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氨基酸代谢授课课件氨基酸代谢授课课件第七章第七章 氨基酸代谢氨基酸代谢Metabolism of Amino Acids目的要求：目的要求：1.掌握氨基酸在体内的一般代谢：脱氨基作用及氨的代谢2.掌握一碳单位的概念、载体及生理功能3.熟悉某些特殊氨基酸代谢的意义4.熟悉氮平衡、蛋白质的营养价值及蛋白质的腐败作用5.了解氨基酸的吸收与转运第一节第一节 蛋白质的营养作用蛋白质的营养作用Section 1    Nutritional Function of Protein一一. .体内蛋白质具有多方面的重要功能体内蛋白质具有多方面的重要功能（一）蛋白质维持细胞组织的生长、更新和修补（一）蛋白质维持细胞组织的生长、更新和修补(主要主要)（二）蛋白质参与体内多种重要的生理活动（二）蛋白质参与体内多种重要的生理活动催化（酶）、免疫（抗原及抗体）、运催化（酶）、免疫（抗原及抗体）、运动（肌肉）、物质转运（载体）、凝血（凝动（肌肉）、物质转运（载体）、凝血（凝血系统）、血系统）、代谢调节代谢调节等；等；产生多种生物活性产生多种生物活性物质；参与嘌呤、嘧啶核苷酸的合成物质；参与嘌呤、嘧啶核苷酸的合成。

三）蛋白质可作为能源物质氧化供能（三）蛋白质可作为能源物质氧化供能上述两项功能是糖和脂肪所不能代替的上述两项功能是糖和脂肪所不能代替的二二. .体内蛋白质的代谢状况可用氮平衡描述体内蛋白质的代谢状况可用氮平衡描述（一）（一） 氮平衡氮平衡(nitrogen balance)(nitrogen balance)氮平衡是一种测定机体摄入氮量与排出氮量，氮平衡是一种测定机体摄入氮量与排出氮量，间接反映体内蛋白质代谢状况的实验间接反映体内蛋白质代谢状况的实验氮平衡的意义：氮平衡的意义：可以间接了解体内蛋白质合成与分解代谢的状况可以间接了解体内蛋白质合成与分解代谢的状况氮总平衡：氮总平衡：摄入氮摄入氮 = = 排出氮排出氮（正常成人）（正常成人）氮正平衡：摄入氮氮正平衡：摄入氮 > > 排出氮排出氮（儿童、孕妇等）（儿童、孕妇等）氮负平衡：氮负平衡：摄入氮摄入氮 < < 排出氮排出氮（饥饿、消耗性疾病患者）（饥饿、消耗性疾病患者）最低需要量为最低需要量为3030～～50g/50g/人人/ /日，我国营养学会推荐成人日，我国营养学会推荐成人需要量为需要量为80g/80g/人人/ /日日（三）营养（三）营养必需氨基酸决定必需氨基酸决定蛋白质的营养价值蛋白质的营养价值营养必需氨基酸营养必需氨基酸(nutritionally essential amino acid)指指体体内内需需要要而而又又不不能能自自身身合合成成，，必必须须由由食食物物供供给给的的氨氨基基酸酸，，共共有有8 8种种：：赖赖、、色色、、苯苯丙丙、、蛋、苏、亮、异亮、缬。

蛋、苏、亮、异亮、缬•其余其余1212种氨基酸体内可以合成，称种氨基酸体内可以合成，称非必需氨基酸非必需氨基酸 精氨酸和组氨酸在体内合成量很少精氨酸和组氨酸在体内合成量很少•决定食物蛋白质营养价值高低的因素有：决定食物蛋白质营养价值高低的因素有：① ① 必需氨基酸的数量；必需氨基酸的数量；② ② 必需氨基酸的种类；必需氨基酸的种类；③ ③ 必需氨基酸的比例，即具有与人体需求相必需氨基酸的比例，即具有与人体需求相符的氨基酸组成符的氨基酸组成蛋白质的营养价值蛋白质的营养价值: :食物蛋白质在体内的利用率食物蛋白质在体内的利用率机体合成组织蛋白质时，赖氨酸：色氨酸机体合成组织蛋白质时，赖氨酸：色氨酸=1=1：：1 1 （（Lys）） （（Trp））若摄入若摄入Lys 1 1克，克， Trp 5 5克，则合成蛋白质克，则合成蛋白质2 2克克若摄入若摄入Lys 克，克， Trp 2 2克，则合成蛋白质克，则合成蛋白质3 3克克例如：例如：食物蛋白质的营养互补作用食物蛋白质的营养互补作用 营养价值较低的蛋白质混合食用，其必营养价值较低的蛋白质混合食用，其必需氨基酸可以互相补充而提高营养价值，称为需氨基酸可以互相补充而提高营养价值，称为食物蛋白质的营养互补作用。

