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氨基酸代謝

MetabolismofAminoAcids第十二章第一節(jié)

氨基酸的代謝概況

OverviewofMetabolismofAminoAcids

一、氮平衡狀態(tài)反映氨基酸攝入與消耗的狀態(tài)

氮平衡(nitrogenbalance)

氨基酸的攝入和消耗的狀態(tài)

氮總平衡：攝入氮=排出氮（正常成人）氮正平衡：攝入氮>排出氮（兒童、孕婦等）氮負(fù)平衡：攝入氮<排出氮（饑餓、消耗性疾病患者）測定尿與糞中的含氮量（排出氮）及攝入食物的含氮量（攝入氮）可以反映體內(nèi)氨基酸的代謝狀況。組織蛋白質(zhì)降解所產(chǎn)生的氨基酸（二）氨基酸在體內(nèi)主要功能1.大部分氨基酸用于蛋白質(zhì)生物合成蛋白質(zhì)的合成食物蛋白質(zhì)消化、吸收的氨基酸2.氨基酸的碳骨架可進(jìn)入能量代謝氨基酸代謝庫中的氨基酸過多，食物蛋白質(zhì)中某些氨基酸超過機(jī)體合成蛋白質(zhì)的需要時，這些氨基酸就會進(jìn)入分解代謝，徹底氧化，產(chǎn)生能量。機(jī)體每日產(chǎn)生的能量約有18％來自氨基酸的氧化分解。饑餓時蛋白質(zhì)降解釋放氨基酸。這些氨基酸并不直接氧化供能，而是轉(zhuǎn)變成為葡萄糖或酮體；產(chǎn)生的葡萄糖則滿足饑餓時機(jī)體對葡萄糖的需要，酮體也可進(jìn)入能量代謝。3.氨基酸代謝轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生多種物質(zhì)氨基酸可通過代謝轉(zhuǎn)變而產(chǎn)生多種物質(zhì)含氮化合物，包括神經(jīng)遞質(zhì)、核苷酸、激素及其他多種含氮生理活性物質(zhì)。產(chǎn)生一些重要的化學(xué)基團(tuán)，具有重要調(diào)節(jié)功能，或者用于非營養(yǎng)物質(zhì)的（轉(zhuǎn)化）代謝。氨基酸代謝庫食物蛋白質(zhì)消化吸收

組織蛋白質(zhì)分解體內(nèi)合成氨基酸

(非必需氨基酸)氨基酸代謝概況α-酮酸脫氨基作用酮體氧化供能糖胺類脫羧基作用氨尿素代謝轉(zhuǎn)變其他含氮化合物

(嘌呤、嘧啶等)合成目錄第二節(jié)

體內(nèi)氨基酸的來源

SourcesofAminoAcidsinBody

（一）氨基酸可分為營養(yǎng)必需氨基酸和營養(yǎng)非必需氨基酸營養(yǎng)必需氨基酸(nutritionallyessentialaminoacid)指體內(nèi)需要而又不能自身合成，必須由食物供給的氨基酸，共有8種：Val、Ile、Leu、Thr、Met、Lys、Phe、Trp。其余12種氨基酸體內(nèi)可以合成，稱非必需氨基酸。（nutritionallynon-essentialaminoacid）

一、機(jī)體從食物蛋白質(zhì)獲取氨基酸（二）機(jī)體攝取食物蛋白質(zhì)以滿足對氨基酸的需要蛋白質(zhì)的生理需要量成人每日最低蛋白質(zhì)需要量為30～50g，我國營養(yǎng)學(xué)會推薦成人每日蛋白質(zhì)需要量為80g。蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值

