生物化學(xué)與分子生物學(xué):第一節(jié)　氨基酸的一般代謝

食物蛋白經(jīng)過消化吸收后，以氨基酸的形式通過血液循環(huán)運到全身的各組織。這種來源的氨基酸稱為外源性基酸。機體各組織的蛋白質(zhì)在組織酶的作用下，也不斷地分解成為氨基酸；機體還能合成部分氨基酸(非必需氨基酸)；這兩種來源的氨基酸稱為內(nèi)源性氨基酸。外源性氨基酸和內(nèi)源性氨基酸彼此之間沒有區(qū)別，共同構(gòu)成了機體的氨基酸代謝庫(metabolic pool)。氨基酸代謝庫通常以游離氨基酸總量計算，機體沒有專一的組織器官儲存氨基酸，氨基酸代謝庫實際上包括細(xì)胞內(nèi)液、細(xì)胞間液和血液中的氨基酸。

氨基酸的主要功能是合成蛋白質(zhì)，也合成多肽及其他含氮的生理活性物質(zhì)。除了維生素之外(維生素PP是個例外)體內(nèi)的各種含氮物質(zhì)幾種都可由氨基酸轉(zhuǎn)變而成，包括蛋白質(zhì)、肽類激素、氨基酸衍生物、黑色素、嘌呤堿、嘧啶堿、肌酸、胺類、輔酶或輔基等。

從氨基酸的結(jié)構(gòu)上看，除了側(cè)鏈R基團不同外，均有α-氨基和α�掺然�。氨基酸在體內(nèi)的分解代謝實際上就是氨基、羧基和R�不鶊F的代謝。氨基酸分解代謝的主要途徑是脫氨基生成氨ammonia)和相應(yīng)的α�餐�酸；氨基酸的另一條分解途徑是脫羧基生成CO2和胺。胺在體內(nèi)可經(jīng)胺氧化酶作用，進一步分解生成氨和相應(yīng)的醛和酸。氨對人體來說是有毒的物質(zhì)，氨在體內(nèi)主要合成尿素排出體外，還可以合成其它含氮物質(zhì)(包括非必需氨基酸、谷氨酰胺等)，少量的氨可直接經(jīng)尿排出。R�不鶊F部分生成的酮酸可進一步氧化分解生成CO2和水，并提供能量，也可經(jīng)一定的代謝反應(yīng)轉(zhuǎn)變生成糖或脂在體內(nèi)貯存。由于不同的氨基酸結(jié)構(gòu)不同，因此它們的代謝也有各自的特點。

各組織器官在氨基酸代謝上的作用有所不同，其中以肝臟最為重要。肝臟蛋白質(zhì)的更新速度比較快，氨基酸代謝活躍，大部分氨基酸在肝臟進行分解代謝，同時氨的解毒過程主要也在肝臟進行。分枝氨基酸的分解代謝則主要在肌肉組織中進行。

食物中蛋白質(zhì)的含量也影響氨基酸的代謝速率。高蛋白飲食可誘導(dǎo)合成與氨基酸代謝有關(guān)的酶系，從而使代謝加快(圖7-1)。

圖7-1　氨基酸代謝的基本概況

一、氨基酸的脫氨基作用

圖7－2　谷氨酸脫氫酶催化的氧化脫氫反應(yīng)

脫氨基作用是指氨基酸在酶的催化下脫去氨基生成α�餐�酸的過程。這是氨基酸在體內(nèi)分解的主要方式。參與人體蛋白質(zhì)合成的氨基酸共有20種，它們的結(jié)構(gòu)不同，脫氨基的方式也不同，主要有氧化脫氨、轉(zhuǎn)氨、聯(lián)合脫氨和非氧化脫氨等，以聯(lián)合脫氨基最為重要。

(一)氧化脫氨基作用(Oxidative Deamination)

氧化脫氨基作用是指在酶的催化下氨基酸在氧化脫氫的同時脫去氨基的過程。

不需氧脫氫酶催化的氧化脫氨基作用

谷氨酸在線粒體中由谷氨酸脫氫酶(glutamatedehydrogonase)催化氧化脫氨。谷氨酸脫氫酶系不需氧脫氫酶，以NAD+或NADP+作為輔酶。氧化反應(yīng)通過谷氨酸Cα脫氫轉(zhuǎn)給NAD(P)+形成α�瞾啺被�戊二酸，再水解生成α�餐�戊二酸和氨(圖7－2)。

