1、第 30、31 章、氨基酸代谢（下册 P299 和 p340）本章的重点：1、掌握脱氨基的多种方式。2、掌握转氨基作用的概念。掌握体内最重要的转氨酶（GPT、GOT）的名称、催化的反应并了解它们在临床诊断上的主要应用。掌握转氨酶的辅酶的名称、与 VitB6 的关系并了解其作用机制。 3、熟悉 L-谷氨酸脱氢酶（GLDH ）催化的反应。4、掌握“一般联合脱氨基作用” 的概念、进行部位及反应过程。熟悉“嘌呤核苷酸循环”的进行部位并了解其大致反应过程。本章的主要内容：细胞总是不断地从氨基酸合成蛋白质，又把蛋白质降解为氨基酸，由此可排除不正常蛋白质，排除积累过多的酶和“调节蛋白” ，使细胞代谢得以正常
2、进行。对正常蛋白质细胞也要进行有选择的降解。蛋白质降解为氨基酸后氨基酸会继续进行分解代谢。3.1 氨基酸分解代谢（P303）：氨基酸的分解代谢总是先脱去氨基。脱氨基的方式，不同生物不完全相同。氧化脱氨基作用普遍存在于动植物中，非氧化脱氨基作用主要见于微生物。陆生脊椎动物将脱下的氨基合成尿素，脱氨后的氨基酸碳骨架进行氧化分解，形成能进入柠檬酸循环的化合物，最后氧化成 CO2 和 H2 O。(一) 氨基酸的脱氨基作用：绝大多数氨基酸脱氨基出自转氨基作用，氨基酸与 -酮戊二酸在氨基转移酶作用下发生氨基酸脱氨同时生成 Glu（也有的转到草酰乙酸上生成 Asp） 。（1） 氨基转移反应分两步进行：1.
3、氨基酸先将氨基转移到酶分子的辅酶磷酸吡哆醛（PLP）上，自身形成 -酮酸，PLP则形成磷酸吡哆胺（PMP） 。2PMP 的氨基转移到 -酮戊二酸（或草酰乙酸）上，生成 Glu（或 Asp） ，PLP 恢复。详细机制可见 P305 图 30-3。（2）转氨酶：已发现有 50 种以上的转氨酶，大多数需要 -酮戊二酸为氨基受体。1. 丙氨酸转氨酶（ALT） ，又称谷丙转氨酶（GP.T） ，主要存在于肝细胞浆中，用于诊断肝病。2. 天冬氨酸转氨酶（AST） ，又称谷草转氨酶（GO.T） ，在心、肝中含量丰富，可用于测定心肌梗死，肝病。人体转氨酶以 ALT 和 AST 活力最高。（二）氧化脱氨基作用在氧
4、化脱氨基作用中以谷氨酸脱氢酶活性最高，该酶以 NAD(P)+为辅酶，使 Glu 经氧化作用，脱 2H，再水解脱去氨基，生成 -酮戊二酸，如 P306 图 30-4 所示。谷氨酸脱氢酶由 6 个相同的亚基构成，分子量为 33 万，是变构调节酶，被 GTP 和ATP 抑制，被 ADP 激活。活性受底物及产物浓度左右。（三）联合脱氨基作用氨基酸脱氨基重要方式是联合脱氨基作用。（1） 氨基酸的 -氨基借助转氨作用转移到 -酮戊二酸的分子上，生成相应的 -酮酸和 Glu，然后 Glu 在谷氨酸脱氢酶催化下，脱氨基生成 -酮戊二酸，同时释放出氨（P307 图 30-5） 。此过程在肌体中广泛存在。（2）
5、嘌呤核苷酸的联合脱氨基作用：次黄嘌呤核苷酸与 Asp 作用形成中间产物腺苷酸琥珀酸，后者在裂合酶作用下分解成腺嘌呤核苷酸和延胡索酸，腺嘌呤核苷酸水解生成游离氨基酸和次黄嘌呤核苷酸（P307 图 30-6） 。此过程在骨骼肌、心肌、肝脏及脑中存在。（四）氨基酸的脱羧基作用在脱羧酶催化下生成相应的一级胺，产物常有重要生理作用。Glu r-氨基丁酸，神经递质，抑制神经。His 组氨，降血压，刺激胃液分泌。Tyr 酪氨，升高血压。（五）氨的命运氨对生物机体有毒，脑对氨极为敏感，血液中含 1%的氨就可引起中枢神经系统中毒。因此生物体必须排泄氨。水生动物直接排氨，大多数陆生动物排尿素，鸟类和陆生爬行动物排