營養(yǎng)必需氨基酸種類多、數(shù)量足的蛋白質(zhì)，其營養(yǎng)價值高，反之則營養(yǎng)價值低。

營養(yǎng)價值低的蛋白質(zhì)混合食用，則營養(yǎng)必需氨基酸可以互相補(bǔ)充，從而提高營養(yǎng)價值，稱為食物蛋白質(zhì)的互補(bǔ)作用。食物蛋白質(zhì)的互補(bǔ)作用（三）食物蛋白在胃和腸道被消化成氨基酸和寡肽蛋白質(zhì)消化的生理意義由大分子轉(zhuǎn)變?yōu)樾》肿?，便于吸收。消除種屬特異性和抗原性，防止過敏、毒性反應(yīng)。2.蛋白質(zhì)在小腸被水解成氨基酸和小肽——小腸是蛋白質(zhì)消化的主要部位⑴胰液蛋白酶消化蛋白質(zhì)產(chǎn)生寡肽和少量氨基酸胰酶是消化蛋白質(zhì)的主要酶，最適pH為7.0左右，包括內(nèi)肽酶和外肽酶。內(nèi)肽酶(endopeptidase)水解蛋白質(zhì)肽鏈內(nèi)部的一些肽鍵，如胰蛋白酶、糜蛋白酶、彈性蛋白酶。外肽酶(exopeptidase)自肽鏈的末段開始每次水解一個氨基酸殘基，如羧基肽酶(A、B)、氨基肽酶。氨基肽酶內(nèi)肽酶羧基肽酶氨基酸

+氨基酸二肽酶蛋白水解酶作用示意圖可保護(hù)胰組織免受蛋白酶的自身消化作用。保證酶在其特定的部位和環(huán)境發(fā)揮催化作用。酶原還可視為酶的儲存形式。酶原激活的意義

⑵小腸黏膜細(xì)胞的消化酶水解寡肽為氨基酸

主要是寡肽酶(oligopeptidase)的作用，例如氨基肽酶(aminopeptidase)及二肽酶(dipeptidase)等，最終產(chǎn)生氨基酸。——在小腸黏膜細(xì)胞中進(jìn)行（四）氨基酸的吸收是一個主動轉(zhuǎn)運過程吸收部位：主要在小腸黏膜細(xì)胞吸收形式：氨基酸、寡肽、二肽吸收機(jī)制：耗能的主動吸收過程γ-谷氨?；h(huán)對氨基酸的轉(zhuǎn)運作用γ-谷氨?；h(huán)(γ-glutamylcycle)過程：谷胱甘肽對氨基酸的轉(zhuǎn)運谷胱甘肽再合成半胱氨酰甘氨酸(Cys-Gly)半胱氨酸甘氨酸肽酶γ-谷氨酸環(huán)化轉(zhuǎn)移酶氨基酸5-氧脯氨酸谷氨酸

5-氧脯氨酸酶ATPADP+Piγ-谷氨酰半胱氨酸γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶ADP+PiATP谷胱甘肽合成酶ATPADP+Pi細(xì)胞外

γ-谷氨?；D(zhuǎn)移酶細(xì)胞膜谷胱甘肽

GSH細(xì)胞內(nèi)γ-谷氨酰基循環(huán)過程γ-谷氨酰氨基酸氨基酸目錄1．腸道細(xì)菌使氨基酸脫羧基產(chǎn)生胺類蛋白質(zhì)

氨基酸胺類蛋白酶

脫羧基作用

組氨酸組胺

賴氨酸尸胺

色氨酸

色胺

酪氨酸酪胺

假神經(jīng)遞質(zhì)(falseneurotransmitter)

某些物質(zhì)結(jié)構(gòu)與神經(jīng)遞質(zhì)結(jié)構(gòu)相似，可取代正常神經(jīng)遞質(zhì)從而影響腦功能，稱假神經(jīng)遞質(zhì)。苯乙胺苯乙醇胺酪胺

β-羥酪胺β-羥酪胺和苯乙醇胺結(jié)構(gòu)類似兒茶酚胺，它們可取代兒茶酚胺與腦細(xì)胞結(jié)合，但不能傳遞神經(jīng)沖動，使大腦發(fā)生異常抑制。2．在腸道細(xì)菌作用下氨基酸脫氨基生成氨

未被吸收的氨基酸滲入腸道的尿素氨(ammonia)腸道細(xì)菌脫氨基作用尿素酶降低腸道pH，NH3轉(zhuǎn)變?yōu)镹H4+以胺鹽形式排出，可減少氨的吸收，這是酸性灌腸的依據(jù)。3．腐敗作用產(chǎn)生其他有害物質(zhì)酪氨酸

苯酚半胱氨酸

硫化氫

色氨酸

吲哚除了胺類和氨以外，通過腐敗作用還可產(chǎn)生一些其他有害物質(zhì)，例如苯酚、吲哚、甲基吲哚及硫化氫等。二、體內(nèi)蛋白質(zhì)降解生成氨基酸（一）體內(nèi)蛋白質(zhì)被不斷地轉(zhuǎn)換更新蛋白質(zhì)降低其原濃度一半所需要的時間，用t1/2表示。蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)換(proteinturnover)