谷氨酸脫氫酶為變構(gòu)酶。GDP和ADP為變構(gòu)激活劑，ATP和GTP為變構(gòu)抑制劑。

在體內(nèi)，谷氨酸脫氫酶催化可逆反應(yīng)。一般情況下偏向于谷氨酸的合成(△G°′≈30kJ·mal��1)，因為高濃度氨對機體有害，此反應(yīng)平衡點有助于保持較低的氨濃度。但當(dāng)谷氨酸濃度高而NH3濃度低時，則有利于脫氨和α酮戊二酸的生成。

(二)轉(zhuǎn)氨基作用

轉(zhuǎn)氨基作用(Transamination)指在轉(zhuǎn)氨酶催化下將α-氨基酸的氨基轉(zhuǎn)給另一個α－是酮酸，生成相應(yīng)的α�餐�酸和一種新的α-氨基酸的過程。

體內(nèi)絕大多數(shù)氨基酸通過轉(zhuǎn)氨基作用脫氨。參與蛋白質(zhì)合成的20種α-氨基酸中，除甘氨酸、賴氨酸、蘇氨酸和脯氨酸不參加轉(zhuǎn)氨基作用，其余均可由特異的轉(zhuǎn)氨酶催化參加轉(zhuǎn)氨基作用。轉(zhuǎn)氨基作用最重要的氨基受體是α�餐�戊二酸，產(chǎn)生谷氨酸作為新生成氨基酸：

進一步將谷氨酸中的氨基轉(zhuǎn)給草酰乙酸，生成α�餐�戊二酸和天冬氨酸：

或轉(zhuǎn)給丙酮酸。生成α�餐�戊二酸和丙氨酸，通過第二次轉(zhuǎn)氨反應(yīng)，再生出α�餐�戊二酸。

因而體內(nèi)有較強的谷草轉(zhuǎn)氨酸(glutamicpyruvic transaminase,GPT)和谷丙轉(zhuǎn)氨酸(glutamic oxaloacetictrans aminase，GOT)活性。

轉(zhuǎn)氨基作用是可逆的，該反應(yīng)中△G°′≈0，所以平衡常數(shù)約為1。反應(yīng)的方向取絕于四種反應(yīng)物的相對濃度。因而，轉(zhuǎn)氨基作用也是體內(nèi)某些氨基酸(非必需氨基酸)合成的重要途徑。

2.轉(zhuǎn)氨基作用機理：

轉(zhuǎn)氨基作用過程可分為兩個階段：

(1)一個氨基酸的氨基轉(zhuǎn)到酶分子上，產(chǎn)生相應(yīng)的酮酸和氨基化酶：

(2)NH2轉(zhuǎn)給另一種酮酸，(如α�餐�戊二酸)生成氨基酸，并釋放出酶分子：

為傳送NH2基因，轉(zhuǎn)氨酶需其含醛基的輔酶－磷酸吡哆醛（pyridoxal－5′－phosphate，PLP)的參與。在轉(zhuǎn)氨基過程中，輔酶PLP轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿徇炼甙?pyridoxamine��5′�瞤hosphate,PMP)。PLP通過其醛基與酶分子中賴氨酸ω氨基縮合形成Schiff堿而共價結(jié)合子酶分子中。

Esmond Snell,Alexande Branstein和David Metgler等揭示轉(zhuǎn)氨作用是一種兵乓機制，二階段各分三步進行(圖7-3)。

圖7-3　PLP�惨蕾嚨拿复俎D(zhuǎn)氨基反應(yīng)機理

第一階段：氨基酸轉(zhuǎn)變?yōu)橥��?/p>

(1)氨基酸的親核性NH2基團作用于酶�睵Lp Schiff堿C原子，通過轉(zhuǎn)亞氨基反應(yīng)(transimination ortrans�睸chiffigation)形成一種氨基酸�睵Lp Schiff堿，同時使酶分子中賴氨酸的NH2基團復(fù)原。

(2)通過酶活性位點賴氨酸催化去除氨基酸α氫，并通過一共振穩(wěn)定的中間產(chǎn)物在PLP第4位C原子上加質(zhì)子，將氨基酸桺Lp Schiff堿分子重排為一個α�餐�酸�睵MP schiff堿。

