1、一、氨基酸代謝的概況· 重點、難點· 第一節 蛋白質的營養作用· 第二節 蛋白質的消化,吸取· 第三節 氨基酸的一般代謝· 第四節 個別氨基酸代謝食物蛋白質經過消化吸收后進人體內的氨基酸稱為外源性氨基酸。機體各組織的蛋白質分解生成的及機體合成的氨基酸稱為內源性氨基酸。在血液和組織中分布的氨基酸稱為氨基酸代謝庫(aminoacidmetabolic pool)。各組織中氨基酸的分布不均勻。氨基酸的主要功能是合成蛋白質，也參與合成多肽及其它含氮的生理活性物質。除維生素外，體內的各種含氮物質幾乎都可由氨基酸轉變而來。氨基酸在體內代謝的基本情況概括如圖

2、。大部分氨基酸的分解代謝在肝臟進行，氨的解毒過程也主要在肝臟進行。圖8-2  氨基酸代謝庫二、氨基酸的脫氨基作用脫氨基作用是指氨基酸在酶的催化下脫去氨基生成酮酸的過程，是體內氨基酸分解代謝的主要途徑。脫氨基作用主要有氧化脫氨基、轉氨基、聯合脫氨基、嘌呤核苷酸循環和非氧化脫氨基作用。(一)氧化脫氨基作用氧化脫氨基作用是指在酶的催化下氨基酸在氧化的同時脫去氨基的過程。組織中有幾種催化氨基酸氧化脫氨的酶，其中以L-谷氨酸脫氫酶最重要。L-氨基酸氧化酶與D-氨基酸氧化酶雖能催化氨基酸氧化脫氨，但對人體內氨基酸脫氨的意義不大。1.L-谷氨酸氧化脫氨基作用  由 L谷氨酸脫氫酶(L-g

3、lutamatedehydrogenase)催化谷氨酸氧化脫氨。谷氨酸脫氫使輔酶NAD+還原為NADH+H+并生成-酮戊二酸和氨。谷氨酸脫氫酶的輔酶為NAD+。谷氨酸脫氫酶廣泛分布于肝、腎、腦等多種細胞中。此酶活性高、特異性強，是一種不需氧的脫氫酶。谷氨酸脫氫酶催化的反應是可逆的。其逆反應為-酮戊二酸的還原氨基化，在體內營養非必需氨基酸合成過程中起著十分重要的作用。   (二)轉氨基作用轉氨基作用：在轉氨酶(transaminase ansaminase)的催化下， 某一 氨基酸的a-氨基轉移到另一種a-酮酸的酮基 上，生成相應的氨基

4、酸；原來的氨基酸則轉變成a-酮酸。轉氨酶催化的反應是可逆的。因此，轉氨基作用既屬于氨基酸的分解過程，也可用于合成體內某些營養非必需氨基酸。圖8-4  轉氨基作用除賴氨酸、脯氨酸和羥脯氨酸外，體內大多數氨基酸可以參與轉氨基作用。人體內有多種轉氨酶分別催化特異氨基酸的轉氨基反應，它們的活性高低不一。其中以谷丙轉氨酶(glutamicpyruvic transaminase，GPT，又稱ALT)和谷草轉氨酶(glutamic oxaloacetictransaminase，GOT，又稱AST)最為重要。它們催化下述反應。轉氨酶的分布很廣，不同的組織器官中轉氨酶活性高低不同，如心肌GOT最豐