指體內(nèi)蛋白質(zhì)的不斷降解與合成的動態(tài)平衡。蛋白質(zhì)半壽期(halflife)

（二）體內(nèi)蛋白質(zhì)在不同因素的控制下被降解1．蛋白質(zhì)功能調(diào)控的機(jī)制之一是降解蛋白質(zhì)具有調(diào)節(jié)功能的蛋白質(zhì)在需要時合成，隨后被迅速降解，某些因素導(dǎo)致這些蛋白質(zhì)的半壽期延長，則會導(dǎo)致基因表達(dá)的異常。

2．結(jié)構(gòu)蛋白需要更新組織細(xì)胞的結(jié)構(gòu)蛋白多為長壽蛋白質(zhì)，但仍然以一定的速率被降解。細(xì)胞代謝過程中經(jīng)常產(chǎn)生影響蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，通過氧化作用而損傷蛋白質(zhì)。這些蛋白質(zhì)即通過特定的機(jī)制被降解，細(xì)胞則重新合成相同的蛋白質(zhì)以替代被降解的蛋白質(zhì)。3.饑餓狀態(tài)引起蛋白質(zhì)降解在機(jī)體處于饑餓狀態(tài)時，機(jī)體也會降解一部分蛋白質(zhì)，釋放出氨基酸。氨基酸分解代謝的中間產(chǎn)物通過糖異生途徑轉(zhuǎn)變成葡萄糖，對維持血糖水平具有重要意義。（三）真核細(xì)胞內(nèi)有兩條主要的蛋白質(zhì)的降解途徑不依賴ATP利用溶酶體中的組織蛋白酶(cathepsin)降解外源性蛋白、膜蛋白和長壽命的細(xì)胞內(nèi)蛋白1．外在和長壽蛋白質(zhì)在溶酶體通過ATP-非依賴途徑降解溶酶體的主要功能是消化作用，是細(xì)胞內(nèi)的消化器官，含有多種蛋白酶。

根據(jù)完成生理功能的不同階段可將溶酶體分為:

初級溶酶體——由高爾基體分泌形成，含有多種水解酶原。

次級溶酶體——正在進(jìn)行或完成消化作用的消化泡，內(nèi)含水解酶和相應(yīng)底物。殘體——后溶酶體，已失去酶活性，僅留未消化的殘渣。

2．異常和短壽蛋白質(zhì)在蛋白酶體通過需要ATP的泛素途徑降解

依賴ATP

降解異常蛋白和短壽命蛋白泛素(ubiquitin)76個氨基酸的小分子蛋白(8.5kD)普遍存在于真核生物而得名一級結(jié)構(gòu)高度保守（1）泛素化使蛋白質(zhì)貼上了被降解的標(biāo)簽泛素與選擇性被降解蛋白質(zhì)形成共價連接，并使其激活。（2）泛素化的蛋白質(zhì)在蛋白酶體降解

泛素介導(dǎo)的蛋白質(zhì)降解過程蛋白酶體對泛素化蛋白質(zhì)的降解。泛素化過程E1：泛素活化酶E2：泛素結(jié)合酶E3：泛素蛋白連接酶泛素CO-O+HS-E1ATPAMP+PPi泛素COS

E1HS-E2HS-E1泛素COSE2泛素COSE1被降解蛋白質(zhì)HS-E2泛素COSE2泛素CNH被降解蛋白質(zhì)OE3α-亞基β-亞基

β-亞基α-亞基核心顆粒調(diào)節(jié)顆粒調(diào)節(jié)顆粒蛋白酶體是一個26S蛋白質(zhì)復(fù)合物，由20S的核心顆粒(coreparticle,CP)和19S的調(diào)節(jié)顆粒(regulatoryparticle,RP)組成蛋白酶體門催化部位門蛋白酶體的核心顆粒是由4個環(huán)——2個α環(huán)和2個β環(huán)組成的圓柱體，每個α環(huán)由7個α類型的亞基組成，它們位于圓柱體的頂端。每個β環(huán)由7個β類型的亞基組成，它們位于圓柱體的中央。蛋白酶體核心顆粒三、營養(yǎng)非必需氨基酸可在體內(nèi)通過不同途徑合成（一）α-酮戊二酸還原氨化生成谷氨酸H2ONH4+α－酮戊二酸L－谷氨酸（二）丙酮酸和草酰乙酸通過轉(zhuǎn)氨基作用生成丙氨酸和天冬氨酸丙酮酸轉(zhuǎn)氨酶丙氨酸谷氨酸或天冬氨酸α－酮戊二酸或草酰乙酸（三）谷氨酰胺合成酶利用谷氨酸和游離氨合成谷氨酰胺L-谷氨酰胺L-谷氨酸NH4+Mg-ATPMg-ADP＋PiNH3+NH3+（四）天冬氨酸在天冬酰胺合成酶催化下形成天冬酰胺L-天冬酰胺L-天冬氨酸天冬酰胺合成酶NH3+NH3+GlnGluMg-ATPMg-AMP＋PPi（五）利用3-磷酸甘油酸合成絲氨酸轉(zhuǎn)氨酶NH3+NH3+NAD＋NADH＋H+L-絲氨酸磷酸羥基丙酮酸磷酸-L-絲氨酸D-3-磷酸甘油醛

