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蛋白质消化吸收和氨基酸代谢
生物化学与分子生物学之蛋白质消化吸收和氨基酸代谢知识总结，包括氨的代谢、个别氨基酸的代谢、氨基酸的一般代谢、蛋白质的营养价值与消化吸收等内容。
编辑于2022-11-02 10:39:41 广东- 蛋白质消化吸收和氨基酸代谢
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蛋白质消化吸收和氨基酸代谢
概述
氨基酸代谢包括合成代谢和分解代谢两方面本章重点论述分解代谢。体内蛋白质的更新与氨基酸的分解均需要食物蛋白质来补充。为此在讨论氨基酸代谢之前，首先叙述蛋白质的营养价值及蛋白质的消化吸收问题。
氨基酸是蛋白质的基本组成单位，其重要生理功能之一是作为原参与细胞内蛋白质的合成。
体内的蛋白质处于不断合成与分解的动态平衡。
组织蛋白质首先分解成为氨基酸，然后再进一步代谢，所以氨基酸代谢是蛋白质分解代谢的中心内容。
第一节 蛋白质的营养价值与消化、吸收
一、体内蛋白质的代谢状况可用氮平衡描述
氮平衡
定义
每日氮的摄入量与排出量之间的关系
摄入氮
食物中的蛋白质，经机体消化吸收后主要用于体内蛋白质的合成 蛋白质的平均含氮量为16％
排出氮
粪便和尿液中的含氮化合物，绝大部分是蛋白质在体内分解代谢的终产物
氮的总平衡
收支平衡
正常成人
氮的正平衡
合成大于分解
儿童、孕妇及恢复期的病人
氮的负平衡
合成小于分解
饥饿、严重烧伤、出血及消耗性疾病的病人
氮平衡实验
一位60kg体重的正常成人每日蛋白质的最低分解量约为20g
营养学会推荐正常成人每日蛋白质的需要量为80g
二、营养必需氨基酸决定蛋白质的应用价值
营养必需氨基酸
必需氨基酸
亮氨酸、异亮氨酸苏氨酸、缬氨酸、赖氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、色氨酸和组氨酸
精氨酸
在人体内合成，但合成量不多，若长期供应不足或需要量增加也可造成负氮平衡
蛋白质的营养价值
定义
食物蛋白质在体内的利用率
决定因素
食物蛋白质中必需氨基酸的种类和比例
食物蛋白质的互补作用
谷类蛋白质含赖氨酸较少含色氨酸较多，而豆类蛋白质含赖氨酸较多含色氨酸较少，将两者混合食月即可提高蛋白质的营养价值
谷类+豆类
三、外源性蛋白质消化成寡肽和氨基酸后被吸收
（一）蛋白质在胃和小肠被消化成寡肽和氨基酸
生理意义
体内氨基酸的主要来源
消除食物蛋白质的抗原性，避免引起机体的过敏和毒性反应
1.蛋白质在胃中被水解成多肽和氨基酸
胃蛋白酶的自身催化作用
胃蛋白酶原由胃黏膜主细胞分泌，经盐酸激活后转变成为有活性的胃蛋白酶。胃蛋白酶也能激活胃蛋白酶原转变成胃蛋白酶，称为自身催化作用
最适pH为1.5～2.5
胃蛋白酶的消化作用
主要水解由芳香族氨基酸、甲硫氨酸和亮氨酸等氨基酸残基形成的肽键
胃蛋白酶的凝乳作用
使乳汁中的酪蛋白与Ca2+形成乳凝块，使乳汁在胃中的停留时间延长，有利于乳汁中蛋白质的消化
酪蛋白与Ca2+形成乳凝块
2.蛋白质在小肠被水解成寡肽和氨基酸
概述
消化的主要场所