(3)水解生成PMP和α－酮酸。

第二階段：α-酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)榘被��?/p>

為完成轉(zhuǎn)氨反應(yīng)循環(huán)，輔酶必需由PMP形式轉(zhuǎn)變?yōu)镋-PLp-Schiff形式，此過程亦包括三步，為上述反應(yīng)的逆過程。

(1)PMP與一個α-酮酸作用形成α-酮酸-Schiff堿。

(2)分子重排，α-酮酸-PMp-Schiff堿變?yōu)榘被��?PLP-Schiff堿。

(3)酶活性位點賴氨酸ω-NH2基團攻擊氨基酸-PLp-Schiff堿，通過轉(zhuǎn)亞氨基生成有活性的酶-PLP Schiff堿，并釋放出形成的新氨基酸。

轉(zhuǎn)氨基反應(yīng)中，輔酶在PLP和PMP間轉(zhuǎn)換，在反應(yīng)中起著氨基載體的作用，氨基在α－酮酸和α－�舶被�酸之間轉(zhuǎn)移�？梢娫谵D(zhuǎn)氨基反應(yīng)中并無凈NH3的生成。

3.轉(zhuǎn)氨基作用的生理意義

轉(zhuǎn)氨基作用起著十分重要的作用。通過轉(zhuǎn)氨作用可以調(diào)節(jié)體內(nèi)非必需氨基酸的種類和數(shù)量，以滿足體內(nèi)蛋白質(zhì)合成時對非必需氨基酸的需求。

轉(zhuǎn)氨基作用還是聯(lián)合脫氨基作用的重要組成部分，從而加速了體內(nèi)氨的轉(zhuǎn)變和運輸，勾通了機體的糖代謝、脂代謝和氨基酸代謝的互相聯(lián)系。

(三)聯(lián)合脫氨基作用

聯(lián)合脫氨基作用是體內(nèi)主要的脫氨方式。主要有兩種反應(yīng)途徑：

1.由L－谷氨酸脫氫酶和轉(zhuǎn)氨酶聯(lián)合催化的聯(lián)合脫氨基作用：先在轉(zhuǎn)氨酶催化下，將某種氨基酸的α-氨基轉(zhuǎn)移到α-酮戊二酸上生成谷氨酸，然后，在L-谷氨酸脫氫酶作用下將谷氨酸氧化脫氨生成α-酮戊二酸，而α-酮戊二酸再繼續(xù)參加轉(zhuǎn)氨基作用。

L－谷氨酸脫氫酶主要分布于肝、腎、腦等組織中，而α-酮戊二酸參加的轉(zhuǎn)氨基作用普遍存在于各組織中，所以此種聯(lián)合脫氨主要在肝、腎、腦等組織中進行。聯(lián)合脫氨反應(yīng)是可逆的，因此也可稱為聯(lián)合加氨。

2.嘌呤核苷酸循環(huán)(purine nucleotide cycle)：骨骼肌和心肌組織中L�补劝彼崦摎涿傅幕钚院艿�，因而不能通過上述形式的聯(lián)合脫氨反應(yīng)脫氨。但骨骼肌和心肌中含豐富的腺苷酸脫氨酶(adenylatedeaminase)，能催化腺苷酸加水、脫氨生成次黃嘌呤核苷酸(IMP)。

一種氨基酸經(jīng)過兩次轉(zhuǎn)氨作用可將α-氨基轉(zhuǎn)移至草酰乙酸生成門冬氨酸。門冬氨酸又可將此氨基轉(zhuǎn)移到次黃嘌呤核苷酸上生成腺嘌呤核苷酸(通過中間化合物腺苷酸代琥珀酸)。其脫氨過程可用圖7－4表示。

圖7-4　腺嘌呤核苷酸循環(huán)

目前認(rèn)為嘌呤核苷酸循環(huán)是骨骼肌和心肌中氨基酸脫氨的主要方式。John lowenstein證明此嘌呤核苷酸循環(huán)在肌肉組織代謝中具有重要作用。肌肉活動增加時需要三羧酸循環(huán)增強以供能。而此過程需三羧酸循環(huán)中間產(chǎn)物增加，肌肉組織中缺乏能催化這種補償反應(yīng)的酶。肌肉組織則依賴此嘌呤核苷酸循環(huán)補充中間產(chǎn)物－草酰乙酸。研究表明肌肉組織中催化嘌呤核苷酸循環(huán)反應(yīng)的三種酶的活性均比其它組織中高幾倍。AMP脫氨酶遺傳缺陷患者（肌腺嘌呤脫氨酶缺乏癥)易疲勞，而且運運后常出現(xiàn)痛性痙攣。