食物蛋白质的营养互补作用如大米色多赖少，大豆赖多色少，两者如大米色多赖少，大豆赖多色少，两者混合食用可提高营养价值混合食用可提高营养价值第二节第二节 蛋白质的消化、吸收与腐败蛋白质的消化、吸收与腐败Section 2    Digestion, Absorption and Putrefaction of Proteins一一. .外源性蛋白质消化成氨基酸和寡肽后被外源性蛋白质消化成氨基酸和寡肽后被吸收吸收1.1.蛋白质在胃中被水解成多肽和氨基酸蛋白质在胃中被水解成多肽和氨基酸蛋白质消化的生理意义蛋白质消化的生理意义消除种属特异性和抗原性，防止过敏、毒性反应消除种属特异性和抗原性，防止过敏、毒性反应由大分子转变为小分子，便于吸收由大分子转变为小分子，便于吸收一）蛋白质在胃和肠道被消化成氨基酸和寡肽（一）蛋白质在胃和肠道被消化成氨基酸和寡肽         蛋白质蛋白质氨基酸氨基酸 + + 多肽碎片多肽碎片   胃蛋白酶胃蛋白酶氨基肽酶氨基肽酶内肽酶内肽酶羧基肽酶羧基肽酶氨基酸氨基酸   +氨基酸氨基酸二肽酶二肽酶内肽酶（胰蛋白酶、糜蛋白酶等）内肽酶（胰蛋白酶、糜蛋白酶等）外肽酶（羧基肽酶、氨基肽酶）外肽酶（羧基肽酶、氨基肽酶）胰酶胰酶2.2.蛋白质在小肠被水解成小肽和氨基酸蛋白质在小肠被水解成小肽和氨基酸蛋白水解酶作用示意图蛋白水解酶作用示意图肠液中酶原的激活肠液中酶原的激活胰蛋白酶原胰蛋白酶原 肠激酶肠激酶糜蛋白酶原糜蛋白酶原 羧基肽酶原羧基肽酶原 弹性蛋白酶原弹性蛋白酶原•可保护胰组织免受蛋白酶的自身消化作用。

可保护胰组织免受蛋白酶的自身消化作用•保证酶在其特定的部位和环境发挥催化作用保证酶在其特定的部位和环境发挥催化作用•酶原还可视为酶的贮存形式酶原还可视为酶的贮存形式酶原激活的意义酶原激活的意义胰蛋白酶胰蛋白酶糜蛋白酶糜蛋白酶 羧基肽酶羧基肽酶 弹性蛋白酶弹性蛋白酶胰蛋白酶胰蛋白酶胰蛋白酶胰蛋白酶胰蛋白酶胰蛋白酶•吸收部位：主要在小肠吸收部位：主要在小肠•吸收形式：氨基酸、二肽、寡肽吸收形式：氨基酸、二肽、寡肽•吸收机制：耗能的主动吸收过程吸收机制：耗能的主动吸收过程（二）氨基酸通过主动转运过程被吸收（二）氨基酸通过主动转运过程被吸收（一）氨基酸吸收载体（一）氨基酸吸收载体载载体体蛋蛋白白与与氨氨基基酸酸、、NaNa+ +组组成成三三联联体体，，由由ATPATP供供能能将将氨氨基基酸酸、、NaNa+ +转转入入细细胞胞内内，，NaNa+ +再再由由钠钠泵泵排排出细胞七种转运蛋白七种转运蛋白(transporter)(transporter)中性氨基酸转运蛋白中性氨基酸转运蛋白酸性氨基酸转运蛋白酸性氨基酸转运蛋白碱性氨基酸转运蛋白碱性氨基酸转运蛋白亚氨基酸转运蛋白亚氨基酸转运蛋白ββ氨基酸转运蛋白氨基酸转运蛋白二肽转运蛋白二肽转运蛋白三肽转运蛋白三肽转运蛋白 - -谷氨酰基循环对氨基酸的转运作用谷氨酰基循环对氨基酸的转运作用半胱氨酰甘氨酸半胱氨酰甘氨酸(Cys-Gly)半胱氨酸半胱氨酸甘氨酸甘氨酸肽酶肽酶 -谷氨谷氨 酸环化酸环化 转移酶转移酶氨基酸氨基酸5-氧脯氨酸氧脯氨酸谷氨酸谷氨酸 5-氧脯氧脯氨酸酶氨酸酶ATPADP+Pi -谷氨酰半胱氨酸谷氨酰半胱氨酸 -谷氨酰谷氨酰半胱氨酸半胱氨酸 合成酶合成酶ADP+PiATP谷胱甘肽谷胱甘肽 合成酶合成酶ATPADP+Pi谷胱甘肽谷胱甘肽    GSH细胞外细胞外 γ-γ-谷谷 氨酰氨酰 基转基转 移酶移酶细胞膜细胞膜细胞内细胞内氨基酸氨基酸COOHCHNH2CH2CH2CONHCHCOOHR -谷氨酰谷氨酰氨基酸氨基酸二、蛋白质在肠道发生腐败作用二、蛋白质在肠道发生腐败作用蛋白质的腐败作用蛋白质的腐败作用(putrefaction)(putrefaction)概念：肠道细菌对食物中未被消化的蛋白质及未概念：肠道细菌对食物中未被消化的蛋白质及未被吸收的消化产物进行分解代谢的过程。

