-酮戊二酸丙酮酸+谷氨酸

3.轉氨酶⑵天冬氨酸氨基轉移酶（AST），又稱為谷草轉氨酶（GOT）。催化天冬氨酸與α-酮戊二酸之間的氨基移換反應，為可逆反應。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。

AST天冬氨酸+α-酮戊二酸草酰乙酸+谷氨酸

正常人各組織GOT及GPT活性(單位/克濕組織)血清轉氨酶活性，臨床上可作為疾病診斷和預后的指標之一。4.轉氨基作用的機制轉氨酶的輔酶是磷酸吡哆醛氨基酸

磷酸吡哆醛α-酮酸

磷酸吡哆胺谷氨酸α-酮戊二酸轉氨酶三、聯合脫氨基作用

（1）概念（2）類型a、轉氨酶與L-谷氨酸脫氫酶作用相偶聯b、轉氨基作用與嘌呤核苷酸循環相偶聯轉氨基作用和氧化脫氨基作用聯合進行的脫氨基作用方式。轉氨酶與L-谷氨酸脫氫酶作用相偶聯

轉氨酶L-谷氨酸脫氫酶H20+NAD+NH3+NADHα-酮酸α-氨基酸α-酮戊二酸L-谷氨酸轉氨基作用與嘌呤核苷酸循環相偶聯

α-氨基酸α-酮酸α-酮戊二酸谷氨酸草酰乙酸天冬氨酸腺苷酰琥珀酸蘋果酸延胡索酸腺苷酸次黃苷酸

四、氨基酸脫羧基作用脫羧基作用氨基酸脫羧酶氨基酸胺類RCH2NH2+CO2磷酸吡哆醛由氨基酸脫羧酶(decarboxyase)催化，輔酶為磷酸吡哆醛，產物為CO2和胺。所產生的胺可由胺氧化酶氧化為醛、酸，酸可由尿液排出，也可再氧化為CO2和水。

生物體內大部分氨基酸可進行脫羧作用，生成相應的一級胺。氨基酸脫羧酶專一性很強，每一種氨基酸都有一種脫羧酶，輔酶都是磷酸吡哆醛。氨基酸脫羧反應廣泛存在于動、植物和微生物中，有些產物具有重要生理功能，如腦組織中L-Glu脫羧生成r-氨基丁酸，是重要的神經介質。His脫羧生成組胺（又稱組織胺），有降低血壓的作用。Tyr脫羧生成酪胺，有升高血壓的作用。但大多數胺類對動物有毒，體內有胺氧化酶，能將胺氧化為醛和氨。（一）γ-氨基丁酸

(γ-aminobutyricacid,GABA)L-谷氨酸GABACO2L-谷氨酸脫酶GABA是抑制性神經遞質，對中樞神經有抑制作用。（二）?；撬?taurine)?；撬崾墙Y合膽汁酸的組成成分。L-半胱氨酸磺酸丙氨酸?；撬?/p>

磺酸丙氨酸脫羧酶CO2（三）組胺

(histamine)L-組氨酸組胺組氨酸脫羧酶CO2組胺是強烈的血管舒張劑，可增加毛細血管的通透性，還可刺激胃蛋白酶及胃酸的分泌。（四）5-羥色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)色氨酸5-羥色氨酸5-HT色氨酸羥化酶5-羥色氨酸脫羧酶CO25-HT在腦內作為神經遞質，起抑制作用；在外周組織有收縮血管的作用。（五）多胺(polyamines)

鳥氨酸腐胺

S-腺苷甲硫氨酸

(SAM)脫羧基SAM

鳥氨酸脫羧酶CO2SAM脫羧酶CO2精脒(spermidine)丙胺轉移酶5'-甲基-硫-腺苷丙胺轉移酶

精胺(spermine)多胺是調節細胞生長的重要物質。在生長旺盛的組織（如胚胎、再生肝、腫瘤組織）含量較高，其限速酶鳥氨酸脫羧酶活性較強。琥珀酰CoA延胡索酸草酰乙酸α-酮戊二酸檸檬酸乙酰CoA丙酮酸PEP磷酸丙糖葡萄糖或糖原糖α-磷酸甘油脂肪酸脂肪甘油三酯乙酰乙酰CoA丙氨酸半胱氨酸絲氨酸蘇氨酸色氨酸異亮氨酸亮氨酸色氨酸天冬氨酸天冬酰胺苯丙氨酸酪氨酸異亮氨酸蛋氨酸絲氨酸蘇氨酸纈氨酸酮體亮氨酸賴氨酸酪氨酸色氨酸苯丙氨酸谷氨酸精氨酸谷氨酰胺組氨酸纈氨酸CO2CO2氨基酸、糖及脂肪代謝的聯系TCA氨是機體正常代謝產物，具有毒性。體內的氨主要在肝合成尿素而解毒。正常人血氨濃度一般不超過0.6μmol/L。

五、氨的代謝去路（一）血氨的來源與去路1.氨的來源①

氨基酸脫氨基作用產生的氨是血氨主要來源,

胺類的分解也可以產生氨RCH2NH2RCHO+NH3胺氧化酶②

腸道吸收的氨氨基酸在腸道細菌作用下產生的氨尿素經腸道細菌尿素酶水解產生的氨③腎小管上皮細胞分泌的氨主要來自谷氨酰胺

谷氨酰胺谷氨酸+NH3谷氨酰胺酶2.氨的去路①在肝內合成尿素，這是最主要的去路②合成非必需氨基酸及其它含氮化合物③合成谷氨酰胺

谷氨酸+NH3谷氨酰胺

谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi④生成尿酸，腎小管泌氨分泌的NH3在酸性條件下生成NH4+，隨尿排出。（二）氨的轉運1.丙氨酸-葡萄糖循環(alanine-glucosecycle)生理意義:①肌肉中氨以無毒的丙氨酸形式運輸到肝。②肝為肌肉提供葡萄糖。*轉運1分子ala相當于運轉1分子氨和1分子丙酮酸進入肝臟，既去除NH3，又避免了丙酮酸或乳酸在肌肉中堆積，這就是葡萄糖-丙氨酸在肌肉和肝臟間循環的意義。丙氨酸葡萄糖