蛋白质的消化主要在小肠进行。在小肠中，未经消化或消化不完全的蛋白质受胰液及肠黏膜细胞分泌的多种蛋白酶及肽酶的共同作用进一步水解成寡肽和氨基酸。
蛋白酶
内肽酶
特异地水解蛋白质内部的一些肽键
胰蛋白酶
水解由碱性氨基酸残基组成的肽键
胰凝乳蛋白酶
水解由芳香族氨基酸残基组成的肽键
弹性蛋白酶
水解由脂肪族氨基酸残基组成的肽键
外肽酶
特异地水解蛋白质或多肽末端的肽键
羧肽酶
羧肽酶A
水解除脯氨酸、精氨酸、赖氨酸以外的多种氨基酸残基组成的末端肽键
羧肽酶B
水解由碱性氨基酸残基组成的末端肽键
氨肽酶
蛋白酶的活化过程
肠激酶是十二指肠黏膜细胞分泌的一种蛋白水解酶，特异激活胰蛋白酶原
胰蛋白酶将胰凝乳蛋白酶原（又称为糜蛋白酶原）、弹性蛋白酶原和羧肽酶原激活
胰蛋白酶的自身激活作用较弱
寡肽的水解
蛋白质经胃液和胰液中蛋白酶的消化，产物中约有1/3为氨基酸，其余2/3为寡肽
场所
小肠黏膜细胞内
寡肽酶
氨肽酶
从氨基末端逐步水解寡肽获得氨基酸，直至生成二肽
二肽酶
水解二肽最终生成氨基酸
（二）氨基酸和寡肽通过主动转运机制被吸收
主动转运机制
小肠黏膜细胞膜上存在转运氨基酸和寡肽的载体蛋白，能与氨基酸或寡肽以及Na+形成三联体，将氨基酸或寡肽和Na+转运入细胞，之后Na+借助钠泵被排出细胞外，此过程需要消耗ATP。
载体蛋白
存在特异性
竞争现象
当某些氨基酸共用同一载体时，由于在结构上有一定的相似性，这些氨基酸在吸收过程中将彼此竞争
四、未消化吸收的蛋白质在结肠下段发生腐败
概述
腐败作用
未被消化的蛋白质及未被吸收的消化产物在结肠下部受到肠道细菌的分解
产物
有利
维生素及脂肪酸
有害
胺类、氨、酚类、吲哚及硫化氢
代谢
主要随粪便排出体外也有少量经门静脉吸收进入体内，大多在肝经过生物转化作用后排出体外
（一）肠道细菌通过脱羧基作用产生胺类
组氨酸、赖氨酸、色氨酸、酪氨酸及苯丙氨酸通过脱羧基作用分别生成组胺、尸胺、色胺、酪胺及苯乙胺
假神经递质
在肝功能受损时，酪胺和苯乙胺不能在肝内及时转化，极易进入脑组织，经β-羟化酶作用，分别转化为β-羟酪胺和苯乙醇胺。因其结构类似于儿茶酚胺，故被称为假神经递质
肝性脑病发生的病因之一
（二）肠道细菌通过脱氨基作用产生氨
肠道氨的来源
未被吸收的氨基酸在肠道细菌的作用下，通过脱氨基作用可以生成氨
血液中的尿素渗入肠道，经肠菌尿素酶的水解而生成氨
吸收进入血液，最终在肝中合成尿素
降低肠道的pH，可减少氨的吸收
（三）腐败作用产生其他有害物质
如苯酚、吲哚、甲基吲哚及硫化氢等。
第二节 氨基酸的一般代谢
一、体内蛋白质分解生成氨基酸
概述
成人体内的蛋白质每天约有1％～2％被降解，其中主要是骨骼肌中的蛋白质。蛋白质降解所产生的氨基酸，大约70％～80％又被重新利用合成新的蛋白质
（一）蛋白质以不同的速率进行降解
不同蛋白质的降解速率不同，随生理需要而不断变化
计量标准
半寿期（half-life，t1/2）
将其浓度减少到开始值50％所需要的时间
体内许多关键酶的t1/2都很短
较快改变酶的含量，进一步改变代谢产物的流量和浓度
（二）真核细胞内蛋白质的降解有两条重要途径
1.蛋白质在溶酶体通过ATP非依赖途径被降解