被吸收的消化产物进行分解代谢的过程一）肠道细菌通过脱羧基作用产生胺类（一）肠道细菌通过脱羧基作用产生胺类蛋白质蛋白质  氨基酸氨基酸胺类胺类蛋白酶蛋白酶  脱羧基作用脱羧基作用 组氨酸组氨酸组胺组胺 苯丙氨酸苯丙氨酸苯乙胺苯乙胺 色氨酸色氨酸 色胺色胺 酪氨酸酪氨酸酪胺酪胺羟酪胺羟酪胺苯乙醇胺苯乙醇胺假神经递质假神经递质氨的生成氨的生成未被吸收的氨基酸未被吸收的氨基酸渗入肠道的尿素渗入肠道的尿素氨氨肠道细菌肠道细菌脱氨基作用脱氨基作用尿素酶尿素酶降低肠道降低肠道pHpH，， NHNH3 3转变为转变为NHNH4 4+ +以胺盐形式排出可减以胺盐形式排出可减少氨的吸收，这是酸性灌肠的依据少氨的吸收，这是酸性灌肠的依据二）（二）肠道细菌通过脱氨基或尿素酶的作用肠道细菌通过脱氨基或尿素酶的作用产生氨产生氨（三）（三）腐败作用产生其它有害物质腐败作用产生其它有害物质酪氨酸酪氨酸 苯酚苯酚半胱氨酸半胱氨酸 硫化氢硫化氢 色氨酸色氨酸 吲哚吲哚Ø正常情况下，上述有害物质大部分随粪便排正常情况下，上述有害物质大部分随粪便排出，只有小部分被吸收，经肝的代谢转变而出，只有小部分被吸收，经肝的代谢转变而解毒，故不会发生中毒现象。

解毒，故不会发生中毒现象第三节第三节氨基酸的一般代谢氨基酸的一般代谢Section 3    General Metabolism of Amino Acids一一. .体内蛋白质分解生成氨基酸体内蛋白质分解生成氨基酸蛋白质处于不断分解与合成的动态平衡蛋白质处于不断分解与合成的动态平衡Ø成人体内的蛋白质每天约有成人体内的蛋白质每天约有1%~2%被降解，被降解，主要是肌肉蛋白质主要是肌肉蛋白质Ø蛋白质降解产生的氨基酸，大约蛋白质降解产生的氨基酸，大约70%~80%被被重新利用合成新的蛋白质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（一）蛋白质以不同的速率进行降解蛋白质的半寿期蛋白质的半寿期(half-life)      蛋白质降低其原浓度一半所需要的时间，用蛋白质降低其原浓度一半所需要的时间，用t1/2表示表示     如血浆蛋白质如血浆蛋白质t1/2为为10天，肝脏蛋白质天，肝脏蛋白质t1/2为为1—8天结缔组织蛋白质天结缔组织蛋白质t1/2为为180天 食物蛋白经消化吸收的氨基酸（外源性氨基食物蛋白经消化吸收的氨基酸（外源性氨基酸）与体内组织蛋白降解产生的氨基酸（内源性酸）与体内组织蛋白降解产生的氨基酸（内源性氨基酸）混在一起，分布于体内各处参与代谢，氨基酸）混在一起，分布于体内各处参与代谢，称为氨基酸代谢库称为氨基酸代谢库(metabolic pool)。

二、外源性氨基酸与内源性氨基酸组成二、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合成合成分解分解嘌嘌呤呤、、嘧嘧啶啶、、肌肌酸酸等含氮等含氮 化合物化合物代谢转变代谢转变胺类胺类 + CO2脱羧基作用脱羧基作用脱脱氨氨基基作用作用消化吸收消化吸收其它含氮物质其它含氮物质非必需氨基酸非必需氨基酸NH3CO2+H2O糖或脂类糖或脂类α-酮酸酮酸谷氨酰胺谷氨酰胺尿素尿素食物食物蛋白蛋白质质组织组织蛋白蛋白质质血液血液氨基氨基酸酸组织组织氨基氨基酸酸氨氨基基酸酸代代谢谢库库体内氨基酸代谢概况体内氨基酸代谢概况氨基酸代谢库的来源与去路氨基酸代谢库的来源与去路脱氨基作用：脱氨基作用：     氨基酸脱去氨基生成相应氨基酸脱去氨基生成相应α-α-酮酸的过程酮酸的过程脱氨基脱氨基方式方式: :氧化脱氨基氧化脱氨基转氨基作用转氨基作用联合脱氨基联合脱氨基非氧化脱氨基非氧化脱氨基 转氨基和氧化脱氨基偶联转氨基和氧化脱氨基偶联转氨基和嘌呤核苷酸循环偶联转氨基和嘌呤核苷酸循环偶联三、联合脱氨基作用是体内主要的脱氨基途径三、联合脱氨基作用是体内主要的脱氨基途径（一）氨基酸通过转氨基作用脱去氨基（一）氨基酸通过转氨基作用脱去氨基n转氨基作用转氨基作用(transamination)1 1、转氨基作用由转氨酶催化完成、转氨基作用由转氨酶催化完成在转氨酶在转氨酶(transaminase)的作用下，某一氨的作用下，某一氨基酸去掉基酸去掉α-氨基生成相应的氨基生成相应的α-α-酮酸，而另一种酮酸，而另一种α-酮酸得到此氨基生成相应的氨基酸的过程。