6、尿酸（结构式见 P309） 。氨的转运：（1） 主要通过 Glu，反应如下：谷氨酸合成酶Glu + NH4+ + ATP Glu + ADP + Pi + H+Glu 为中性物质，易透过细胞膜，由血液到肝脏，在肝细胞中在谷氨酰胺酶作用下分解成 Glu 和 NH3。Glu 是体内氨的一种运输、储存形式，也是氨的暂时解毒方式。（2） 在肌肉中可通过葡萄糖丙氨酸循环，通过 Ala 则更经济。肌肉在活动时消耗糖产生能量时会产生大量丙酮酸，同时产生氨。两者都需要运送到肝脏中进一步转化，而先将两者转化成 Ala 再转运到肝脏十分经济。在肝脏中 Ala 与 - 酮戊二酸反应生成丙酮酸和 Glu，丙酮酸经葡糖
7、异生生成葡萄糖，经血液到肌肉中，再供产生能量使用，由此形成循环。3.2 尿素的形成尿素中的两个 NH2，一个由 Glu 联合脱氨产生，另一个 NH2 来自 Asp。羰基来自CO2，由柠檬酸循环产生。尿素在形成过程中是以鸟氨酸为载体形成尿素循环。在尿素循环中，一分子鸟氨酸和一分子氨及 CO2 结合形成瓜氨酸，瓜氨酸与另一分子氨形成精氨酸，Arg 水解形成尿素和鸟氨酸，完成一次循环。尿素循环包括有 5 步酶反应，2 步发生线粒体内，3 步发生在细胞溶胶中，如 P311 图 30-9 所示。（1） 氨甲酰磷酸合成（第一个氮原子获取）：氨甲酰磷酸合成酶2ATP + HCO3 -+ NH+4 + H2O
8、 H2NCOOPO32-酮戊二酸 （氨甲酰磷酸）Glu+ 2ADP + Pi 反应中消耗 2 分子 ATP（2） 瓜氨酸生成：鸟氨酸转氨甲酰基酶H2NCOOPO32- + 鸟氨酸 瓜氨酸 + Pi（3） 瓜氨酸离开线粒体中，进入细胞溶胶，反应生成精氨琥珀酸（尿素中第二氮原子获取） 。 COO- NH2+ NH3+精氨琥珀酸合成酶 瓜氨酸 + Asp + ATP -OOCCH2CHNH-C-NH-(CH2)3CHCOO- (精氨琥珀酸) + AMP + PPi（4） 精氨酸形成：CHCOOH精氨琥珀酸裂解酶 精氨琥珀酸 Arg + HOOCCH（延胡索酸）生成的延胡索酸为柠檬酸循环中间产物，将尿
9、素循环和柠檬酸循环联系起来。（5） 尿素形成：精氨酸酶Arg + H2O 鸟氨酸 + 尿素鸟氨酸进入下一循环。总反应耗能，使用 3 个 ADP，生成 2 个 ADP，1 个 AMP。总的消耗 4 个高能键，但在 Glu 脱氢生成 NH3 时，产生一分子 NADH，可放能。尿素循环若出现问题，会发生“高血氨症” ，使人智力迟钝，神经发育停滞，以至死亡。3.3 氨基酸碳骨架的代谢 P31420 种氨基酸碳骨架，由 20 种不同的多酶体系进行氧化分解，最后集中形成 5 种产物进入柠檬酸循环。这 5 种产物均为 TCA 的中间体。柠檬酸循环（又称三羧酸循环，TCA）是糖、脂肪、蛋白三大物质代谢的共同通
10、路，自乙酰辅酶 A 起，经柠檬酸等几个三羧酸，最终氧化成 CO2 和水，20 种氨基酸碳骨架氧化分解形成的 5 种产物： 乙酰辅酶 A（包括丙酮酸，乙酰乙酰辅酶 A） ，涉及的氨基酸为 Ala、Thr、Gly、Ser、Cys、Phe、Tyr、Leu、Lys 和 Trp 等十种，简称 C3 族。 -酮戊二酸，涉及的氨基酸为 Arg、His、Gln、Pro 和 Glu 等五种，简称 C5 族。 琥珀酰辅酶 A，涉及的氨基酸为 Ile、Met 和 Val 等三种。 延胡索酸，涉及的氨基酸为 Phe 和Tyr，它们除可生成乙酰辅酶 A 外还可代谢成延胡索酸。 草酰乙酸，涉及氨基酸为 Asp和 Asn，