场所
溶酶体
组织蛋白酶
选择性较差
降解蛋白质
主要降解细胞外来的蛋白质膜蛋白和胞内长寿命蛋白质
不需要消耗ATP
2.蛋白质在蛋白酶体通过ATP依赖途径被降解
场所
细胞核和胞质内
泛素+蛋白酶体
泛素是一种由76个氨基酸组成的小分子蛋白质 蛋白酶体是一个26S的蛋白质复合物），由20S的核心颗粒（CP）和19S的调节颗粒（RP）组成 CP是蛋白酶体的水解核心，可催化不同的蛋白质降解。2个19S的RP分别位于柱形核心颗粒的两端，形成空心圆柱的盖子。每个RP都由18个亚基组成，其中某些亚基能够识别、结合待降解的泛素化蛋白质，有6个亚基具有ATP酶活性，与蛋白质的去折叠以及使蛋白质定位于CP有关。 首先泛素与被选择降解的蛋白质形成共价连接，使后者得以标记，然后蛋白酶体将其降解。泛素的这种标记作用称为泛素化，是由三种酶参与的催化反应完成的，同时需消耗ATP
标记，识别，特异性强
降解蛋白质
主要降解异常蛋白质和短寿命蛋白质
需消耗ATP
二、外源性氨基酸与内源性氨基酸组成氨基酸代谢库
氨基酸代谢库
组成
体内组织蛋白质降解产生的氨基酸及体内合成的非必需氨基酸属于内源性氨基酸，与食物蛋白质经消化吸收的氨基酸（外源性氨基酸）共同分布于体内各处，参与代谢，称为氨基酸代谢库
外源性氨基酸与内源性氨基酸
计算
以游离氨基酸总量计算
分布
氨基酸占总代谢库的50％以上，肝约占10％，肾约占4％，血浆占1％～6％
丙氨酸和芳香族氨基酸等主要在肝中分解
支链氨基酸的分解代谢主要在骨骼肌中进行
体内氨基酸代谢的概况见书177页图8-5
三、氨基酸分解代谢首先脱氨基
（一）氨基酸通过转氨基作用脱去氨基
1.转氨基作用由转氨酶催化完成
反应式
转氨基作用是在氨基转移酶的催化下，可逆地将α-氨基酸的氨基转移给α酮酸，结果是氨基酸脱去氨基生成相应的α-酮酸，而原来的α-酮酸则转变成另一种氨基酸。
氨基转移酶
肝及心肌中的含量最为丰富
反应是完全可逆的
除赖氨酸苏氨酸、脯氨酸及羟脯氨酸外大多数氨基酸
氨基酸侧链末端的氨基，如鸟氨酸
L-谷氨酸和酮酸的氨基转移酶最为重要
主要存在于细胞内，血清中的活性很低
肝组织中ALT的活性最高，心肌组织中AST的活性最高
急性肝炎病人血清ALT活性显著升高；心肌梗死病人血清AST明显上升
2.氨基转移酶具有相同的辅酶和作用机制
氨基转移酶的辅基是维生素B6的磷酸酯，即磷酸吡哆醛
作用机制
在反应过程中，磷酸吡哆醛先从氨基酸接受氨基转变成磷酸吡哆胺，氨基酸则转变成α-酮酸；继而磷酸吡哆胺进一步将氨基转移给另一种α-酮酸而生成相应的氨基酸，同时磷酸吡哆胺又转变为磷酸吡哆醛。在氨基转移酶的催化下，磷酸吡哆醛与磷酸吡哆胺的这种相互转变，起着传递氨基的作用
（二）L-谷氨酸脱氢酶催化L-谷氨酸氧化脱氨基
反应式
在L-谷氨酸脱氢酶的催化下，L-谷氨酸氧化脱氨生成a-酮戊二酸和氨
L-谷氨酸
哺乳类动物组织中唯一能以相当高的速率进行氧化脱氨反应的氨基酸
L-谷氨酸脱氢酶
分布
肝、肾和脑等组织中
不需氧脱氢酶
别构酶
ATP与GTP是此酶的别构抑制剂，而ADP和GDP是别构激活剂
氨基酸的氧化，调节能量代谢
唯一既能利用NAD+能利用NADP+接受还原当量的酶