5、富，肝中則GPT最豐富。轉氨酶為細胞內酶，血清中轉氨酶活性極低。當病理改變引起細胞膜通透性增高、組織壞死或細胞破裂時，轉氨酶大量釋放，血清轉氨酶活性明顯增高。如急性肝炎病人血清GPT活性明顯升高，心肌梗死病人血清GOT活性明顯升高。這可用于相關疾病的臨床診斷，也可作為觀察療效和預后的指標。各種轉氨酶的輔酶均為含維生素B6的磷酸吡哆醛或磷酸吡哆胺。它們在轉氨基反應中起著氨基載體的作用。在轉氨酶的催化下，氨基酸的氨基轉移到磷酸吡哆醛分子上，生成磷酸吡哆胺和相應的酮酸；而磷酸吡哆胺又可將其氨基轉移到另一酮酸分子上，生成磷酸吡哆醛和相應的氨基酸(圖86)，可使轉氨基反應可逆進行。圖8-5 谷丙轉氨酶和

6、谷草轉氨酶轉氨基作用圖8-6 磷酸吡哆醛傳遞氨基的作用(三)聯合脫氨基作用轉氨基作用與氧化脫氨基作用聯合進行，從而使氨基酸脫去氨基并氧化為-酮酸(-ketoacid)的過程，稱為聯合脫氨基作用。聯合脫氨基作用可在大多數組織細胞中進行，是體內主要的脫氨基的方式。圖8-7 聯合脫氨基的作用(四)嘌呤核苷酸循環由于骨骼肌和心肌L谷氨酸脫氫酶活性較低，氨基酸不易借上述聯合脫氨基作用方式脫氨基，但可通過轉氨基反應與嘌呤核苷酸循環(purine nucleotide cycle)的聯合脫去氨基。在肌肉等組織中，氨基酸通過轉氨基作用將其氨基轉移到草酰乙酸上形成天冬氨酸，天冬氨酸可與次黃嘌呤核苷酸(1MP)作

7、用，生成腺苷酸代琥珀酸，后者經酶催化裂解生成腺嘌呤核苷酸(AMP)并生成延胡索酸。肌組織中富含的腺苷酸脫氫酶可催化AMP脫下來自氨基酸的氨基，生成的IMP及延胡索酸可再參加循環。由此可見，此過程實際上也是另一種形式的聯合脫氨基作用。圖8-8  嘌呤核苷酸循環(五)非氧化脫氨基作用個別氨基酸還可以通過特異脫氨基作用脫去氨基。如絲氨酸可在絲氨酸脫水酶的催化下脫水生成氨和丙酮酸，天冬氨酸酶催化天冬氨酸直接脫氨。三、氨的代謝體內氨主要自氨基酸代謝產生，氨是毒性物質，血氨增多對腦神經組織損害最明顯。雖然氨在人體內不斷產生，但肝臟有強大能力將氨轉變為無毒的尿素，維持人血中氨在極低濃度(

8、一)氨的來源和去路1.來源人體內氨的主要來源有：組織中氨基酸的脫氨基作用、腎臟來源的氨和腸道來源的氨。圖8-9 血氨的來源和去路（1）氨基酸可經脫氨基反應生成氨  是體內氨的主要來源。此外，體內一些胺類物質也可分解釋放出氨。（2）腎臟來源的氨  主要來自谷氨酰胺分解。血液中的谷氨酰胺流經腎臟時，在腎遠曲小管上皮細胞中經谷氨酰胺酶催化分解為谷氨酸和氨，其它氨基酸在腎臟分解過程中也產生氨。（3）腸道來源的氨  一小部分來自蛋白質腐敗作用，另一部分來自腸道菌脲酶對腸道尿素的分解。腸道產氨量大，每天可產生4g氨，并能被吸收入血。因NH3比NH+更容易透進細胞而吸收，當腸道

9、內pH值低于6時，腸道內氨偏向于生成NH+，利于排出體外；腸道pH值較高時，腸道內的氨吸收增多。臨床護理中給高血氨患者作灌腸治療時，應禁忌使用堿性溶液如肥皂水灌腸，以免加重氨的吸收。為減少腎中NH3的吸收，也不能使用堿性利尿藥。2.去路（1）肝臟合成尿素。（2）氨與谷氨酸合成谷氨酰胺。（3）氨的再利用：參與合成非必需氨基酸或其它含氮化合物（如嘧啶堿）。（4）腎排氨：中和酸以銨鹽形式排出。 (二)氨的轉運組織在代謝過程中產生的氨必需經過轉運才能到達肝臟或腎臟。機體將有毒的氨轉變為無毒的化合物，在血中安全轉運。氨在體內的運輸主要有丙氨酸和谷氨酰胺兩種形式。1丙氨酸葡萄糖循環 

