氨基酸代谢

第十二章 氨基酸代谢
第一节 体内氨基酸的来源
一、 外源氨基酸
（一）蛋白质在胃和肠道被消化被成氨基酸和寡肽
1.场所一：胃
酶类：胃蛋白酶原、胃酸、胃蛋白酶
消化程度：多肽及少量氨基酸
2.场所二：小肠
酶类：肠激酶、胰液蛋白酶（原）、内/外肽酶 消化程度：氨基酸和小肽
——小肠是蛋白质消化的主要部位
3.场所三：小肠粘膜细胞内
酶类：寡肽酶（例如氨基肽酶及二肽酶等） 消化程度：最终产生氨基酸。

（二）氨基酸的吸收是一个主动转运过程
吸收部位：主要在小肠粘膜细胞 吸收形式：氨基酸、寡肽、二肽 吸收机制：耗能的主动吸收过程
1.方式一：载体蛋白与氨基酸、Na+组成三联体，由ATP 供能将氨基酸、Na+转
入细胞内，Na+再由钠泵排出细胞。

2.方式二：γ-谷氨酰基循环
（三）未被吸收的蛋白质在肠道细菌作用下发生腐败作用
腐败作用的产物大多有害，如胺、氨、苯酚、吲哚、硫化氢等；也可产生少量的脂肪酸及维生素等可被机体利用的物质，对机体有一定的营养作用。

组胺和尸胺：降血压；酪胺：升血压；酪胺和苯乙胺：假神经递质（肝性脑病）
二、 内源氨基酸
（一）蛋白质的降解及其半寿期
1.半寿期：蛋白质降低其原浓度一半所需要的时间，用t1/2表示。

2. PEST 序列：脯-谷-丝-苏，快速降解标志序列。

（二）真核细胞内有两条主要的蛋白质的降解途径
胃蛋白
胃蛋白酶 + 多肽碎片
胃酸、胃蛋白酶 (十二指肠分泌，胆汁激活)
1．外在和长寿蛋白质在溶酶体通过ATP-非依赖途径降解 （1）不依赖ATP （2）利用溶酶体中的组织蛋白酶降解外源性蛋白、膜蛋白和长寿命的细胞内蛋
白
2．异常和短寿蛋白质在蛋白酶体通过需要ATP 的泛素途径降解 （1）依赖ATP （2）泛素共价地结合于底物蛋白质，蛋白酶体特异性地识别被泛素标记的蛋白质并将其迅速降解，泛素的这种标记作用是非底物特异性的，称为泛素化。

（3）降解异常蛋白和短寿命蛋白 3*.P53蛋白：细胞内的分子警察
由这种基因编码的蛋白质是一种转录因子，其控制着细胞周期的启动。

如果这个细胞受损，又不能得到修复，则P53蛋白将参与启动过程，使这个细胞在细胞凋亡中死去。

三、外源性氨基酸和内源性氨基酸组成氨基酸代谢库
第二节 氨基酸的转换和分解
一、转氨基作用（氨基酸与α-酮酸之间的氨基交换） 1.重要的转氨酶：谷氨酸转氨酶GTA
2.磷酸吡哆醛PLP 是 转氨酶的辅酶. 二、氨基酸脱氨基的途径
（一）氧化脱氨基
1.在肝内谷氨酸脱氢酶催化Ｌ-谷氨酸脱去氨基
场所：肝、脑、肾细胞线粒体基质 2. 联合脱氨基作用
① 转氨基偶联氧化脱氨基作用 ② 转氨基偶联嘌呤核苷酸循环 （二）嘌呤核苷酸循环脱去氨基 1.此种方式主要在肌肉组织进行。

α-酮戊二酸
丙酮酸
草酰乙酸
Asp Glu AST
Ala α-酮戊二酸
丙酮酸Glu ALT
草酰乙酸
三、氨基酸碳链骨架可进行转换或分解
1.α-酮酸可彻底氧化分解并供能氧化供能
α-酮酸在体内可通过TAC 和氧化磷酸化彻底氧化为H2O和CO2，同时生成ATP。