转氨脱氨作用
若氨基转移酶与L-谷氨酸脱氢酶协同作用，首先通过转氨基作用使其他氨基酸的氨基转移至a-酮戊二酸生成L-谷氨酸，然后L-谷氨酸再脱氨基，可以使氨基酸脱氨生成NH3。这种方式需要氨基转移酶与L-谷氨酸脱氢酶联合作用，即转氨基作用与L谷氨酸的氧化脱氨基作用偶联进行，被称作转氨脱氨作用，又称联合脱氨作用）。
氨基转移酶与L-谷氨酸脱氢酶联合作用
（三）氨基酸通过氨基酸氧化酶催化脱去氨基
分布
肝、肾组织
辅基
辅基是FMN或FAD
反应式
L-氨基酸氧化酶将氨基酸氧化为a-亚氨基酸，然后再加水分解成相应的a-酮酸，并释放铵离子。分子氧可进一步直接氧化还原型黄素蛋白形成过氧化氢（H2O），H2O2被过氧化氢酶裂解成氧和H2O。过氧化氢酶存在于大多数组织中，尤其是肝。
L-氨基酸氧化酶将氨基酸氧化为a-亚氨基酸，然后再加水分解成相应的a-酮酸，并释放铵离子。
四、氨基酸碳链骨架可进行转换或分解
（一）α-酮酸可彻底氧化分解并提供能量
a-酮酸在体内可通过三羧酸循环与生物氧化体系彻底氧化生成CO2和H2O，同时释放能量以供机体生理活动需要
（二）α-酮酸经氨基化生产营养非必需氨基酸
丙酮酸、草酰乙酸、a-酮戊二酸经氨基化后分别转变成丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸
（三）α-酮酸可转变成糖和脂质
生糖氨基酸
大多数
生酮氨基酸
亮氨酸和赖氨酸
生糖兼生酮氨基酸
异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸
中间产物
乙酰CoA（生酮氨基酸）和丙酮酸及三羧酸循环的中间物，例如酮戊二酸、草酰乙酸、延胡索酸及琥珀酰CoA等（生糖氨基酸）
三羧酸循环是物质代谢的总枢纽
氨基酸可转变成糖与脂质；糖也可以转变成脂质和一些非必需氨基酸的碳架部分。由此可知，三羧酸循环是物质代谢的总枢纽，通过它可以使糖、脂肪酸及氨基酸完全氧化，也可使彼此相互转变，构成一个完整的代谢体系。
第三节 氨的代谢
概述
体内代谢产生的氨及消化道吸收的氨进入血液，形成血氨
血氨水平在47～65mol/L
氨具有毒性，特别是脑组织对氨的作用尤为敏感
一、血氨有三个重要来源
（一）氨基酸脱氨基作用按胺类分解均可产生氨
氨基酸脱氨基作用产生的氨是体内氨的主要来源。
（二）肠道细菌作用产生氨
氨的来源
蛋白质和氨基酸在肠道细菌腐败作用下可产生氨
肠道内尿素经细菌尿素酶水解也可产生氨
肠道偏碱时，氨的吸收增强
在碱性环境中，NH4+易转变成NH3，而NH3比NH4+易于穿过细胞膜而被吸收
对高血氨病人采用弱酸性透析液作结肠透析，而禁止用碱性的肥皂水灌肠
（三）肾小管上皮细胞分泌的氨主要来自谷氨酰胺
谷氨酰胺在谷氨酰胺酶的催化下水解成谷氨酸和氨
以铵盐的形式由尿排出体外
氨分泌到肾小管管腔中与尿中的H+结合成NH4+，以铵盐的形式由尿排出体外
调节机体的酸碱平衡
酸性尿有利于肾小管细胞中的氨扩散入尿，反之妨碍
因肝硬化而产生腹水的病人，不宜使用碱性利尿药，以免血氨升高
二、氨在血液中以丙氨酸和谷氨酰胺的形式转运
（一）氨通过丙氨酸-葡萄糖循环从骨骼肌运往肝