這種形式的聯(lián)合脫氨是不可逆的，因而不能通過其逆過程合成非必需氨基酸。這一代謝途徑不僅把氨基酸代謝與糖代謝、脂代謝聯(lián)系起來，而且也把氨基酸代謝與核苷酸代謝聯(lián)系起來。

(四)非氧化脫氨基作用(non�瞣xidativedeamination)

某些氨基酸還可以通過非氧化脫氨基作用將氨基脫掉。

1.脫水脫氨基　如絲氨酸可在絲氨酸脫水酶的催化下生成氨和丙酮酸。

蘇氨酸在蘇氨酸脫水酶的作用下，生成α－酮丁酸，再經(jīng)丙酰輔酶Ａ，琥珀酰AoC參加代謝，如下圖所示。

這是蘇氨酸在體內(nèi)分解的途徑之一。

2.脫硫化氫脫氨基　半胱氨酸可在脫硫化氫酶的催化下生成丙酮酸和氨。

3.直接脫氨基　天冬氨酸可在天冬氨酸酶作用下直接脫氨生成延胡索酸和氨。

二、氨的代謝

(一)氨的來源

1.組織中氨基酸分解生成的氨　組織中的氨基酸經(jīng)過聯(lián)合脫氨作用脫氨或經(jīng)其它方式脫氨，這是組織中氨的主要來源。組織中氨基酸經(jīng)脫羧基反應(yīng)生成胺，再經(jīng)單胺氧化酶或二胺氧化酶作用生成游離氨和相應(yīng)的醛，這是組織中氨的次要來源，組織中氨基酸分解生成的氨是體內(nèi)氨的主要來源。膳食中蛋白質(zhì)過多時，這一部分氨的生成量也增多。

2.腎臟來源的氨　血液中的谷氨酰胺流經(jīng)腎臟時，可被腎小管上皮細(xì)胞中的谷氨酰胺酶(glutaminase)分解生成谷氨酸和NH3。

這一部分NH3約占腎臟產(chǎn)氨量的60%。其它各種氨基酸在腎小管上皮細(xì)胞中分解也產(chǎn)生氨，約占腎臟產(chǎn)氨量的40%。

腎小管上皮細(xì)胞中的氨有兩條去路：排入原尿中，隨尿液排出體外；或者被重吸收入血成為血氨。氨容易透過生物膜，而NH+4不易透過生物膜。所以腎臟產(chǎn)氨的去路決定于血液與原尿的相對pH值。血液的pH值是恒定的，因此實際上決定于原尿的pH值。原尿pH值偏酸時，排入原尿中的NH3與H+結(jié)合成為NH+4,隨尿排出體外。若原尿的pH值較高，則NH3易被重吸收入血。臨床上血氨增高的病人使用利尿劑時，應(yīng)注意這一點。

3.腸道來源的氨　這是血氨的主要來源。正常情況下肝臟合成的尿素有15?0%經(jīng)腸粘膜分泌入腸腔。腸道細(xì)菌有尿素酶，可將尿素水解成為CO2和NH3，這一部分氨約占腸道產(chǎn)氨總量的90%(成人每日約為4克)。腸道中的氨可被吸收入血，其中3/4的吸收部位在結(jié)腸，其余部分在空腸和回腸。氨入血后可經(jīng)門脈入肝，重新合成尿素。這個過程稱為尿素的腸肝循環(huán)(entero�瞙epatin circulation of urea)。

腸道中的一小部分氨來自腐敗作用(putrescence)。這是指未被消化吸收的食物蛋白質(zhì)或其水解產(chǎn)物氨基酸在腸道細(xì)菌作用下分解的過程。腐敗作用的產(chǎn)物有胺、氨、酚、吲哚、H2S等對人體有害的物質(zhì)，也能產(chǎn)生對人體有益的物質(zhì)，如脂肪酸、維生素K、生物素等。