酮酸得到此氨基生成相应的氨基酸的过程 除赖氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸外，除赖氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸外， 大多数氨基酸大多数氨基酸可参与转氨基作用可参与转氨基作用重要的转氨酶重要的转氨酶ALT：丙氨酸氨基转移酶（谷丙转氨酶，：丙氨酸氨基转移酶（谷丙转氨酶，GPT））AST：天冬氨酸氨基转移酶（谷草转氨酶，：天冬氨酸氨基转移酶（谷草转氨酶，GOT））CHCH3 3CH NHCH NH2 2COOHCOOH＋＋COOHCOOHC=OC=OCHCH2 2CHCH2 2COOHCOOH丙氨丙氨酸酸a a－酮戊二酸－酮戊二酸CHCH3 3C=OC=OCOOHCOOH丙酮酸丙酮酸＋＋COOHCOOHCHNHCHNH2 2CHCH2 2CHCH2 2COOHCOOH谷氨酸谷氨酸GTPGTP（（ALTALT））B6COOHCOOHCHNHCHNH2 2CHCH2 2COOHCOOH＋＋COOHCOOHC=OC=OCHCH2 2CHCH2 2COOHCOOH －酮戊二酸－酮戊二酸天冬氨酸天冬氨酸COOHCOOHC=OC=OCHCH2 2COOHCOOH＋＋COOHCOOHCHNHCHNH2 2CHCH2 2CHCH2 2COOHCOOH谷氨酸谷氨酸草酰乙酸草酰乙酸GOTGOT（（ASTAST））B6     正常人各组织正常人各组织GOT(AST)GOT(AST)及及GPT(ALT)GPT(ALT)活性活性 ( (单位单位/ /克湿组织克湿组织) ) 血清转氨酶活性，可反映细胞膜的通透性，血清转氨酶活性，可反映细胞膜的通透性，临床上可作为疾病诊断和预后的指标之一。

临床上可作为疾病诊断和预后的指标之一ALTALT在肝中活性较高，肝病时，血清在肝中活性较高，肝病时，血清ALT↑↑ALT↑↑ASTAST在心中活性较高，心肌疾患时，血清在心中活性较高，心肌疾患时，血清AST↑↑AST↑↑分子重排分子重排-H2O+H2O-H2O+H2O氨基酸氨基酸磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛Schiff碱碱Schiff碱异构体碱异构体磷酸吡哆胺磷酸吡哆胺αα- -酮酸酮酸2 2、各种转氨酶都具有相同的辅酶和作用机制、各种转氨酶都具有相同的辅酶和作用机制转氨酶转氨酶(transaminase) 以磷酸吡哆醛以磷酸吡哆醛(胺胺)为辅酶为辅酶转氨基作用不仅是体内多数氨基酸脱氨转氨基作用不仅是体内多数氨基酸脱氨基的重要方式，也是机体合成非必需氨基酸基的重要方式，也是机体合成非必需氨基酸的重要途径的重要途径•通过此种方式并未产生游离的氨通过此种方式并未产生游离的氨转氨基作用的生理意义转氨基作用的生理意义NH3•存在于肝、脑、肾中存在于肝、脑、肾中•辅酶为辅酶为 NADNAD+ + 或或NADPNADP+ +•GTPGTP、、ATPATP为其抑制剂为其抑制剂•GDPGDP、、ADPADP为其激活剂为其激活剂催化酶：催化酶： L-L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶+H2O−H2ONAD(P)+NAD(P)H+H+酶酶L-谷氨酸谷氨酸                   亚谷氨酸亚谷氨酸             α-酮戊二酸酮戊二酸（二）（二）L-L-谷氨酸通过谷氨酸通过L-L-谷氨酸脱氢酶催化脱去氨基谷氨酸脱氢酶催化脱去氨基氨基酸氨基酸     谷氨酸谷氨酸      α-酮酸酮酸  αα- -酮戊二酸酮戊二酸   H2O+NAD+转氨酶转氨酶 NH3+NADH+H+L-L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶  •此种方式既是此种方式既是氨基酸脱氨基的主要方式氨基酸脱氨基的主要方式，也是，也是体内合成非必需氨基酸的主要方式体内合成非必需氨基酸的主要方式。

•主要在肝、肾组织进行主要在肝、肾组织进行联合脱氨基作用：联合脱氨基作用： 两种脱氨基方式的联合作用，使氨基酸脱下两种脱氨基方式的联合作用，使氨基酸脱下α-α-氨基生成氨基生成α-α-酮酸的过程酮酸的过程称为联合脱氨基作用称为联合脱氨基作用定义定义骨骼肌和心肌中的一种特殊的联合脱氨基作用方式骨骼肌和心肌中的一种特殊的联合脱氨基作用方式（三）（三）氨基酸通过嘌呤核苷酸循环脱去氨基氨基酸通过嘌呤核苷酸循环脱去氨基（四）氨基酸通过氨基酸氧化酶脱去氨基（四）氨基酸通过氨基酸氧化酶脱去氨基四、氨基酸碳链骨架可进行转换或分解四、氨基酸碳链骨架可进行转换或分解　　氨基酸脱氨基后生成的　　氨基酸脱氨基后生成的 -酮酸酮酸( -keto acid））主要有三条代谢去路主要有三条代谢去路一）（一）α-α-酮酸可彻底氧化分解并提供能量酮酸可彻底氧化分解并提供能量（二）（二）α-α-酮酸经氨基化生成营养非必需氨基酸酮酸经氨基化生成营养非必需氨基酸（三）（三）α-α-酮酸可转变成糖及脂类化合物酮酸可转变成糖及脂类化合物第四节第四节 氨的代谢氨的代谢Section 4    Metabolism of Ammonia•氨是机体正常代谢产物，具有毒性。