α－KA

α－AAH2OPi（六）甘氨酸在哺乳動物中有幾條合成途徑（七）脯氨酸是從谷氨酸形成的L-谷氨酸L-脯氨酸L-谷氨酸-γ-半縮醛Δ2-吡咯-5-羧酸H2ONADH＋H+NADH＋H+NAD＋NAD＋H2ONH3＋NH2＋NH＋H3N＋（八）甲硫氨酸分解代謝過程可產(chǎn)生半胱氨酸NH3+NH3+NH3+NH3+NH3+NH3+H2OH2OL-絲氨酸L-同型半胱氨酸L-半胱氨酸L-同型絲氨酸胱硫醚（九）苯丙氨酸在苯丙氨酸羥化酶催化下形成酪氨酸四氫生物蝶呤二氫生物蝶呤L-丙氨酸L-酪氨酸NADP＋NADPH＋H＋酶II酶IO2H2OCH2–CH–COO-CH2–CH–COO-NH3+NH3+HO（十）組氨酸和精氨酸是營養(yǎng)性半必需氨基酸組氨酸（histidine）和精氨酸（arginine）都是營養(yǎng)半必需氨基酸，當(dāng)組氨酸短期缺乏時，成年人和成年大鼠能夠維持氮平衡，而正在生長的動物需要食物中的組氨酸，假如延長研究時間，成年人也需要補(bǔ)充組氨酸。第三節(jié)

氨基酸氮的代謝

CatabolismofAminoAcidNitrogen一、脫氨基是氨基酸分解代謝的起始反應(yīng)轉(zhuǎn)氨基作用（transamination）：在轉(zhuǎn)氨酶(transaminase)的作用下，某一氨基酸去掉α-氨基生成相應(yīng)的α-酮酸，而另一種α-酮酸得到此氨基生成相應(yīng)的氨基酸的過程。（一）待分解的氨基酸經(jīng)轉(zhuǎn)氨酶作用移去α-氨基

反應(yīng)式大多數(shù)氨基酸可參與轉(zhuǎn)氨基作用，但賴氨酸、脯氨酸、羥脯氨酸除外

轉(zhuǎn)氨酶又稱氨基轉(zhuǎn)移酶（aminotransferase）體內(nèi)存在多種轉(zhuǎn)氨酶，不同氨基酸與α-酮酸之間的轉(zhuǎn)氨基作用只能由專一的轉(zhuǎn)氨酶催化。體內(nèi)有兩種重要的轉(zhuǎn)氨酶:谷氨酸轉(zhuǎn)氨酶

谷-丙轉(zhuǎn)氨酶（glutamate-pyruvatetransaminase，GPT或ALT）

谷-草轉(zhuǎn)氨酶（glutamate-oxaloacetatetransaminase,GOT或AST）.丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶

轉(zhuǎn)氨酶

正常人各組織GOT及GPT活性(單位/克濕組織)血清轉(zhuǎn)氨酶活性，臨床上可作為疾病診斷和預(yù)后的指標(biāo)之一。（二）所有的轉(zhuǎn)氨酶均有相同的輔基和相同的作用機(jī)制轉(zhuǎn)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(zhuǎn)氨酶目錄轉(zhuǎn)氨基作用不僅是體內(nèi)多數(shù)氨基酸脫氨基的重要方式，也是機(jī)體合成非必需氨基酸的重要途徑。通過此種方式并未產(chǎn)生游離的氨。轉(zhuǎn)氨基作用的生理意義