腸道中NH3重吸收入血的程度決定于腸道內(nèi)容物的pH值，腸道內(nèi)pH值低于6時，腸道內(nèi)氨生成NH+4，隨糞便排出體外；腸道內(nèi)pH值高于6時，腸道內(nèi)氨吸收入血。臨床上給高血氨病人作灌腸治療時，禁忌使用肥皂水等，以免加重病情。

(二)氨的去路

氨是有毒的物質(zhì)，人體必須及時將氨轉(zhuǎn)變成無毒或毒性小的物質(zhì)，然后排出體外。主要去路是在肝臟合成尿素、隨尿排出；一部分氨可以合成谷氨酰胺和門冬酰胺，也可合成其它非必需氨基酸；少量的氨可直接經(jīng)尿排出體外。尿中排氨有利于排酸。

圖7-5　氨的來源和去路

(三)氨的轉(zhuǎn)運

1.葡萄糖－丙氨酸循環(huán)：肌肉組織中以丙酮酸作為轉(zhuǎn)移的氨基受體，生成丙酸經(jīng)血液運輸?shù)礁闻K。在肝臟中，經(jīng)轉(zhuǎn)氨基作用生成丙酮酸，可經(jīng)糖異生作用生成葡萄糖，葡萄糖由血液運輸?shù)郊∪饨M織中，分解代謝再產(chǎn)生丙酮酸，后者再接受氨基生成丙氨酸。這一循環(huán)途徑稱為“丙氨酸椘咸煙茄�毁E?alanine�瞘lucose cycle)。通過此途徑，肌肉氨基酸的NH2基，運輸?shù)脚K臟以NH3或天冬氨酸合成尿素。(圖7-6)��

圖7-6　葡萄糖�脖�氨酸循環(huán)

饑餓時通過此循環(huán)將肌肉組織中氨基酸分解生成的氨及葡萄糖的不完全分解產(chǎn)物丙酮酸，以無毒性的丙氨酸形式轉(zhuǎn)運到肝臟作為糖異生的原料。肝臟異性生成的葡萄糖可被肌肉或其它外周組織利用。

2.氨與谷氨酸在谷氨酰胺合成酶(glutamine synthetase)的催化下生成谷氨酰胺(glutamine)，并由血液運輸至肝或腎，再經(jīng)谷氨酰酶(glutaminaes)水解成谷氨酸和氨。谷氨酰胺主要從腦、肌肉等組織向肝或腎運氨。

(四)尿素合成

根據(jù)動物實驗，人們很早就確定了肝臟是尿素合成的主要器官，腎臟是尿素排泄的主要器官。1932年Krebs等人利用大鼠肝切片作體外實驗，發(fā)現(xiàn)在供能的條件下，可由CO2和氨合成尿素。若在反應(yīng)體系中加入少量的精氨酸、鳥氨酸或瓜氨酸可加速尿素的合成，而這種氨基酸的含量并不減少。為此，Krebs等人提出了鳥氨酸循環(huán)(ornithine cyclc)學(xué)說。其后由Ratner和Cohen詳細(xì)論述了其各步反應(yīng)。鳥氨酸循環(huán)可概括為：

尿素中的兩個N原子分別由氨和天冬氨酸提供，而C原子來自HCO-3，五步酶促反應(yīng)，二步在線粒體中，三步在胞液中進行。其詳細(xì)過程可分為以下五步：

圖7-7　CPS�并瘛∽饔脵C理

1.氨基甲酰磷酸的合成

氨基甲酰磷酸(carbamylphosphate)是在Mg++、ATP及N�惨阴９劝彼�(N�瞐cetyl glutamic acid,AGA)存在的情況下，由氨基甲酰磷酸合成酶I(carbamyl phosphate synthetaseI, CPS�睮)催化NH3和HCO－３在肝細(xì)胞線粒體中合成。

真核細(xì)胞中有兩種CPS：(1)線粒體CPS��-Ⅰ利用游離NH3為氮源合成氨基甲酰磷酸，參與尿素合成。(2)胞液CPS-Ⅱ，利用谷氨酰胺作N源，參與嘧啶的從頭合成。

CPS-Ⅰ催化的反應(yīng)包括下述三步(圖7-7)。

(1)ATP活化HCO-3生成ADP和羰基硫酸(carbonyl phosphate)