氨是机体正常代谢产物，具有毒性•体内的氨主要在肝合成尿素体内的氨主要在肝合成尿素(urea)(urea)而解毒•正常人血氨浓度一般不超过正常人血氨浓度一般不超过 氨基酸在肠道细菌作用下产生的氨氨基酸在肠道细菌作用下产生的氨尿素经肠道细菌尿素酶水解产生的氨尿素经肠道细菌尿素酶水解产生的氨 谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酸谷氨酸 + NH+ NH3 3谷氨酰胺酶谷氨酰胺酶 NH NH3 3比比NHNH4 4+ +易吸收，故肠道氨的吸收受到肠道易吸收，故肠道氨的吸收受到肠道PHPH值值的影响的影响 （酸性）（酸性）NHNH3 3+H+H+ + NH NH4 4+ +（碱性）（碱性）临床上对高血氨（肝肾功能严重障碍）的病人采用弱临床上对高血氨（肝肾功能严重障碍）的病人采用弱酸性透析液进行结肠透析，禁止用碱性肥皂水灌肠酸性透析液进行结肠透析，禁止用碱性肥皂水灌肠一、体内有毒性的氨有三个重要来源一、体内有毒性的氨有三个重要来源（一）氨基酸脱氨基作用和胺类分解均可产生氨（一）氨基酸脱氨基作用和胺类分解均可产生氨（二）肠道细菌（二）肠道细菌腐败作用产生氨腐败作用产生氨（三）肾小管上皮细胞分泌的氨主要来自谷氨酰胺（三）肾小管上皮细胞分泌的氨主要来自谷氨酰胺丙丙氨氨酸酸葡葡萄萄糖糖 肌肉肌肉蛋白质蛋白质氨基酸氨基酸NH3谷氨酸谷氨酸α-α-酮戊酮戊 二酸二酸丙酮酸丙酮酸糖糖酵酵解解途途径径肌肉肌肉丙丙氨氨酸酸血液血液丙氨酸丙氨酸葡萄糖葡萄糖α-α-酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸丙酮酸丙酮酸NH3尿素尿素尿素循环尿素循环糖糖异异生生肝肝葡葡萄萄糖糖生生理理意意义义① ① 肌肉中氨以无毒的丙肌肉中氨以无毒的丙氨酸形式运输到肝。

氨酸形式运输到肝② ② 肝为肌肉提供葡萄糖肝为肌肉提供葡萄糖二、氨在血液中以丙氨酸及谷氨酰胺的形式转运二、氨在血液中以丙氨酸及谷氨酰胺的形式转运（一）通过丙氨酸（一）通过丙氨酸- -葡萄糖循环葡萄糖循环, ,氨从肌肉运往肝氨从肌肉运往肝•反应过程反应过程 谷氨酸谷氨酸 + NH+ NH3 3谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺合成酶ATPATPADP+PiADP+Pi谷氨酰胺酶谷氨酰胺酶在脑、肌肉合成谷氨酰胺，运输到肝和肾后在脑、肌肉合成谷氨酰胺，运输到肝和肾后再分解为氨和谷氨酸，从而进行解毒临床上可再分解为氨和谷氨酸，从而进行解毒临床上可用谷氨酸盐治疗氨中毒病人用谷氨酸盐治疗氨中毒病人, ,以降低氨的浓度以降低氨的浓度•生理意义生理意义谷氨酰胺是氨的解毒产物，也是氨的储谷氨酰胺是氨的解毒产物，也是氨的储存及运输形式存及运输形式 ( (肝外组织肝外组织) )( (肝脏肝脏) )（二）通过谷氨酰胺（二）通过谷氨酰胺, ,氨从脑和肌肉等组织运往肝或肾氨从脑和肌肉等组织运往肝或肾 尿尿素素生生成成的的过过程程由由Hans Hans Krebs Krebs 和和 Kurt Kurt Henseleit Henseleit 提提出出，，称称为为鸟鸟氨氨 酸酸 循循 环环 (orinithine (orinithine cycle)cycle)，，又又称称尿尿素素循循环环(urea (urea cycle)cycle)或或 Krebs- Krebs- HenseleitHenseleit循环。