聯(lián)合脫氨基轉(zhuǎn)氨基和氧化脫氨基偶聯(lián)轉(zhuǎn)氨基和嘌呤核苷酸循環(huán)偶聯(lián)（三）聯(lián)合脫氨基作用將氨基最終從氨基酸除去并產(chǎn)生氨存在于肝、腦、腎中輔酶為

NAD+或NADP+GTP、ATP為其抑制劑GDP、ADP為其激活劑催化酶：

L-谷氨酸脫氫酶L-谷氨酸NH3α-酮戊二酸NAD(P)+NAD(P)H+H+H2O（glutamatedehydrogenase）

谷氨酸脫氫酶催化Ｌ-谷氨酸氧化脫氨基轉(zhuǎn)氨基作用和谷氨酸氧化脫氨的結(jié)合被稱為轉(zhuǎn)氨脫氨作用（transdeamination），又稱聯(lián)合脫氨作用。轉(zhuǎn)氨基偶聯(lián)氧化脫氨基作用氨基酸

谷氨酸

α-酮酸α-酮戊二酸H2O+NAD+轉(zhuǎn)氨酶NH3+NADH+H+L-谷氨酸脫氫酶此種方式既是氨基酸脫氨基的主要方式，也是體內(nèi)合成非必需氨基酸的主要方式。主要在肝、腎組織進(jìn)行。

轉(zhuǎn)氨基偶聯(lián)嘌呤核苷酸循環(huán)蘋果酸

腺苷酸代琥珀酸次黃嘌呤核苷酸

(IMP)腺苷酸代琥珀酸合成酶α-酮戊二酸氨基酸

谷氨酸α-酮酸轉(zhuǎn)氨酶1草酰乙酸天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶

2腺苷酸脫氨酶H2ONH3延胡索酸腺嘌呤核苷酸(AMP)此種方式主要在肌肉組織進(jìn)行二、氨在血液中以丙氨酸及谷氨酰胺形式轉(zhuǎn)運正常情況下，血氨水平在47～65μmol/L氨是以無毒丙氨酸及谷氨酰胺兩種形式經(jīng)血液轉(zhuǎn)運。運輸?shù)礁魏铣赡蛩?，或運至腎以銨鹽的形式排出。（一）丙氨酸-葡萄糖循環(huán)將氨從肌肉運輸?shù)礁畏磻?yīng)過程生理意義①肌肉中氨以無毒的丙氨酸形式運輸?shù)礁巍＂诟螢榧∪馓峁┢咸烟?。丙氨?葡萄糖循環(huán)(alanine-glucosecycle)丙氨酸葡萄糖

肌肉蛋白質(zhì)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(huán)糖異生肝丙氨酸-葡萄糖循環(huán)葡萄糖目錄(二）谷氨酰胺是運輸氨的重要分子

反應(yīng)過程在腦、肌肉合成谷氨酰胺，運輸?shù)礁魏湍I后再分解為氨和谷氨酸，從而進(jìn)行解毒。生理意義谷氨酰胺是氨的解毒產(chǎn)物，也是氨的儲存及運輸形式。谷氨酰胺谷氨酸AspAsnH2ONH3天冬酰胺酶白血病細(xì)胞不能臨床上用此酶分解血的Asn治療白血病COOHCH2CHNH2COOHCONH2CH2CHNH2COOH三、肝合成尿素是機(jī)體排泄氨的主要方式①在肝內(nèi)合成尿素，這是最主要的去路②合成非必需氨基酸及其他含氮化合物③合成谷氨酰胺

谷氨酸+NH3谷氨酰胺

谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi④腎小管泌氨分泌的NH3在酸性條件下生成NH4+，隨尿排出體內(nèi)氨的去路（一）在肝進(jìn)行的鳥氨酸循環(huán)合成尿素——主要在肝細(xì)胞的線粒體及胞液中尿素生成的過程由HansKrebs和KurtHenseleit提出，稱為鳥氨酸循環(huán)(orinithinecycle)，又稱尿素循環(huán)(ureacycle)或Krebs-Henseleit循環(huán)。