第三节营养非必需氨基酸的合成
一、体内蛋白质代谢状况可用氮平衡来描述
氮总平衡：摄入氮= 排出氮（正常成人）
氮正平衡：摄入氮> 排出氮（儿童、孕妇等）
氮负平衡：摄入氮< 排出氮（饥饿、消耗性疾病患者）
二、氨基酸可分为营养必需氨基酸和营养非必需氨基酸
三、短的生物合成途径可合成非必需氨基酸
（一）谷氨酸：α-酮戊二酸还原氨化生成谷氨酸，谷氨酸脱氢酶
（二）谷氨酰胺：谷氨酸在谷氨酰胺合成酶催化下合成谷氨酰胺
（三）丙氨酸、天冬氨酸：丙酮酸和草酰乙酸通过转氨基作用生成丙氨酸和天冬氨酸
（四）天冬酰胺：天冬氨酸在天冬酰胺合成酶催化下形成天冬酰胺
（五）丝氨酸：从糖酵解的中间产物D-3-磷酸甘油酸形成
（六）甘氨酸（多种途径）：丝氨酸+羟甲基转移酶——甘氨酸
（七）脯氨酸是从谷氨酸形成的
（八）半胱氨酸可由甲硫氨酸和丝氨酸合成
（九）苯丙氨酸在苯丙氨酸羟化酶催化下形成酪氨酸
（十）组氨酸和精氨酸是营养性半必需氨基酸
第四节氨的代谢
一、体内有毒性的氨有几个来源
（一）体内氨有3个主要．．
来源 1. 氨基酸脱氨基作用和胺类的分解均可以产生氨
2. 肠道细菌腐败作用产生氨
氨基酸在肠道细菌作用下产生的氨；尿素经肠道细菌尿素酶水解产生的氨。

肠道产生的氨主要在结肠吸收入血，是血氨的主要来源之一，肠道偏碱时，氨的吸收增强，所以高血氨病人禁止碱性肥皂水灌肠。

3. 肾小管上皮细胞分泌的氨主要来自谷氨酰胺
（二）氨中毒是致命的
1.氨是机体正常代谢产物，具有毒性。

体内的氨主要在肝合成尿素而解毒。

正常人血氨浓度一般不超过60 μmol/L 。

(47~65μmol/L)
二、氨在血液中以丙氨酸及谷氨酰胺形式转运 （一）丙氨酸-葡萄糖循环将氨从肌肉运输到肝 (二） 谷氨酰胺是氨的另一种运输形式
在脑、肌肉合成谷氨酰胺，运输到肝和肾后再分解为氨和谷氨酸，从而进行解毒。

需要谷氨酰胺合成酶参与。

三、氨在肝合成尿素是氨的主要去路
体内氨的去路：
① 在肝内合成尿素，这是最主要的去路
②肾小管泌氨：分泌的NH3在酸性条件下生成NH4+，随尿排出。

③作为合成氨基酸的原料
（一）在肝进行的鸟氨酸循环合成尿素
1.尿素生成的过程称为鸟氨酸循环(orinithine cycle)，又称尿素循环(urea cycle)或Krebs- Henseleit 循环。

2.主要在肝细胞的线粒体及胞液中 （1）在肝细胞线粒体中：
① 反应由N-乙酰谷氨酸(AGA)激活
消耗2分子ATP
谷氨酰胺
谷氨酸 + NH 3
谷氨酰胺酶
②氨基甲酰磷酸与鸟氨酸反应生成瓜氨酸
（2）在肝细胞胞液中：
③精氨酸裂解释放出尿素并再形成鸟氨酸。