循环一）（一）KrebsKrebs提出尿素是通过鸟氨酸循环合成的学说提出尿素是通过鸟氨酸循环合成的学说（二）肝中鸟氨酸循环合成尿素的详细步骤（二）肝中鸟氨酸循环合成尿素的详细步骤生成部位：主要在肝细胞的线粒体及胞液中生成部位：主要在肝细胞的线粒体及胞液中 此反应由氨基甲酰磷酸合成酶此反应由氨基甲酰磷酸合成酶ⅠⅠ（（carbamoyl phosphate synthetase -ⅠⅠ ,CPS-ⅠⅠ））催化，该催化，该酶需酶需N-N-乙酰谷氨酸（乙酰谷氨酸（AGAAGA）作为变构激活剂作为变构激活剂反反应消耗应消耗2 2分子分子ATPATP，，反应不可逆反应不可逆NH3 + CO2 H2O+ 2ATP2ADP + Pi氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶ⅠⅠAGA，，Mg2+NH2O ~ PO32-CO氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸1 1、、 NHNH3 3、、COCO2 2和和ATPATP缩合生成氨基甲酰磷酸缩合生成氨基甲酰磷酸Ø反应粒体中进行反应粒体中进行 由鸟氨酸氨基甲酰转移酶（由鸟氨酸氨基甲酰转移酶（ornithine ornithine carbamoyl trans-ferase, OCTcarbamoyl trans-ferase, OCT）催化，将氨甲）催化，将氨甲酰基转移到鸟氨酸的酰基转移到鸟氨酸的 - -氨基上，生成瓜氨酸。

氨基上，生成瓜氨酸2．．氨基甲酰磷酸与鸟氨酸反应生成瓜氨酸氨基甲酰磷酸与鸟氨酸反应生成瓜氨酸（反（反应粒体中进行）：应粒体中进行）：NH2O ~ PO32-CO(CH2)3NH2H2N-CHCOOHCO(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2+ H3PO4+氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸鸟氨酸鸟氨酸瓜氨酸瓜氨酸鸟氨酸氨基鸟氨酸氨基甲酰转移酶甲酰转移酶 转运至胞液的瓜氨酸在精氨酸代琥珀酸合成转运至胞液的瓜氨酸在精氨酸代琥珀酸合成酶酶(argininosuccinate synthetase)(argininosuccinate synthetase)催化下，消催化下，消耗能量合成精氨酸代琥珀酸耗能量合成精氨酸代琥珀酸 3 3．．瓜氨酸与天冬氨酸反应生成精氨酸代琥珀酸瓜氨酸与天冬氨酸反应生成精氨酸代琥珀酸（反应在胞液中进行）（反应在胞液中进行）CO(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2精氨酸代琥珀精氨酸代琥珀酸合成酶酸合成酶ATPAMP + PPi + H2OCH2- CHCOOHCOOHH2NCH2- CHCOOHCOOHCN(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2+瓜氨酸瓜氨酸天冬氨酸天冬氨酸精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸（限速酶）（限速酶） 在胞液中由精氨酸代琥珀酸裂解酶在胞液中由精氨酸代琥珀酸裂解酶(arginino-succinate lyase)(arginino-succinate lyase)催化，将精氨酸代催化，将精氨酸代琥珀酸裂解生成精氨酸和延胡索酸。

琥珀酸裂解生成精氨酸和延胡索酸 精氨酸代琥精氨酸代琥珀酸裂解酶珀酸裂解酶CH2- CHCOOHCOOHCN(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸CHCH COOHCOOH+CNH(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2精氨酸精氨酸延胡索酸延胡索酸4 4、精氨酸代琥珀酸裂解生成精氨酸和延胡索酸、精氨酸代琥珀酸裂解生成精氨酸和延胡索酸      在胞液中由精氨酸酶催化，精氨酸水解生成在胞液中由精氨酸酶催化，精氨酸水解生成尿素尿素(urea)(urea)和鸟氨酸和鸟氨酸(ornithine)(ornithine)鸟氨酸可再鸟氨酸可再转运入线粒体继续进行循环反应转运入线粒体继续进行循环反应CH2)3NH2H2N-CHCOOHCNH(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2精氨酸精氨酸- NH2H2N -OC+鸟氨酸鸟氨酸尿素尿素精氨酸酶精氨酸酶H2O5 5、精氨酸水解释放尿素并再生成鸟氨酸、精氨酸水解释放尿素并再生成鸟氨酸胞液胞液线粒体线粒体2ATP+CO2+NH3+H2O氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸①① 2ADP+Pi瓜氨酸瓜氨酸精氨酸代精氨酸代琥珀酸琥珀酸③③ATP+AspAMP+PPiNH3 草酰乙酸草酰乙酸苹果酸苹果酸  鸟氨酸鸟氨酸②②瓜氨酸瓜氨酸Pi延胡索酸延胡索酸精氨酸精氨酸④④尿素尿素鸟氨酸鸟氨酸H2O⑤⑤尿素合成的鸟氨酸循环尿素合成的鸟氨酸循环尿素合成的特点：尿素合成的特点：1.1.原料：原料：2 2 分子氨，一个来自于游离氨，另一分子氨，一个来自于游离氨，另一个来自天冬氨酸。