转运氨形式
丙氨酸
丙氨酸-葡萄糖循环
骨骼肌主要以丙酮酸作为氨基受体，经转氨基作用生成丙氨酸，丙氨酸进入血液后被运往肝。在肝中，丙氨酸通过联合脱氨基作用生成丙酮酸并释放氨。氨用于合成尿素丙酮酸经糖异生途径生成葡萄糖。葡萄糖经血液运往肌肉，沿糖酵解转变成丙酮酸，后者再接受氨基生成丙氨酸。丙氨酸和葡萄糖周而复始的转变，完成骨骼肌和肝之间氨的转运，这一途径称为丙氨酸-葡萄糖循环
转运方向
从骨骼肌运往肝
（二）氨通过谷氨酰胺从脑和骨骼肌等组织运往肝或肾
转运氨形式
谷氨酰胺
谷氨酰胺既是氨的解毒产物，又是氨的储存及运输形式 对氨中毒的病人可服用或输入谷氨酸盐，以降低氨的浓度 谷氨酰胺提供氨基使天冬氨酸转变成天冬酰胺 应用天冬酰胺酶治疗白血病
转运方向
从脑和骨骼肌等组织向肝或肾运氨
过程
在脑和骨骼肌等组织，氨与谷氨酸在谷氨酰胺合成酶的催化下合成谷氨酰胺，并经血液运往肝或肾，再经谷氨酰胺酶的催化水解成谷氨酸及氨。谷氨酰胺的合成与分解是由不同酶催化的不可逆反应，其合成需消耗ATP。
三、氨的主要代谢去路是在肝合成尿素
概述
正常情况下体内的氨主要在肝合成尿素，只有少部分氨在肾以铵盐形式随尿排出
正常成人尿素占排氮总量的80％～90％
（一）尿素是通过鸟氨酸循环合成的
鸟氨酸循环学说，又称尿素循环
鸟氨酸和瓜氨酸都有催化铵盐合成尿素的作用。赖氨酸与鸟氨酸的结构非常相似却无这种作用。所以较合理的解释是，在尿素合成的一系列反应中，应当包括NH3、CO2和鸟氨酸共同合成一种中间化合物，这个中间化合物在中能以合理的速度生成尿素，同时再生成鸟氨酸。精氨酸符合作为这个中间化合物的要求。 只有哺乳类动物是以尿素为主要的氮代谢最终产物（鸟类氮代谢的最终产物是尿酸），也只有哺乳类动物的肝存在精氨酸酶。精氨酸酶能够催化精氨酸水解生成尿素及鸟氨酸。
证实技术
组织切片技术
中间产物
精氨酸
瓜氨酸
瓜氨酸与鸟氨酸都具有催化铵盐合成尿素的作用
结果
鸟氨酸催化NH3和CO2生成了尿素
（二）肝中鸟氨酸循环的反应步骤
1.NH3、CO2和ATP缩合生成氨基甲酰磷酸（ carbamoyl phosphate）
底物
Mg2+、ATP及N-乙酰谷氨酸，NH3与CO2
酶
氨基甲酰磷酸合成酶I（ CPS-Ⅰ）
存在于肝细胞线粒体中
关键酶，催化不可逆反应
别构激活剂N-乙酰谷氨酸
产物
氨基甲酰磷酸
耗能
消耗2分子ATP
2.氨基甲酰磷酸与鸟氨酸反应生成瓜氨酸
反应式
氨基甲酰磷酸上的氨基甲酰部分转移到鸟氨酸上，生成瓜氨酸和磷酸
酶
鸟氨酸氨基甲酰转移酶（OCT）
存在于肝细胞线粒体中
不可逆反应
3.瓜氨酸与天冬氨酸反应生成精氨酸代琥珀酸
反应场所
胞质
反应式
瓜氨酸与天冬氨酸反应生成精氨酸代琥珀酸
酶
精氨酸代琥珀酸合成酶
关键酶
耗能
消耗1分子ATP
4.精氨酸代琥珀酸裂解生成精氨酸与延胡索酸
反应场所
胞质
反应式
精氨酸代琥珀酸裂解生成精氨酸与延胡索酸
延胡索酸可经柠檬酸循环的中间步骤转变成草酰乙酸，后者与谷氨酸在AST催化下进行转氨基反应，又可重新生成天冬氨酸
酶
精氨酸代琥珀酸裂解酶
5.精氨酸水解释放尿素并再生成鸟氨酸
反应场所
胞质
反应式