11、可简称 C4 族。祥见 P315 图 30-13，氨基酸碳骨架进入 TCA 途径。从图中可看出：（1） C3 族：A、T、G、S、C 五种氨基酸经丙酮酸而形成乙酰辅酶A；F、Y 、L、K、W 五种氨基酸经乙酰乙酰辅酶 A 再形成乙酰辅酶 A。（2） C5 族：R、H、Q、P 四种氨基酸通过 E 转变成 -酮戊二酸。（3） I、M、V 三种氨基酸经琥珀酰辅酶 A 进入 TCA。（4） F、Y 还可以被氧化酶降解为延胡索酸进入 TCA。（5） C4 族：D、N 经草酰乙酸进入 TCA。3.4 生糖氨基酸和生酮氨基酸：生糖氨基酸：能增加尿中葡萄糖排出量，包括能生成丙酮酸，-酮戊二酸、琥珀酸和草酰乙酸
12、的氨基酸。生酮氨基酸：能增加尿中酮体排出量的氨基酸，包括在分解过程中转变成乙酰乙酰辅酶 A 的氨基酸（可进一步生成乙酰乙酸和 - 羟丁酸） 。生酮生糖氨基酸：既可生成酮体又可生成糖，如 Phe 和 Tyr。生酮、生糖氨基酸界限并不十分严格，只 Leu 为纯粹生酮氨基酸。糖尿病人尿中酮体除来源于脂肪酸外，还来源于生酮氨基酸。3.5 由氨基酸衍生的重要物质：（一） 氨基酸与一碳单位：许多氨基酸都可作为一碳单位来源，如 Gly、Thr、Ser 和 His 等。一碳单位与氨基酸代谢、嘌呤和嘧啶生物合成以及 S-腺苷甲硫氨酸（甲基提供者）生物合成有关。一碳单位转移靠四氢叶酸。（二） 氨基酸与生物活性物质
13、：由氨基酸来源的生物活性物质如 P332 表 30-2 所示。（1）氨基酸代谢：1. 黑色素生成：Tyr 在酪氨酸羟化酶作用下氧化生成二羟苯丙氨酸（多巴） ，再在酪氨酸催化下氧化成苯丙氨酸-3，4-醌（多巴醌） ，然后聚合成黑色素。反应见 333 图 30-34。黑色素过多产生雀斑、老年斑，过少则为白癜风等白化病，用酪氨酸酶抑制剂可治疗黑色素过多，用激活剂可治疗白化病。2. 酪氨酸产生儿茶酚胺类物质：Tyr 在酪氨酸羟化酶作用下氧化成多巴，在芳香族氨基酸脱羧酶作用下失羧生成二羟苯乙胺（多巴胺） ，然后在多巴胺- 羟化酶作用下氧化生成 1-（3，4-二羟苯基）-2-氨基乙醇（去甲肾上腺素或称正肾
14、上腺素） ，最后在苯乙醇胺-N-转甲基酶作用下甲基化生成肾上腺素，化学名称 1-（ 3， 4-二羟苯基）-2-甲胺基乙醇。祥见 P333 图 30-35。肾上腺素和去甲肾上腺素均为交感神经末梢的化学介质，使交感神经兴奋，对心脏、血管有生理作用，使血管收缩、血压急剧上升，为含氮激素。肾上腺素使血糖升高，促进蛋白、氨基酸和脂肪分解，使肌体应付意外情况。3. 拟肾上腺素：可代替肾上腺素的药。麻黄碱（N- 甲胺基 -1-苯基丙醇） ，为苯丙胺（PPA）类化合物，还原失水为 “冰毒” 。麻黄碱生理功能与肾上腺素相似，但有副作用。4. 抗肾上腺素：肾上腺素受体分为 -受体和 -受体。-受体阻断剂：心得宁、
15、心得安可抗心率失常，使心率减慢。（2）色氨酸代谢产物：1. 色氨酸失羧得 5-羟色胺。见 P334 图 30-36。5-羟色胺（5-HT ）是脊椎动物的一种神经递质，含量与神经兴奋和抑制状态有关，也是血管收缩素，可使心率增加，肠道、支气管收缩。5-HT 拮抗药，可医治肠道运动亢进。2. 吲哚乙酸：为 Trp 脱氨、失羧氧化后产物。见 P334，为植物生长激素。3. 松果体素：由 5-HT 乙酰化、甲基化而得。可促进老年人睡眠和调时差。（3） 组氨酸代谢产物组胺：由 His 脱羧而得，见 P334，可使血管强烈舒张，作用血管平滑肌，抗组氨药（阻断组胺与受体结合） ，有镇静催眠作用。（4） 牛黄酸：氨基乙磺酸，为 Cys 氧化脱羧产物，是一种抑制性神经递质。3.6 氨基酸代谢缺陷症氨基酸代谢中缺乏某一种酶，都可引起症患，为代谢缺陷症，是分子疾病。病因和DNA 分子突变有关。已发现氨基酸代谢病 30 多种，如 P336 表 30-3 所示。如苯丙酮尿症，缺少苯丙氧酸单加氧酶；尿黑酸症，缺乏尿黑酸氧化酶。