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(yīng)在線粒體中進(jìn)行1.CO2、氨和ATP縮合形成氨基甲酰磷酸反應(yīng)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(yīng)消耗2分子ATPN-乙酰谷氨酸(AGA)鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶H3PO4+氨基甲酰磷酸2．氨基甲酰磷酸與鳥氨酸反應(yīng)生成瓜氨酸NH2(CH2)3CHCOOHNH2鳥氨酸NH2(CH2)3CHCOOHNH2NHCHCOOHNH2NH2CO瓜氨酸(CH2)3由鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶(ornithinecarbamoyltransferase,OCT)催化反應(yīng)在線粒體中進(jìn)行，瓜氨酸生成后進(jìn)入胞液。線粒體內(nèi)膜存在一種堿性氨基酸轉(zhuǎn)運蛋白，將瓜氨酸向線粒體外轉(zhuǎn)運，同時將鳥氨酸向線粒體內(nèi)轉(zhuǎn)運。3.瓜氨酸與天冬氨酸反應(yīng)生成精氨酸代琥珀酸反應(yīng)在胞液中進(jìn)行

精氨酸代琥珀酸合成酶ATPAMP+PPiH2OMg2++天冬氨酸精氨酸代琥珀酸NHCHCOOHNH2NH2CO瓜氨酸(CH2)3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.精氨酸代琥珀酸裂解成精氨酸和延胡索酸反應(yīng)在胞液中進(jìn)行5.精氨酸裂解釋放出尿素并再形成鳥氨酸

鳥氨酸循環(huán)2ADP+PiCO2+NH3

+H2O氨基甲酰磷酸2ATPN-乙酰谷氨酸Pi鳥氨酸瓜氨酸精氨酸延胡索酸氨基酸草酰乙酸蘋果酸α-酮戊二酸谷氨酸α-酮酸精氨酸代琥珀酸瓜氨酸天冬氨酸ATPAMP+PPi鳥氨酸尿素線粒體胞液目錄反應(yīng)小結(jié)原料：2分子氨，一個來自于游離氨，另一個來自天冬氨酸，但都是各種氨基酸分解代謝過程中所脫掉的氨基。

過程：先在線粒體中進(jìn)行，再在胞液中進(jìn)行。耗能：3個ATP，4個高能磷酸鍵，尿素合成過程不可逆

。（二）尿素合成受膳食蛋白質(zhì)和兩個調(diào)節(jié)酶活性的調(diào)節(jié)食物蛋白的攝入量影響尿素的合成

高蛋白質(zhì)膳食增加體內(nèi)氨基酸的量，體內(nèi)分解代謝的氨基酸多，因而增加尿素合成。

2.N-乙酰谷氨酸別位激活氨基甲酰磷酸合酶Ⅰ啟動尿素合成

3.精氨酸代琥珀酸合酶活性促進(jìn)尿素合成AGA、谷氨酸為其激活劑1.血氨來源氨基酸脫氨基作用和胺類的分解均可以產(chǎn)生氨（產(chǎn)生的氨主要以谷氨酰胺和丙氨酸的形式在血液中運輸，正常情況下并不會增加血液中游離氨的濃度）RCH2NH2RCHO+NH3胺氧化酶（三）尿素合成障礙引起高血氨癥和氨中毒

腸道細(xì)菌腐敗作用產(chǎn)生氨氨基酸在腸道細(xì)菌作用下產(chǎn)生的氨尿素經(jīng)腸道細(xì)菌尿素酶水解產(chǎn)生的氨臨床上對高血氨病人采用弱酸性透析液作結(jié)腸透析，而禁止用堿性的肥皂水灌腸，就是為了減少氨的吸收。腎小管上皮細(xì)胞分泌的氨主要來自谷氨酰胺

谷氨酰胺谷氨酸+NH3谷氨酰胺酶酸性尿有利于腎小管細(xì)胞中的氨擴(kuò)散入尿，但堿性尿則妨礙腎小管細(xì)胞中的NH3的分泌。血氨濃度升高稱高氨血癥(hyperammonemia)，常見于肝功能嚴(yán)重?fù)p傷時，尿素合成酶的遺傳缺陷也可導(dǎo)致高氨血癥。高氨血癥時可引起腦功能障礙，稱氨中毒(ammoniapoisoning)。2．尿素合成障礙可導(dǎo)致高血氨癥遺傳性缺陷導(dǎo)致高氨血癥1型血氨過多癥，氨基甲酰磷酸合酶I缺陷引起。

2型血氨過多癥，因鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶缺失所致。瓜氨酸血癥，精氨酸代琥珀酸合酶活性缺失或活性極低。精氨酸代琥珀酸尿癥，精氨酸代琥珀酸裂解酶缺失。高精氨酸血癥，紅細(xì)胞精氨酸酶的水平降低。TAC↓