精氨酸由精氨酸酶催化，水解生成尿素和鸟氨酸
综述
总反应式
尿素合成的中间步骤及其在细胞中的定位总结于书185页图8-9
（三）尿素合成受膳食蛋白质和两种关键酶的调节
1.高蛋白质膳食增加尿素生成
尿素合成受食物蛋白质的影响。进食高蛋白质膳食时，蛋白质分解增多，尿素合成速度加快，尿素可占排出氮的90％；反之摄取低蛋白质膳食时，尿素合成速度减慢，尿素约占排出氮的60％。
2.AGA激活CPS-I启动尿素合成
AGA是CPS-I的别构激活剂
精氨酸是AGA合酶的激活剂
3.精氨酸代琥珀酸合成
精氨酸代琥珀酸合成酶的活性最低，是尿素合成启动以后的关键酶，可调节尿素的合成速度
（四）尿素生成障碍可引起高血氨症或氨中毒
肝功能严重损伤或尿素合成相关酶遗传性缺陷时
高血氨症
临床症状
呕吐、厌食、间歇性共济失调、嗜睡甚至昏迷
毒性作用机制
脑中氨的增加可使脑细胞中的酮戊二酸减少，导致三羧酸循环减弱，ATP生成减少，引起大脑功能障碍
谷氨酸谷氨酰胺增多，渗透压增大引起脑水肿所致
第四节 个别氨基酸的代谢
一、氨基酸脱羧基作用需要脱羧酶催化
概述
氨基酸可通过脱羧基作用生成相应的胺类
胺氧化酶能将胺氧化成相应的醛、NH3和H2O2
酶
氨基酸脱羧酶
辅酶是磷酸吡哆醛
胺氧化酶
属于黄素蛋白，在肝中活性最高
（一）谷氨酸脱羧生成Y-氨基丁酸
反应式
谷氨酸由L-谷氨酸脱羧酶催化脱去羧基生成y-氨基丁酸（GABA）
酶
L-谷氨酸脱羧酶
脑及肾组织中活性很高
GABA是抑制性神经递质
（二）组氨酸脱羧生成组胺
反应式
组氨酸由组氨酸脱羧酶催化脱去羧基生成组胺
组胺
分布
主要存在于肥大细胞中
作用
强烈的血管扩张剂
使平滑肌收缩
支气管痉挛导致哮喘
促进胃黏膜细胞分泌胃蛋白酶原及胃
（三）色氨酸经过羟化后脱羧生成5-羟色胺
反应式
色氨酸首先经色氨酸羟化酶催化生成5-羟色氨酸，然后由5-羟色氨酸脱羧酶催化生成5-羟色胺。
5-羟色胺
脑组织中
5-羟色胺是一种神经递质，具有抑制作用，直接影响神经传导
外周组织
5-羟色胺具有强烈的血管收缩作用
代谢
5-羟色胺经单胺氧化酶催化生成5-羟色醛，进一步氧化生成5-羟吲哚乙酸随尿排出
（四）某些氨基酸脱羧基可产生多胺类物质
多胺
含有多个氨基的化合物 如鸟氨酸经脱羧基作用生成腐胺，然后腐胺又可转变成亚精胺及精胺
酶
鸟氨酸脱羧酶是多胺合成的关键酶
分布
生长旺盛的组织，鸟氨酸脱羧酶的活性和多胺的含量都有所增加
生理意义
测定病人血或尿中多胺的水平作为肿瘤辅助诊断及病情变化的生化指标之一
二、某些氨基酸在分解代谢中产生一碳单位
（一）四氢叶酸作为一碳单位的载体参与一碳单位代谢
一碳单位的定义
指某些氨基酸在分解代谢过程中产生的含有一个碳原子的有机基团，包括甲基（一CH3）、亚甲基（一CH2一）、次甲基（＝CH一）、甲酰基（一CHO）及亚氨甲基（一CH＝NH）等
四氢叶酸是一碳单位的运载体
四氢叶酸是由叶酸经过二氢叶酸还原酶催化，分两步还原反应生成
（二）由氨基酸产生的一碳单位可相互转变
一碳单位的来源
丝氨酸、甘氨酸、组氨酸及色氨酸，苏氨酸
一碳单位由氨基酸生成的同时即结合在四氢叶酸的N5、N10位上