肌肉蛋白質氨基酸NH3谷氨酸α-酮戊二酸丙酮酸糖酵解途徑肌肉丙氨酸血液丙氨酸葡萄糖α-酮戊二酸谷氨酸丙酮酸NH3尿素尿素循環糖異生肝丙氨酸-葡萄糖循環葡萄糖反應過程2.谷氨酰胺的運輸和貯存作用反應過程谷氨酸+NH3谷氨酰胺谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi谷氨酰胺酶在腦、肌肉合成谷氨酰胺，運輸到肝和腎后再分解為氨和谷氨酸，從而進行解毒。生理意義谷氨酰胺是氨的解毒產物，也是氨的儲存及運輸形式。（三）尿素的生成1.生成部位：主要在肝細胞的線粒體及胞液中。3.生成過程尿素生成的過程由HansKrebs和KurtHenseleit

1932年提出，稱為鳥氨酸循環(orinithinecycle)，又稱尿素循環(ureacycle)或Krebs-Henseleit循環。2.定義

尿素合成途徑,由于它是一條環狀途徑所以也稱尿素循環。每一次循環生成1分子尿素，從體內清除2分子氨和2分子二氧化碳,由于途徑中循環出現鳥氨酸,又稱鳥氨酸循環。鳥氨酸循環氨基酸谷氨酸谷氨酸氨甲酰磷酸鳥氨酸瓜氨酸瓜氨酸精氨琥珀酸鳥氨酸精氨酸延胡索酸草酰乙酸氨基酸谷氨酸

-酮戊二酸天冬氨酸ATPAMP+PPiH2O2ATP+CO2+NH3+H2O2ADP+Pi基質線粒體胞液NH2-C-NH2O尿素（1）氨甲酰磷酸的合成

CO2+NH3+H2O+2ATP氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ（N-乙酰谷氨酸，Mg2+）COH2NO

~

PO32-+2ADP+Pi氨基甲酰磷酸反應在線粒體中進行反應由氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ(carbamoylphosphatesynthetaseⅠ,CPS-Ⅰ)催化。N-乙酰谷氨酸為其激活劑，反應消耗2分子ATP。N-乙酰谷氨酸(AGA)（2)瓜氨酸的合成鳥氨酸氨甲酰基轉移酶H3PO4+氨基甲酰磷酸反應在線粒體中進行，瓜氨酸生成后進入胞液。(3)精氨酸的合成反應在胞液中進行。

精氨酸代琥珀酸合成酶ATPAMP+PPiH2OMg2++天冬氨酸精氨酸代琥珀酸精氨酸延胡索酸精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸代琥珀酸(4)精氨酸水解生成尿素反應在胞液中進行尿素鳥氨酸精氨酸H2O3.反應小結原料：2分子氨，一個來自于游離氨，另一個來自天冬氨酸。過程：先在線粒體中進行，再在胞液中進行。耗能：3個ATP，4個高能磷酸鍵。六、氨基酸碳骨架的代謝途徑（1）再氨基化生成氨基酸（2）轉變成糖或脂肪生糖氨基酸和生酮氨基酸（3）氧化成CO2和H2O氨基酸碳骨架進入三羧酸循環的途徑

草酰乙酸磷酸烯醇式酸

-酮戊二酸天冬氨酸天冬酰氨丙酮酸延胡索酸琥珀酰CoA乙酰CoA乙酰乙酰CoA苯丙氨酸酪氨酸亮氨酸賴氨酸色氨酸丙氨酸蘇氨酸甘氨酸絲氨酸半胱氨酸谷氨酸谷氨酰胺精氨酸組氨酸脯氨酸異亮氨酸亮氨酸纈氨酸苯丙氨酸酪氨酸天冬氨酸異亮氨酸甲硫氨酸纈氨酸葡萄糖檸檬酸琥珀酰CoA延胡索酸草酰乙酸α-酮戊二酸檸檬酸乙酰CoA丙酮酸PEP磷酸丙糖葡萄糖或糖原糖α-磷酸甘油脂肪酸脂肪甘油三酯乙酰乙酰CoA丙氨酸半胱氨酸絲氨酸蘇氨酸色氨酸異亮氨酸亮氨酸色氨酸天冬氨酸天冬酰胺苯丙氨酸酪氨酸異亮氨酸蛋氨酸絲氨酸蘇氨酸纈氨酸酮體亮氨酸賴氨酸酪氨酸色氨酸苯丙氨酸谷氨酸精氨酸谷氨酰胺組氨酸纈氨酸CO2CO2氨基酸、糖及脂肪代謝的聯系TAC

個別氨基酸的代謝

-----一碳單位的代謝一碳基團

在代謝過程中，某些化合物（如氨基酸）可以分解產生具有一個碳原子的基團（不包括CO2），稱為一碳基團。一碳基團的轉移除了和許多氨基酸的代謝直接有關外，還參與嘌呤和胸腺嘧啶的生物合成。一碳基團轉移酶的輔酶：FH4一碳基團四氫葉酸化合物的結構和命名-CH=NH

亞氨甲基H-CO-

甲?；?CH2OH

甲醇基-