个来自天冬氨酸5.5.生理意义：生理意义：解毒尿素是人和其它哺乳动物体尿素是人和其它哺乳动物体内氨基酸（蛋白质）分解代谢的终产物内氨基酸（蛋白质）分解代谢的终产物4.4.限速酶：限速酶：精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸合成酶3.耗能：耗能：3 个个ATP（（4 个高能磷酸键）个高能磷酸键）2.过程：先粒体中，后在胞液中进行过程：先粒体中，后在胞液中进行血氨浓度升高称高氨血症血氨浓度升高称高氨血症 ( hyperammonemia) ( hyperammonemia) ，，常见于肝功能严重损伤，尿素合成酶的遗传缺陷也常见于肝功能严重损伤，尿素合成酶的遗传缺陷也可导致高氨血症可导致高氨血症•高氨血症时可引起脑功能障碍，称高氨血症时可引起脑功能障碍，称氨中毒氨中毒(ammonia poisoning)(ammonia poisoning)四）尿素合成障碍可引起高血氨症与氨中毒（四）尿素合成障碍可引起高血氨症与氨中毒TAC ↓ ↓脑脑供供能能不不足足α-α-酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺NH3NH3 脑内脑内 α-α-酮戊二酸酮戊二酸↓↓氨中毒的可能机制氨中毒的可能机制第五节第五节 个别氨基酸的代谢个别氨基酸的代谢Section 5    Metabolism of Individual Amino Acids 由氨基酸脱羧酶由氨基酸脱羧酶(decarboxyase)(decarboxyase)催化，辅催化，辅酶为磷酸吡哆醛，产物为酶为磷酸吡哆醛，产物为COCO2 2和胺。

和胺 氨基酸脱羧酶氨基酸脱羧酶R-CH(NHR-CH(NH2 2)COOH )COOH R-R-CHCH2 2NHNH2 2 + CO + CO2 2  ( (磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛) ) 所产生的胺可由所产生的胺可由所产生的胺可由所产生的胺可由胺氧化酶胺氧化酶胺氧化酶胺氧化酶氧化为醛、酸氧化为醛、酸氧化为醛、酸氧化为醛、酸 酸可由尿液排出，也可再氧化为酸可由尿液排出，也可再氧化为酸可由尿液排出，也可再氧化为酸可由尿液排出，也可再氧化为COCOCOCO2 2 2 2和水一、氨基酸的脱羧基作用产生特殊的胺类化合物一、氨基酸的脱羧基作用产生特殊的胺类化合物 - -氨基丁酸（氨基丁酸（gamma-aminobutyric acid, gamma-aminobutyric acid, GABAGABA）） GABAGABA在脑中含量很高，是抑制性神经递质，可抑在脑中含量很高，是抑制性神经递质，可抑制制中枢神经系统。

故临床上治疗小儿惊厥、孕妇呕中枢神经系统故临床上治疗小儿惊厥、孕妇呕吐吐等患者时会给予维生素等患者时会给予维生素B6B6作为辅助治疗作为辅助治疗L-L-谷氨酸脱羧酶谷氨酸脱羧酶CO2(CH2)2COOH- NH2CH2COOHCOOH- NH2(CH2)2CH谷氨酸谷氨酸 -氨基丁酸氨基丁酸( (在脑及肾中活性很高在脑及肾中活性很高) )（一）谷氨酸经谷氨酸脱羧酶催化生成（一）谷氨酸经谷氨酸脱羧酶催化生成γ-γ-氨基丁酸氨基丁酸（二）组氨酸经组氨酸脱羧酶催化生成组胺（二）组氨酸经组氨酸脱羧酶催化生成组胺组胺组胺 (histamine)L-L-组氨酸组氨酸组胺组胺组氨酸脱羧酶组氨酸脱羧酶CO2 组胺是强烈的血管舒张剂，可增加毛细血组胺是强烈的血管舒张剂，可增加毛细血管的通透性，还可刺激胃蛋白酶及胃酸的分泌管的通透性，还可刺激胃蛋白酶及胃酸的分泌组胺的释放与过敏反应和应激反应有关组胺的释放与过敏反应和应激反应有关色氨酸色氨酸5-5-羟色羟色氨酸氨酸色氨酸羟化酶色氨酸羟化酶5-5-羟色胺羟色胺5-5-羟色氨酸脱羧酶羟色氨酸脱羧酶CO2•5-HT5-HT在脑内作为神经递质，起抑制作用；在在脑内作为神经递质，起抑制作用；在外周组织有收缩血管的作用。

外周组织有收缩血管的作用5-5-羟色胺羟色胺5-5-羟吲哚乙酸羟吲哚乙酸类癌患者尿中类癌患者尿中5-羟吲哚乙酸排出量明显升高羟吲哚乙酸排出量明显升高（三）色氨酸经（三）色氨酸经5-5-羟色胺酸生成羟色胺酸生成5-5-羟色胺羟色胺 (5-(5-hydroxytryptamine, 5-HT)hydroxytryptamine, 5-HT) 鸟氨酸鸟氨酸腐胺腐胺 S-S-腺苷甲硫氨酸腺苷甲硫氨酸 (SAM )(SAM )脱羧基脱羧基SAMSAM 鸟氨酸脱羧酶鸟氨酸脱羧酶COCO2 2SAMSAM脱羧酶脱羧酶COCO2 2精脒精脒 (spermidine)(spermidine)丙丙胺胺转转移移酶酶5'-5'-甲基甲基- -硫硫- -腺苷腺苷丙胺转移酶丙胺转移酶 精胺精胺 (spermine)(spermine) 多胺是调节细胞生长的重要物质在生长旺盛的多胺是调节细胞生长的重要物质在生长旺盛的组织（如胚胎、再生肝、肿瘤组织）含量较高，其组织（如胚胎、再生肝、肿瘤组织）含量较高，其限限速速酶酶鸟鸟氨氨酸酸脱脱羧羧酶酶活活性性较较强强。