鸟氨酸回到循环的开始。

（3
• 原料：2 分子氨，一个来自于游离氨，另一个来自天冬氨酸。

• 过程：先在线粒体中进行，再在胞液中进行。

• 耗能：3 个ATP ，4 个高能磷酸键。

（二）尿素合成受膳食蛋白质和两个限速酶活性的调节
1. N-乙酰谷氨酸别位激活氨基甲酰磷酸合酶Ⅰ启动尿素合成
2. 精氨酸代琥珀酸合酶活性促进尿素合成（因为其活性最低）
（三）尿素合成障碍引起高血氨症和氨中毒
1.高血氨时脑内减少导致能量代谢障碍
大脑靠α-酮戊二酸经TAC 功能的，氨过多引起大脑功能不足。

2.鸟氨酸循环任何一个合成酶遗传缺陷均可引起高氨血症
第五节氨基酸代谢的特殊产物和个别氨基酸代谢
一、某些氨基酸代谢产生特殊的产物
（一）氨基酸的脱羧基(decarboxylation)产生特殊的胺类化合物
1.γ-氨基丁酸:谷氨酸脱羧酶催化谷氨酸脱羧生成γ-氨基丁酸GABA
•GABA是抑制性神经递质，其作用是抑制突触传导。

2．组氨：组氨酸经组氨酸脱羧酶催化脱羧生成组胺
•组胺是强烈的血管舒张剂，可增加毛细血管的通透性，还可刺激胃蛋白酶
及胃酸的分泌。

3．5-羟色胺：色氨酸经5-羟色氨酸生成5-羟色胺5-HT
5-HT在脑内作为神经递质，起抑制作用；在外周组织有收缩血管的作用。

4.某些氨基酸在体内经脱羧作用可产生多胺类物质
•
•多胺(polyamines)是调节细胞生长的重要物质。

在生长旺盛的组织（如胚胎、再生肝、肿瘤组织）含量较高，其限速酶鸟氨酸脱羧酶活性较强。

（二）一碳单位是甘氨酸、丝氨酸、甲硫氨酸和组氨酸的特殊产物
1.定义：
某些氨基酸代谢过程中产生的只含有一个碳原子的基团，称为一碳单
位(one carbon unit)。

2.四氢叶酸是一碳单位的载体
（一碳单位通常是结合在FH4分子的N5、N10位上）
3．来自4种氨基酸的一碳单位可以相互转变种类
•作为合成嘌呤和嘧啶的原料
•把氨基酸代谢和核酸代谢联系起来
二、个别氨基酸有特殊的代谢途径
（一）3种含硫氨基酸的代谢途径有联系又有差别（甲硫氨酸、半胱氨酸、胱氨酸）
1. 甲硫氨酸与转甲基作用
（2）甲硫氨酸为肌酸合成提供甲基：
•肌酸(creatine)和磷酸肌酸(creatine phosphate)是能量储存、利用的重要化合物。

2．半胱氨酸有多种代谢途径
（1）半胱氨酸与胱氨酸的互变（二硫键）
（二）芳香族氨基酸代谢途径不同（丙氨酸、酪氨酸与色氨酸）1.⑴苯丙氨酸经羟化转变为酪氨酸：
苯丙酮酸尿症(phenyl keronuria, PKU)：内苯丙氨酸羟化酶缺陷，苯丙氨酸不能正常转变为酪氨酸，苯丙氨酸经转氨基作用生成苯丙酮酸、苯乙酸等，并从尿中排出的一种遗传代谢病。

⑵酪氨酸可彻底氧化分解或转变为儿茶酚胺和黑色素
●在黑色素细胞中，酪氨酸可经酪氨酸酶等催化合成黑色素。

●人体缺乏酪氨酸酶，黑色素合成障碍，皮肤、毛发等发白，称为白化病
(albinism)。

2．色氨酸分解可生成乙酰乙酰CoA
（三）支链氨基酸分解包括转氨、脱羧和彻底氧化3阶段（缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸）。