可以通过氧化还原反应而彼此转变。但是在这些反应中，N5 -甲基四氢叶酸的生成是不可逆的
（三）一碳单位的主要功能是参与嘌呤和嘧啶合成
N10-CHO-FH4，为嘌呤碱基的合成提供甲基
一碳单位将氨基酸代谢与核苷酸代谢密切联系起来
生理意义
巨幼细胞贫血
一碳单位代谢障碍或FH4不足
磺胺类药物
可抑制某些细菌合成二氢叶酸，进而抑制细菌繁殖
甲氨蝶呤
叶酸类似物，可抑制FH4的生成，从而抑制核酸的合成，起到抗肿瘤作用
三、含硫氨基酸代谢可产生多种生物活性物质
概述
含硫氨基酸包括甲硫氨酸、半胱氨酸和胱氨酸
甲硫氨酸可以转变为半胱氨酸和胱氨酸，半胱氨酸和胱氨酸又可以互相转变，但后两种都不能转变为甲硫氨酸，所以甲硫氨酸是营养必需氨基酸。
甲硫氨酸是营养必需氨基酸
（一）甲硫氨酸参与甲基转移反应
1.甲硫氨酸转甲基作用与甲硫氨酸循环有关
S-腺苷甲硫氨酸（SAM）
在转甲基反应前，甲硫氨酸必须经腺苷转移酶的催化与ATP反应，生成S-腺苷甲硫氨酸
活性甲硫氨酸
体内最重要的甲基直接供体
通过各种转甲基作用可生成多种含甲基的生理活性物质如肾上腺素、肉碱、胆碱及肌酸等
甲硫氨酸循环
S-腺苷甲硫氨酸经甲基转移酶催化将甲基转移至另一种物质，使其发生甲基化）反应，而S-腺苷甲硫氨酸失去甲基后生成S-腺苷同型半胱氨酸，后者脱去腺苷生成同型半胱氨酸。同型半胱氨酸若再接受N5-CH3-FH4提供的甲基，则可重新生成甲硫氨酸。由此形成一个循环过程，称为甲硫氨酸循环
生理意义
N5-CH3-FH4可看成是体内甲基的间接供体
甲硫氨酸合成酶
辅酶是维生素B12
当维生素B12缺乏时，N5-CH3-FH4上的甲基不能转移给同型半胱氨酸。这不仅影响甲硫氨酸的合成，同时也影响四氢叶酸的再生，使组织中游离的四氢叶酸含量减少，一碳单位参与碱基合成受到影响，可导致核酸合成障碍，影响细胞分裂。因此，维生素B12不足时可引起巨幼细胞贫血
同型半胱氨酸在血中浓度升高，可能是动脉粥样硬化和冠心病发生的独立危险因素
2.甲硫氨酸为肌酸合成提供甲基
肌酸
合成
以甘氨酸为骨架，由精氨酸提供脒基，S-腺苷甲硫氨酸提供甲基合成的
场所
肝是合成肌酸的主要器官
磷酸肌酸
能量的储存形式
合成
在肌酸激酶催化下，肌酸接受ATP的高能磷酸基形成磷酸肌酸
分布
心肌、骨骼肌及脑组织中含量丰富
肌酸激酶
两种亚基组成
分布
MM主要在骨骼肌，MB主要在心肌，而BB主要在脑
生理意义
当心肌梗死时，血中MB型肌酸激酶的活性增高
肌酐
肌酸和磷酸肌酸的终末代谢产物
主要在骨骼肌中通过磷酸肌酸的非酶促反应生成
随尿排出，血中肌酐的测定有助于肾功能不全的诊断
（二）半胱氨酸与多种生理活性物质的生产有关
1.半胱氨酸与胱氨酸可以互变
半胱氨酸含有巯基（—SH），胱氨酸含有二硫键（—S—S—），两者可以相互转变
胰岛素
两个半胱氨酸残基间形成的硫键对于维持蛋白质空间构象的稳定及其功能具有重要作用
巯基酶
如琥珀酸脱氢酶、乳酸脱氢酶等，其活性与半胱氨酸的巯基直接有关
芥子气、重金属盐等，能与酶分子中的巯基结合而抑制该酶的活性
还原型谷胱甘肽能保护酶分子上的巯基
2.半胱氨酸可转变成牛磺酸
半胱氨酸首先氧化成磺基丙氨酸，再经磺基丙氨酸脱羧酶催化脱去羧基生成牛磺酸。牛磺酸是结合胆汁酸的组成成分之一。