(2)NH2與羰基硫酸作用替代硫酸根，生成氨基甲酸(carbamate)和Pi。

(3)第2個ATP對氨甲酸磷酸化，生成氨基甲酰磷酸和ADP。

此反應(yīng)是不可逆的，消耗2分子ATP。CPS��1是一種變構(gòu)酶，AGA是此酶變構(gòu)激活劑。由乙酰CoA和谷氨酸縮合而成。

肝細(xì)胞線粒體中谷氨酸脫氫酶和氨基甲酰磷酸合成酶I催化的反應(yīng)是緊密偶聯(lián)的。谷氨酸脫氫酶催化谷氨酸氧化脫氨，生成的產(chǎn)物有NH3和NADH+H+。NADH經(jīng)NADH氧化呼吸鏈傳遞氧化生成H2O，釋放出來的能量用于ADP磷酸化生成ATP。因此谷氨酸脫氫酶催化反應(yīng)不僅為氨基甲酰磷酸的合成提供了底物NH3，同時也提供了該反應(yīng)所需要的能量ATP。氨基甲酰磷酸合成酶I將有毒的氨轉(zhuǎn)變成氨基甲酰磷酸，反應(yīng)中生成的ADP又是谷氨酸脫氫酶的變構(gòu)激活劑，促進谷氨酸進一步氧化脫氨。這種緊密偶聯(lián)有利于迅速將氨固定在肝細(xì)胞線粒體內(nèi)，防止氨逸出線粒體進入細(xì)胞漿，進而透過細(xì)胞膜進入血液，引起血氨升高。

2.瓜氨酸(citrulline)的生成：

烏氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶(ornithinetranscarbamoylase)存在于線粒體中，通常與CPS－I形成酶的復(fù)合物催化氨基甲酰磷酸轉(zhuǎn)甲�；�給鳥氨酸生成瓜氨酸。(注意：鳥氨酸，瓜氨酸均非標(biāo)準(zhǔn)α-氨基酸，不出現(xiàn)在蛋白質(zhì)中)。此反應(yīng)在線粒體內(nèi)進行，而鳥氨酸在胞液中生成，所以必需通過一特異的穿棱系統(tǒng)進入線粒體內(nèi)。

3.精氨酸代琥珀酸(Argininosuccinate)的合成。

瓜氨酸穿過線粒體膜進入胞漿中，在胞漿中由精氨酸代琥珀酸合成酶(Argininosuccinate Synthetase)催化瓜氨酸的脲基與天冬氨酸的氨基縮合生成精氨酸代琥珀酸，獲得尿素分子中的第二個氮原子。此反應(yīng)由ATP供能。

4.精氨酸(Arginine)的生成

精氨酸代琥珀酸裂解酶(Argininosuccinase)催化精氨酸代琥珀酸裂解成精氨酸和延胡索酸

上述反應(yīng)中生成的延胡索酸可經(jīng)三羧酸循環(huán)的中間步驟生成草酰乙酸，再經(jīng)谷草轉(zhuǎn)氨酶催化轉(zhuǎn)氨作用重新生成天冬氨酸。由此，通過延胡索酸和天冬氨酸，使三羧酸循環(huán)與尿素循環(huán)聯(lián)系起來。

5.尿素的生成

尿素循環(huán)的最后一步反應(yīng)是由精氨酸酶(arginase)催化精氨酸水解生成尿素并再生鳥氨酸，鳥氨酸再進入線粒體參與另一輪循環(huán)。

尿素合成是一個耗能的過程，合成1分子尿素需要消耗4個高能磷酸鍵。(3個ATP水解生成2個ADP，2個Pi，1個AMP和PPi)。從尿素循環(huán)底物水平上，能量的消耗大于恢復(fù)。由L－谷氨酸脫氫酶催化脫氨和延胡索酸經(jīng)草酰乙酸再生成天冬氨酸反應(yīng)中均有NADH的生成。經(jīng)線粒體再氧化可生成6個ATP(圖7-8)。

圖7-8　尿素循環(huán)的能量代謝

6.尿素循環(huán)的調(diào)節(jié)

CPS－I是線粒體內(nèi)變構(gòu)酶，其變構(gòu)激活劑AGA由N�惨阴９劝彼岷铣擅复呋�生成，并由特異水解酶水解。肝臟生成尿素的速度與AGA濃度相關(guān)。當(dāng)氨基酸分解旺盛時，由轉(zhuǎn)氨作用引起谷氨酸濃度升高，增加AGA的合成，從而激活CPS-I，加速氨基甲酰磷酸合成，推動尿素循環(huán)。精氨酸是AGA合成酶的激活劑，因此，臨床利用精氨酸治療高氨血癥。