腦供能不足α-酮戊二酸谷氨酸谷氨酰胺NH3NH3

腦內(nèi)α-酮戊二酸↓3．血氨濃度過高可導(dǎo)致氨中毒①高血氨可減少腦內(nèi)α-酮戊二酸，導(dǎo)致能量代謝障礙。②腦星狀細(xì)胞內(nèi)谷氨酰胺增多，可導(dǎo)致水分滲入細(xì)胞，引起腦水腫。③谷氨酸以及由谷氨酸產(chǎn)生的γ-氨基丁酸都是主要的信號分子。過多谷氨酸用于合成谷氨酰胺，可導(dǎo)致腦內(nèi)谷氨酸和γ-氨基丁酸減少，影響腦的功能。第四節(jié)

氨基酸碳鏈骨架的代謝CatabolismoftheCarbonSkeletonsofAminoAcids一、α-酮酸（α-ketoacid）經(jīng)氨基化生成非必需氨基酸氨基酸經(jīng)脫氨基作用生成的α-酮酸并不一定進(jìn)入分解代謝，而是重新氨基化，形成原來的氨基酸，或經(jīng)過一個循環(huán)反應(yīng)過程后，重新形成原來的氨基酸。分解產(chǎn)生乙酰CoA和乙酰乙酸的氨基酸即為生酮氨基酸（ketogenicaminoacid）。產(chǎn)生丙酮酸和三羧酸循環(huán)中間物的氨基酸即為生糖氨基酸（glucogenicaminoacid）。氨基酸分解后可產(chǎn)生兩個產(chǎn)物分子，分別轉(zhuǎn)變成葡萄糖和酮體，因而屬于生糖兼生酮氨基酸（glucogenicandketogenicaminoacid）。二、氨基酸脫氨基后的碳鏈骨架可轉(zhuǎn)變成糖或酮體琥珀酰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甲硫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氨基酸分解代謝產(chǎn)生用于合成葡萄糖和酮體的材料

TCA循環(huán)目錄氨基酸經(jīng)脫氨基產(chǎn)生α-酮酸在體內(nèi)可通過TAC和氧化磷酸化徹底氧化為H2O和CO2，同時生成ATP。三、氨基酸脫氨基后的碳鏈骨架可徹底氧化分解供能

丙酮酸

可進(jìn)入線粒體氧化產(chǎn)生乙酰CoA，進(jìn)入三羧酸循環(huán)而徹底氧化酮體

可直接分解產(chǎn)生乙酰CoA

三羧酸循環(huán)的中間產(chǎn)物

通過三羧酸循環(huán)中的反應(yīng)轉(zhuǎn)變成蘋果酸，運輸?shù)骄€粒體外，在胞質(zhì)內(nèi)依次轉(zhuǎn)變成草酰乙酸、磷酸烯醇式丙酮酸、丙酮酸，然后進(jìn)入線粒體徹底氧化氨基酸分解代謝的中間產(chǎn)物主要有3類：一般在下列3種代謝狀況下，氨基酸才氧化降解：①細(xì)胞的蛋白質(zhì)進(jìn)行正常的合成和降解時，蛋白質(zhì)合成并不需要蛋白質(zhì)降解釋放出的某些氨基酸，這些氨基酸會進(jìn)行氧化分解。②食品富含蛋白質(zhì)，消化產(chǎn)生的氨基酸超過了蛋白質(zhì)合成的需要，由于氨基酸不能在體內(nèi)儲存，過量的氨基酸在體內(nèi)被氧化降解。③機(jī)體處于饑餓狀態(tài)或未控制的糖尿病狀態(tài)時，機(jī)體不能利用或不能合適地利用糖作為能源，細(xì)胞的蛋白質(zhì)被用做重要的能源。第五節(jié)

氨基酸代謝轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的特殊產(chǎn)物ConversionofAminoAcidstoSpecialProducts

一、機(jī)體利用某些氨基酸產(chǎn)生具有生物活性的胺類化合物（一）脫羧基(decarboxylation)作用將氨基酸轉(zhuǎn)變成胺類化合物氨基酸脫羧酶(decarboxylase)氨基酸胺類RCH2NH2+CO2磷酸吡哆醛RCH2NH2RCHORCOOH醛胺單胺氧化酶羧酸NH3H2O2+H2OO2+胺類是體內(nèi)重要的生物活性物質(zhì)，在參與特定的生理反應(yīng)之后，胺類物質(zhì)可通過生物轉(zhuǎn)化作用而被分解。1．谷氨酸脫羧生成γ-氨基丁酸