10、肌肉蛋白質分解的氨基酸占機體氨基酸代謝庫一半以上，肌肉中的氨基酸將氨基轉給丙酮酸生成丙氨酸，后者經血液循環轉運至肝臟再脫氨基，生成的丙酮酸經糖異生合成葡萄糖后再經血液循環轉運至肌肉重新分解產生丙酮酸，通過這一循環反應過程即可將肌肉中氨基酸的氨基轉移到肝臟進行處理。這一循環反應過程就稱為丙氨酸-葡萄糖循環。肌肉中的氨以無毒的丙氨酸形式運輸到肝肝臟為肌肉提供了葡萄糖。圖8-10   丙氨酸-葡萄糖循環2谷氨酰胺的合成與運氨作用  谷氨酰胺的合成由谷氨酰胺合成酶(glutamine synthetase)催化，其合成需消耗ATP。谷氨酰胺的合成與分解是由不同酶催化的不可

11、逆反應。圖8-11  谷氨酰胺的合成與運氨作用主要從腦、肌肉等組織向肝、腎運氨，是腦中解氨毒的一種重要方式，是氨的運輸形式，也是氨的貯存、利用形式。臨床上對氨中毒患者可服用或輸入谷氨酸鹽，以降低血氨的濃度。谷氨酰胺在腎臟分解生成谷氨酸和氨，氨與原尿H結合形成銨鹽隨尿排出有利于調節酸堿平衡。體內存在L天冬酰胺酶將天冬酰胺水解為天冬氨酸和氨，由于某些腫瘤生長需要大量獲得谷氨酰胺及天冬酰胺，谷氨酰胺酶和天冬酰胺酶可作為抑腫瘤成分。如臨床上常用天冬酰胺酶以減少血中天冬酰胺濃度，達到治療白血病的目的。（三）鳥氨酸循環與尿素的合成體內氨的主要代謝去路是用于合成無毒的尿素。合成尿素的主要器官是肝臟

12、，但在腎及腦中也可少量合成。尿素合成是經稱為鳥氨酸循環的反應過程來完成的。催化這些反應的酶存在于胞液和線粒體中。尿素的生成分為三個階段，首先是鳥氨酸與C02和氨結合生成瓜氨酸，然后瓜氨酸再與氨結合生成精氨酸，最后在精氨酸酶的作用下，精氨酸水解生成尿素和鳥氨酸。鳥氨酸再重復上述循環過程。每經過一次循環，一分子C02和兩分子氨合成一分子尿素。1.尿素生成的體合成過程如下：（1）氨基甲酰磷酸的合成  氨基甲酰磷酸合成酶I(carbamoyl phosphate synthetaseI，CPS1)催化氨和C02在肝臟線粒體中合成氨基甲酰磷酸。此為一耗能反應，需2分子ATP和Mg2+參與，N乙

13、酰谷氨酸(Nacetyl glutamatic acid，AGA)為CPS工必需的變構激活劑。生成的含高能鍵的氨基甲酰磷酸有很強的反應活性。肝細胞中存在兩種氨基甲酰磷酸合成酶，上述的CPS工存在于肝細胞線粒體中，以NH3為氮源，產物用于合成尿素。而另一種CPS存在于肝細胞胞液中，以谷氨酰胺為氮源，生成的氨基甲酰磷酸是嘧啶合成的前體。（2）瓜氨酸的合成  線粒體中的鳥氨酸氨基甲酰轉移酶(ornithine carbamoyl transferase，OCT)催化氨基甲酰磷酸與鳥氨酸縮合生成瓜氨酸。借助線粒體內膜上的特異載體，鳥氨酸不斷由胞液轉進線粒體，而生成的瓜氨酸由線粒體轉入胞液。（