(五)高氨血癥和氨中毒

正常生理情況下，血氨處于較低水平。尿素循環(huán)是維持血氨低濃度的關(guān)鍵。當(dāng)肝功能嚴(yán)重?fù)p傷時，尿素循環(huán)發(fā)生障礙，血氨濃度升高，稱為高氨血癥。氨中毒機制尚不清楚。一般認(rèn)為，氨進入腦組織，可與α酮戊二酸結(jié)合成谷氨酸，谷氨酸又與氨進一步結(jié)合生成谷氨酰胺，從而使α�餐�戊二酸和谷氨酸減少，導(dǎo)致三羧酸循環(huán)減弱，從而使腦組織中ATP生成減少。谷氨酸本身為神經(jīng)遞質(zhì)，且是另一種神經(jīng)遞質(zhì)γ-氨基丁酸(γ-aminobutyrate,GABA)的前體，其減少亦會影響大腦的正常生理功能，嚴(yán)重時可出現(xiàn)昏迷。

二、α-酮酸的代謝

氨基酸經(jīng)聯(lián)合脫氨或其它方式脫氨所生成的α-酮酸有下述去路。

1.生成非必需氨基酸－α－酮酸經(jīng)聯(lián)合加氨反應(yīng)可生成相應(yīng)的氨基酸。八種必需氨基酸中，除賴氨酸和蘇氨酸外其余六種亦可由相應(yīng)的α-酮酸加氨生成。但和必需氨基酸相對應(yīng)的α－酮酸不能在體內(nèi)合成，所以必需氨基酸依賴于食物供應(yīng)。

2.氧化生成CO2和水這是α-酮酸的重要去路之一。由圖7?可以看出α-酮酸通過一定的反應(yīng)途徑先轉(zhuǎn)變成丙酮酸、乙酰CoA、或三羧酸循環(huán)的中間產(chǎn)物，再經(jīng)過三羧酸循環(huán)徹底氧化分解。三羧酸循環(huán)將氨基酸代謝與糖代謝、脂肪代謝緊密聯(lián)系起來。

圖7-9　氨基酸與糖、脂肪的關(guān)系

3.轉(zhuǎn)變生成糖和酮體　使用四氧嘧啶(alloxan)破壞犬的胰島β-細(xì)胞，建立人工糖尿病犬的模型。待其體內(nèi)糖原和脂肪耗盡后，用某種氨基酸飼養(yǎng)，并檢查犬尿中糖與酮體的含量。若飼某種氨基酸后尿中排出葡萄糖增多，稱此氨基酸為稱生糖氨基酸(glucogenic amino acid)；若尿中酮體含量增多，則稱為生酮氨基酸(ketogenicamino acid)。尿中二者都增多者稱為生糖兼生酮氨基酸(glucogenic and ketogenicamino acid)。從表7-1中可以看出，凡能生成丙酮酸或三羧酸循環(huán)的中間產(chǎn)物的氨基酸均為生糖氨基酸；凡能生成乙酰CoA或乙酰乙酸的氨基酸均為生酮氨基酸；凡能生成丙酮酸或三羧酸循環(huán)中間產(chǎn)物同時能生成乙酰CoA或乙酰乙酸者為生糖兼生酮氨基酸。

表7－1　氨基酸和糖、脂肪的共有中間代謝產(chǎn)物

亮氨酸為生酮氨基酸，賴氨酸、異亮氨酸、色氨酸、苯丙氨酸和酪氨酸為生糖兼生酮氨基酸，其余氨基酸均為生糖氨基酸。

三、脫羧基作用

部分氨基酸可在氨基酸脫羧酶(decarboxylose)催化下進行脫羧基作用(decarboxylation)，生成相應(yīng)的胺，脫羧酶的輔酶為磷酸吡哆醛。

從量上講，脫羧基作用不是體內(nèi)氨基酸分解主要方式，但可生成有重要生理功能的胺。下面列舉幾種氨基酸脫羧產(chǎn)生的重要胺類物質(zhì)。

1.γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid GABA)