L-谷氨酸GABACO2L-谷氨酸脫羧酶GABA是抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，其作用是抑制突觸傳導(dǎo)

γ-氨基丁酸(γ-aminobutyricacid,GABA)（二）氨基酸脫羧基(decarboxylation)可產(chǎn)生重要的生物活性物質(zhì)腦、腎2．組氨酸脫羧生成組胺L-組氨酸組胺組氨酸脫羧酶CO2組胺是強(qiáng)烈的血管舒張劑，可增加毛細(xì)血管的通透性，還可刺激胃蛋白酶及胃酸的分泌。組胺(histamine)3．色氨酸經(jīng)5-羥色氨酸生成5-羥色胺色氨酸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(nèi)作為神經(jīng)遞質(zhì)，起抑制作用；在外周組織有收縮血管的作用。5-羥色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)4．精氨酸和甲硫氨酸可合成多胺類物質(zhì)

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(zhuǎn)移酶5'-甲基-硫-腺苷丙胺轉(zhuǎn)移酶

精胺(spermine)多胺(polyamines)是調(diào)節(jié)細(xì)胞生長的重要物質(zhì)。在生長旺盛的組織（如胚胎、再生肝、腫瘤組織）含量較高，其調(diào)節(jié)酶鳥氨酸脫羧酶活性較強(qiáng)。精氨酸精氨酸酶二、分解氨基酸獲得一碳單位定義

某些氨基酸代謝過程中產(chǎn)生的只含有一個碳原子的基團(tuán)，稱為一碳單位(onecarbonunit)。

（一）一碳單位是由四氫葉酸轉(zhuǎn)運的分子結(jié)構(gòu)成分甲基

(methyl)-CH3甲烯基

(methylene)-CH2-甲炔基

(methenyl)-CH=甲酰基

(formyl)-CHO亞胺甲基

(formimino)-CH=NH

種類FH4的生成FFH2FH4FH2還原酶FH2還原酶NADPH+H+NADP+NADPH+H+NADP+

四氫葉酸是一碳單位的載體（二）一碳單位主要經(jīng)氨基酸分解而獲得1．一碳單位從幾種氨基酸分解過程中產(chǎn)生絲氨酸甘氨酸

色氨酸組氨酸FH4攜帶一碳單位的形式

（一碳單位通常是結(jié)合在FH4分子的N5、N10位上）N5—CH3—FH4N5、N10—CH2—FH4N5、N10=CH—FH4N10—CHO—FH4N5—CH=NH—FH42.一碳單位的互相轉(zhuǎn)變N10—CHO—FH4N5,N10=CH—FH4N5,N10—CH2—FH4N5—CH3—FH4N5—CH=NH—FH4H+H2ONADPH+H+NADP+NADH+H+NAD+NH3胱氨酸甲硫氨酸半胱氨酸三種含硫氨基酸三、含硫氨基酸可產(chǎn)生重要的化學(xué)修飾基團(tuán)1.S-腺苷甲硫氨酸是甲基的直接供體腺苷轉(zhuǎn)移酶PPi+Pi+甲硫氨酸ATPS-腺苷甲硫氨酸(SAM)（一）甲硫氨酸是甲基轉(zhuǎn)移的中間載體甲基轉(zhuǎn)移酶RHRH—CH3腺苷SAMS-腺苷同型半胱氨酸同型半胱氨酸SAM為體內(nèi)甲基的直接供體修飾DNA的結(jié)構(gòu)而控制基因表達(dá)修飾非營養(yǎng)物質(zhì)而使之失活合成反應(yīng)中通過加甲基而生成膽堿、肌酸、肉堿以及腎上腺素等生物活性物質(zhì)S-腺苷甲硫氨酸在甲基轉(zhuǎn)移酶（methyltransferase）催化下，將甲基轉(zhuǎn)移至其他物質(zhì)使其甲基化。2.甲硫氨酸轉(zhuǎn)甲基后可通過甲硫氨酸循環(huán)(methioninecycle)再生甲硫氨酸S-腺苷同型半胱氨酸S-腺苷甲硫氨酸同型半胱氨酸FH4N5-CH3-FH4N5-CH3-FH4

轉(zhuǎn)甲基酶(VitB12)H2O腺苷RHATPPPi+PiRH-CH