第八章氨基酸代谢

医学生物化学氨基酸代谢：含硫氨基酸和芳香族氨基酸的代谢及临床意义；一碳单位的定义、来源、载体和意义；蛋白质的营养价值、氮平衡。

第八章 氨基酸代谢

• 氨基酸的一般代谢
  • 氨基酸代谢库
    • 来源
      • 消化吸收：食物蛋白质
      • 分解：组织蛋白质
      • 合成：体内非必需氨基酸
    • 去路
      • 合成：组织蛋白质
      • 脱氨基作用：生成尿素+α-酮酸
      • 脱羧基作用：生成胺类
      • 代谢转变：一碳单位（嘌呤、嘧啶合成原料）
  • ①氨基酸脱氨基
    • 概念：氨基酸脱去α-氨基生成相应α-酮酸的过程
    • 分类
      • ㈠转氨基作用
        • 肝
          • 谷氨酸+丙酮酸→
            • ALT/GPT
              • →α-酮戊二酸+丙氨酸
          • GPT：谷丙转氨酶 ALT：丙氨酸氨基转移酶
        • 心
          • 谷氨酸+草酰乙酸→
            • AST/GOT
              • →α-酮戊二酸+天冬氨酸
          • GOT：谷草转氨酶 AST：天冬氨酸氨基转移酶
      • ㈡氧化脱氨基作用
        • 概念：
          • 谷氨酸通过谷氨酸脱氢酶催化脱去氨基
        • 过程： 谷氨酸+H₂O+NAD—E→α-酮戊二酸+NH₃+NADH
        • 酶E：
          • 谷氨酸脱氢酶
          • 人体唯一即能以NAD，又能以NADP为辅基的酶
        • 部位：肝、脑、肾
      • ㈢联合脱氨基
        • 概念：
          • 转氨基作用与谷氨酸脱氢作用结合
          • 即转氨酶与谷氨酸脱氢酶联合作用
        • 过程：
          • 先转氨基，再脱氨基
      • ㈣氧化酶脱氨基
        • 概念：
          • 氨基酸通过氨基酸氧化酶脱去氨基
        • 过程：
          • 氨基酸+FMN+H₂O→RCOCOOH+FMNH₂+NH₄⁺
        • 部位：
          • 肝、肾
  • ②脱氨基生成的α-酮戊二酸代谢去路
    • ㈠α-酮戊二酸可彻底氧化分解并提供能量
    • ㈡α-酮戊二酸经氨基酸生成营养非必须氨基酸
    • ㈢α-酮戊二酸可转变成糖及脂类化合物
• 体内氨的来源和转运
  • ①血氨的来源
    • ㈠氨基酸脱氨基作用和胺类分解均产生氨
      • 体内氨的主要来源
    • ㈡肠道细菌腐败作用
      • 蛋白质和氨基酸在肠道细菌作用下产生氨
      • 尿素经肠道细菌尿素酶水解产生氨
    • ㈢肾小管上皮细胞分泌的氨主要来自谷氨酰胺
  • ②氨在血液中的转运
    • 丙氨酸-葡萄糖循环
    • 生理意义：
      • 肌肉中氨以无毒的丙氨酸形式运输到肝
      • 肝为骨骼肌提供葡萄糖
    • 氨（脑、骨骼肌）→谷氨酰胺→肝和肾
    • 生理意义：谷氨酰胺既是氨的解毒形式，又是储存和运输形式
• 尿素的生成：鸟氨酸循环
  • ①鸟氨酸循环的反应过程
    • ⒈NH₃、CO₂、ATP缩合生成氨基甲酰磷酸
      • 部位：
        • 线粒体
      • 过程：
        • NH₃+CO₂+H₂O+2ATP→氨基甲酰磷酸+2ADP+Pi
      • 酶：
        • 氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ（CPS-1）
        • 别构激活剂：N-乙酰谷氨酸
    • ⒉氨基甲酰磷酸与鸟氨酸反应生成瓜氨酸
      • 部位：
        • 线粒体
      • 过程：
        • 氨基甲酰磷酸+鸟氨酸→瓜氨酸
      • 瓜氨酸生成后进入胞液
    • ⒊瓜氨酸与天冬氨酸反应生成精氨酸代琥珀酸
      • 部位：
        • 胞液
      • 过程：
        • 瓜氨酸+天冬氨酸→酶→精氨酸代琥珀酸
      • 酶：
        • 精氨酸代琥珀酸合成酶
    • ⒋精氨酸代琥珀酸裂解生成精氨酸和延胡索酸
      • 部位：胞液
      • 过程：
        • 精氨酸代琥珀酸→精氨酸+延胡索酸
    • ⒌精氨酸水解释放尿素再生成鸟氨酸
      • 部位：
        • 胞液
      • 过程：
        • 精氨酸→酶→尿素+鸟氨酸
  • ②尿素代谢的特点
    • ⒈两个限速酶