14、3）精氨酸的合成  瓜氨酸進入細胞漿，由精氨酸代琥珀酸合成酶(argininosucclnatesynthetase)，催化瓜氨酸與天冬氨酸縮合，為尿素合成提供第二個氨基。反應需要ATP和Mg2，生成產物精氨酸代琥珀酸。后者經過精氨酸代琥珀酸裂解酶(argininosucclnate， lyase)作用裂解生成精氨酸和延胡索酸。反應中生成的延胡索酸在胞液中類似三羧酸循環相似反應，先生成蘋果酸再脫氫生成草酰乙酸，后者再經轉氨基作用接受多種其他氨基酸的氨基生成天冬氨酸，天冬氨酸作為氨基載體又可參與精氨酸生成反應。（4）精氨酸水解及尿素的生成  肝細胞中的精氨酸酶催化精氨酸水解生

15、成尿素和鳥氨酸。尿素合成的全過程可用圖812表示。圖8-12 尿素合成的過程2.尿素合成的特點（1）合成主要在肝臟的線粒體和胞液中進行；（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。解除氨毒的主要方式是在肝臟中經鳥氨酸循環合成尿素。肝功能嚴重損害時，尿素合成障礙，氨在血中積聚導致水平增高。增高的血氨進入腦將引起腦細胞損害和功能障礙，臨床上稱為肝性腦病或肝昏迷。這可能由于腦主要利用谷氨酸合成谷氨酰胺來消除增高的氨，并消耗大量。酮戊二酸氨基化以補充谷氨酸，使三羧酸循環因中間產物酮戊二酸的減少

16、而減弱，腦組織缺乏ATP供能而發生功能障礙。肝中尿素合成途徑的5個酶中任何一種有遺傳性缺陷，也會導致先天性尿素合成障礙及高血氨。降低血氨有助于肝性腦病的治療。常用的降低血氨的方法包括減少氨的來源如限制蛋白質攝人量、口服抗生素藥物抑制腸道菌；增加氨的去路如給予谷氨酸以結合氨生成谷氨酰胺等。尿素的合成受多種因素的調控，主要影響因素如下：1食物的影響  如高蛋白膳食者尿素合成速度加快，排泄的含氮物中尿素占80一90。2氨基甲酰磷酸合成酶I的調控  氨基甲酰磷酸合成酶I為尿素合成關鍵酶，N乙酰谷氨酸是該酶必需的變構激活劑。精氨酸增加可作為激活劑增高N乙酰谷氨酸合成酶活性，促進尿素合

17、成。3鳥氨酸循環中酶系的調節作用  精氨酸代琥珀酸合成酶是尿素合成的限速酶，其活性改變可調節尿素的合成速度。四、酮酸的代謝氨基酸經聯合脫氨基作用或其它脫氨基方式生成的酮酸有以下去路。(一)重新氨基化生成營養非必需氨基酸(二)氧化生成CO2和水從圖813可以看出，酮酸先轉變成丙酮酸、乙酰輔酶A或三羧酸循環的中間產物，可經過三羧酸循環徹底氧化分解，產生ATP供能。氨基酸可作為能源物質，但此作用可被糖、脂肪替代。圖8-13 糖、脂、氨基酸代謝相互關聯圖(三)轉變生成糖和脂肪從圖813可見，多數氨基酸能生成丙酮酸或三羧酸循環的中間產物，再經糖異生途徑生成葡萄糖，這些氨基酸稱為生糖氨基酸。亮氨酸能生成乙酰輔酶A轉變為酮體，稱為生酮氨基酸。少數氨基酸既能生成丙酮酸或三羧酸循環的中間產物，也能生成乙酰輔酶A，這些氨基酸稱為生糖兼生酮氨基酸。也可通過上述反應的逆過程合成