GABA由谷氨酸脫羧基生成，催化此反應(yīng)的酶是谷氨酸脫羧酶。此酶在腦、腎組織中活性很高，所以腦中GABA含量較高。

GABA是一種僅見于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，對中樞神經(jīng)元有普遍性抑制作用。在脊髓，作用于突觸前神經(jīng)末梢，減少興奮性遞質(zhì)的釋放，從而引起突觸前抑制，在腦則引起突觸后抑制。

GABA可在GABA轉(zhuǎn)氨酶(GABA－T)作有下與α－酮戊二酸反應(yīng)生成琥珀酸r－半醛(succinic acid semialdehyde)，進而氧化生成琥珀酸。

神經(jīng)元胞體和突觸的線粒體內(nèi)含有大量的GABA轉(zhuǎn)氨酶。由此就構(gòu)成了GABA旁路(圖7-10)。它能使α�餐�戊二酸經(jīng)此旁路生成琥珀酸，活躍三羧酸循環(huán)，可為腦組織提供約20%的能量。谷氨酸具有興奮作用，GABAm.52667788.cn/pharm/有抑制作用，兩者可共同調(diào)節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)的功能。臨床上對于驚厥和妊娠m.52667788.cn嘔吐的病人常常使用維生素B6治療，其機理就在于提高腦組織內(nèi)谷氨酸脫羧酶的活性，使GABA生成增多，增強中樞抑制作用。

圖7-10 腦中TCA循環(huán)和GAB代謝旁路

2.組胺(histamine)

由組氨酸脫羧生成。組胺主要由肥大細(xì)胞產(chǎn)生并貯存，在乳腺、肺、肝、肌肉及胃粘膜中含量較高。

組胺是一種強烈的血管舒張劑，并能增加毛細(xì)血管的通透性�？梢�起血壓下降和局部水腫。組胺的釋放與過敏反應(yīng)癥狀密切相關(guān)。組胺可刺激胃蛋白酶和胃酸的分泌，所以常用它作胃分泌功能的研究。

3.5羥色胺(5�瞙ydroxytryptamine,5�睭T)

色氨酸在腦中首先由色氨酸羥化酶(tryoptophanhydroxylase)催化生成5羥色氨酸(5�瞙ydroxy�瞭ryptophan)，再經(jīng)脫羧酶作用生成5羥色胺。

5－羥色胺在神經(jīng)組織中有重要的功能，目前已肯定中樞神經(jīng)系統(tǒng)有5－羥色胺能神經(jīng)元。5－羥色胺可使大部分交感神經(jīng)節(jié)前神經(jīng)元興奮，而使付交感節(jié)前神經(jīng)元抑制。

其它組織如小腸、血小板、乳腺細(xì)胞中也有5-羥色胺，具有強烈的血管收縮作用。

4.牛磺酸(taurine)

體內(nèi)�；撬嶂饕�由半胱氨酸脫羧生成。半胱氨酸先氧化生成磺酸丙氨酸，再由磺酸丙氨酸脫羧酶催化脫去羧基，生成�；撬�。�；撬崾墙Y(jié)合膽汁酸的重要組成分。

5.多胺(palyamine)

鳥氨酸在鳥氨酸脫羧酶催化下可生成腐胺(putrescine)，S－腺苷蛋氨酸(S－adenosyl methionine SAM)在SAM脫羧酶催化脫羧生成S－腺苷－3－甲硫基丙胺。在精脒合成酶(spormidinesynthetase)催化下將S－腺苷－3－甲硫基丙胺的丙基移到腐胺分子上合成精脒(cpermidine)，再在精胺合成酶(spermine symthetase)催化下，再將另一分子S－腺苷－3－甲硫基丙胺的丙胺基轉(zhuǎn)移到精脒分子上，最終合成了精胺(sperrmine)。腐胺、精脒和精胺總稱為多胺或聚胺polyamine)(圖7-11)。

圖7-11　多胺的生成

多胺存在于精液及細(xì)胞核糖體中，是調(diào)節(jié)細(xì)胞生長的重要物質(zhì)，多胺分子帶有較多正電荷，能與帶負(fù)電荷的DNA及RNA結(jié)合，穩(wěn)定其結(jié)構(gòu)，促進核酸及蛋白質(zhì)合成的某些環(huán)節(jié)。在生長旺盛的組織如胚胎、再生肝及癌組織中，多胺含量升高。所以可將利用血或尿中多胺含量作為腫瘤診斷的輔助指標(biāo)。