3.半胱氨酸可生成活性性硫酸根
半胱氨酸是体内硫酸根的主要来源
反应方式
半胱氨酸可以直接脱去巯基和氨基，生成丙酮酸、氨和H2S。H2S经氧化生成H2SO4
3’-磷酸腺苷-5′-磷酸硫酸（PAPS）
生成
体内的硫酸根一部分由ATP活化生成活性硫酸根
作用
在肝生物转化中可提供硫酸根使某些物质生成硫酸酯
类固醇激素的灭活
参与硫酸角质素及硫酸软骨素等分子中硫酸化氨基糖的合成
四、芳香族氨基酸代谢需要加氧酶催化
概述
芳香族氨基酸包括苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸。酪氨酸可由苯丙氨酸羟化生成。苯丙氨酸与色氨酸为营养必需氨基酸。
（一）苯丙氨酸和酪氨酸代谢既有联系又有区别
1.苯丙氨酸羟化生成酪氨酸
苯丙氨酸的代谢途径
主要代谢途径是经羟化作用生成酪氨酸
苯丙氨酸羟化酶
主要存在于肝
辅酶是四氢生物蝶呤
反应不可逆
少量可经转氨基作用生成苯丙酮酸
先天性苯丙氨酸羟化酶缺陷病人
苯丙酮尿症
苯丙酮酸的堆积对中枢神经系统有毒性，导致脑发育障碍，患儿智力低下。治疗原则是早期发现，并适当控制膳食中苯丙氨酸的含量
2.酪氨酸转变为儿茶酚胺和黑色素或彻底氧化分解
儿茶酚胺
酪氨酸在肾上腺髓质和神经组织经酪氨酸羟化酶催化生成3，4-二羟苯丙氨酸，又称多巴。与苯丙氨酸羟化酶相似，酪氨酸羟化酶也是以四氢生物蝶呤为辅酶的单加氧酶。多巴在多巴脱羧酶的作用下，脱去羧基生成多巴胺。在肾上腺髓质，多巴胺侧链的B碳原子再被羟化，生成去甲肾上腺素，后者甲基化生成肾上腺素。
组成
多巴胺、去甲肾上腺素及肾上腺素
关键酶
酪氨酸羟化酶
以四氢生物蝶呤为辅酶的单加氧酶
受终产物的反馈调节
帕金森病
病人脑内多巴胺生成减少
黑色素
在黑色素细胞中，酪氨酸经酪氨酸酶作用，羟化生成多巴，后者经氧化、脱羧等反应转变成吲哚醌，最后吲哚醌，聚合为黑色素
先天性酪氨酸酶缺乏
白化病
彻底氧化分解
酪氨酸还可在转氨酶的催化下，生成对羟苯丙酮酸，后者经尿黑酸等中间产物进一步转变成延胡索酸和乙酰乙酸，然后两者分别沿糖和脂质代谢途径进行代谢
苯丙氨酸和酪氨酸是生糖兼生酮氨基酸
尿黑酸分解代谢的酶先天性缺陷
尿黑酸尿症
（二）色氨酸分解代谢可产生丙酮酸和乙酰乙酰CoA
色氨酸的代谢通路
5-羟色胺
一碳单位和多种酸性中间代谢产物
分解可产生丙酮酸和乙酰乙酰CoA
转变成烟酸
五、支链氨基酸的分解有相似的代谢过程
支链氨基酸包括缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸
代谢过程
①通过转氨基作用生成相应的α-酮酸；
②通过氧化脱羧生成相应的脂酰CoA；
③通过β-氧化过程生成不同的中间产物参与三羧酸循环
缬氨酸
琥珀酰CoA
生糖氨基酸
亮氨酸
乙酰CoA和乙酰乙酰CoA
生酮氨基酸
异亮氨酸
琥珀酰CoA和乙酰CoA
生糖兼生酮氨基酸
场所
主要在骨骼肌中进行
综述
氨基酸除了作为合成蛋白质的原料外，还可以转变为神经递质、激素及其他重要的含氮生理活性物质
体内NO是由精氨酸在一氧化氮合酶催化下生成的 书194页表8-3