    • ⒉原料
      • 2分子氨，一个来自游离氨，另一个来自天冬氨酸
      • 尿素分子中的碳来自CO₂
    • ⒊部位
      • 前两步反应在线粒体，后三步反应在胞液
    • ⒋耗能
      • 4个高能磷酸键（线粒体两个，胞液两个）
  • ③尿素合成的调节
    • 合成增加
      • CPS-1的调节
        • AGA是CPS-1的别构激活剂，精氨酸是AGA合成酶的激活剂
      • 食物蛋白质的影响
        • 高蛋白膳食
      • 尿素合成酶的影响
        • CPS-1是尿素循环启动的关键酶
        • 精氨酸代琥珀酸合成酶是尿素循环启动后的关键酶
    • 合成减少
      • 食物蛋白质的影响
        • 低蛋白膳食
  • ④高血氨症与氨中毒
    • 高血氨症：血氨浓度升高
    • 氨中毒：高血氨症时引起脑功能障碍
  • ⑤氨中毒的可能机制
    • ⒈高血氨可减少脑内α-酮戊二酸，导致能量代谢障碍
    • ⒉脑星状细胞内谷氨酰胺增多，导致水份渗入细胞，引起脑水肿
    • ⒊谷氨酸以及由谷氨酸产生的γ-氨基酸减少，影响脑功能
• 一碳单位的定义、来源、载体和意义
  • ⒈定义：
    • 某些氨基酸在代谢过程中产生含义一个碳原子的基团
    • 四氢叶酸FH₄是一碳单位的载体
  • ⒉来源：
    • 丝氨酸
    • 色氨酸
    • 组氨酸
    • 甘氨酸
    • 记忆：四色猪肝
  • ⒊分类：
    • 甲基
    • 亚甲基
    • 次甲基
    • 甲酰基
    • 亚胺甲基
  • ⒋功能：
    • 主要参与嘌呤、嘧啶的合成
  • ⒌应用：
    • ①一碳单位代谢障碍或FH₄不足，可引起巨幼红细胞性贫血
    • ②利用磺胺类药物干扰细菌合成FH₄而抑菌
    • ③应用叶酸类似物如氨甲喋呤抑制FH₄生成，从而抑制核酸生成达到抗癌作用
• 含硫氨基酸和芳香族氨基酸的代谢 及临床意义
  • ⒈甲硫氨酸循环的意义和生理特点
    • ①
      • 为广泛存在的甲基化反应提供甲基
      • SAM是体内甲基最重要的直接供体
      • N₅-CH₃-FH₄是甲基间接供体
    • ②
      • 促进FH₄再生
        • N₅-CH₃-FH₄只能与同型半胱氨酸生成Met
      • 甲硫氨酸循环为肌酸合成提供甲基
        • 甘氨酸为骨架，精氨酸和SAM参与合成肌酸
        • 代谢终产物为肌酐
    • ③
      • 甲硫氨酸循环参与肌酸、胆碱、肉碱、肾上腺素的合成
  • ⒉半胱氨酸代谢
    • ①半胱氨酸和胱氨酸可以互变
    • ②半胱氨酸可转变成牛磺酸
      • 牛磺酸是结合胆汁的组成部分
    • ③半胱氨酸可生成活性硫酸根
      • 磷酸腺苷磷酰硫酸（PAPS）为活性硫酸根
      • PAPS是体内硫酸基的供体
• 芳香族氨基酸代谢
  • 色氨酸
    • 5-羟色胺（5HT）
    • 一碳单位
    • 丙酮酸+乙酰乙酰CoA
    • 维生素PP
  • 苯丙氨酸
    • →苯丙氨酸转氨酶→
      • 苯丙酮酸↑
        • 苯乙酸↑
          • 苯丙酮尿症
    • →苯丙氨酸羟化酶→
      • 酪氨酸
        • →酪氨酸酶→
          • 黑色素
            • 缺乏→白血病
        • →酪氨酸羟化酶→
          • 儿茶酚胺（肾上腺素、去甲、多巴胺）
            • 缺乏多巴胺→帕金森综合征
        • 尿黑酸（尿黑酸尿症/褐黄病）
          • →尿黑酸氧化酶→
            • 延胡索酸 乙酰乙酸
        • 甲状腺激素
• 蛋白质的营养价值、氮平衡
  • ⒈蛋白质的营养价值
    • 蛋白质营养价值：
      • 食物蛋白质在体内的利用率
      • 取决于该食物中必需氨基酸的数量、种类和相互比例上与人体蛋白质的接近程度
    • 蛋白质的互补作用：
      • 营养价值较低的蛋白质混合食用，其必须氨基酸可以互相补充而提高营养价值
  • ⒉氮平衡
    • 概念：
      • 每日摄入食物含氮量与排泄物中含氮量之间的关系
    • 分类：
      • 氮总平衡
        • 摄入氮＝排除氮（正常成人）
      • 氮正平衡
        • 摄入氮＞排除氮（儿童、孕妇、恢复期病人）
      • 氮负平衡
        • 摄入氮＜排除氮（饥饿、烧伤、出血、消耗性病患
    • 意义：反映体内蛋白质代谢的概况