临临床床上上测测定定肿肿瘤瘤患患者血、尿中多胺含量作为观察病情的指标之一者血、尿中多胺含量作为观察病情的指标之一四）某些氨基酸的脱羧基作用可产生多胺类物质（四）某些氨基酸的脱羧基作用可产生多胺类物质•定义定义概述概述某些氨基酸代谢过程中产生的只含一个碳原子某些氨基酸代谢过程中产生的只含一个碳原子的的有机有机基团，称为基团，称为一碳单位一碳单位(one carbon unit)(one carbon unit)这些基团通常由其载体携带参加代谢反应这些基团通常由其载体携带参加代谢反应 •种类种类甲基甲基 (methyl)(methyl)-CH3甲烯基甲烯基 (methylene)(methylene)-CH2-甲炔基甲炔基 (methenyl)(methenyl)-CH=甲酰基甲酰基 (formyl)(formyl)-CHO亚胺甲基亚胺甲基 (formimino)(formimino)-CH=NH二、某些氨基酸在分解代谢中产生一碳单位二、某些氨基酸在分解代谢中产生一碳单位FFH2FH4FH2还原酶还原酶FH2还原酶还原酶NADPH+H+NADP+NADPH+H+NADP+FH4的生成的生成一碳单位通常是结合在一碳单位通常是结合在FH4FH4分子的分子的N N5 5、、N N1010位上位上（一）四氢叶酸作为一碳单位的运载体参与一碳单位代谢（一）四氢叶酸作为一碳单位的运载体参与一碳单位代谢丝氨酸丝氨酸 N5, N10—CH2—FH4甘氨酸甘氨酸 N5, N10—CH2—FH4组氨酸组氨酸 N5—CH=NH—FH4色氨酸色氨酸 N10—CHO—FH4（二）由氨基酸产生的一碳单位可相互转变（二）由氨基酸产生的一碳单位可相互转变n一碳单位主要来源于丝氨酸、甘氨酸、组氨酸一碳单位主要来源于丝氨酸、甘氨酸、组氨酸及色胺酸的分解代谢及色胺酸的分解代谢1.1.作为合成嘌呤和嘧啶的原料作为合成嘌呤和嘧啶的原料2. 将氨基酸代谢和核酸代谢密切联系起来将氨基酸代谢和核酸代谢密切联系起来u 氨甲喋呤（氨甲喋呤（MTXMTX）是叶酸的类似物，可抑）是叶酸的类似物，可抑制制FH2FH2还原酶，阻止还原酶，阻止FH4FH4生成。

生成u 甲氧苄氨嘧啶（甲氧苄氨嘧啶（TMPTMP）是二氢叶酸类似物，）是二氢叶酸类似物，可抑制可抑制FH2FH2还原酶活性，阻止还原酶活性，阻止FH4FH4生成TMPTMP与磺与磺胺药合用可以增强药效，称为磺胺增效剂胺药合用可以增强药效，称为磺胺增效剂三）一碳单位的主要功能是参与嘌呤、嘧啶的合成（三）一碳单位的主要功能是参与嘌呤、嘧啶的合成 - -腺苷蛋氨酸（腺苷蛋氨酸（ -adenosyl methionie, SAM-adenosyl methionie, SAM），），SAMSAM称为活性甲硫氨酸，是体内最重要的甲基直接供体称为活性甲硫氨酸，是体内最重要的甲基直接供体腺苷转移酶腺苷转移酶PPi+Pi+甲硫氨酸甲硫氨酸ATPS S—腺苷甲硫氨酸腺苷甲硫氨酸三、含硫氨基酸的代谢是相互联系的三、含硫氨基酸的代谢是相互联系的（一）甲硫氨酸参与甲基转移（一）甲硫氨酸参与甲基转移1 1、甲硫氨酸转甲基作用与甲硫氨酸循环有关、甲硫氨酸转甲基作用与甲硫氨酸循环有关甲硫氨酸循环甲硫氨酸循环甲硫氨酸甲硫氨酸SAMSAM蛋氨酰腺苷转移酶蛋氨酰腺苷转移酶ATPATPPPi + PiPPi + PiFHFH4 4N N5 5-CH-CH3 3 FH FH4 4甲硫氨酸合成酶甲硫氨酸合成酶（（Vit BVit B1212））甲基受体甲基受体甲基转移酶甲基转移酶甲基受体甲基受体-CH-CH3 3S-S-腺苷同型半胱氨酸腺苷同型半胱氨酸同型半胱氨酸同型半胱氨酸S-S-腺苷同型腺苷同型半胱氨酸裂解酶半胱氨酸裂解酶H H2 2O O腺苷腺苷uN5-CH3-FH4供给甲基合成甲硫氨酸，然后通过此循环的SAM提供甲基u若Vit B12缺乏，则甲硫氨酸不能合成，FH4亦不能再生，核酸合成障碍。

含硫氨基酸分解可产生硫酸根，半胱氨酸含硫氨基酸分解可产生硫酸根，半胱氨酸是主要来源是主要来源SO42-+  ATPAMP - SO3-( (腺苷腺苷-5-5´- -磷酰硫酸磷酰硫酸) )3'-PO3H2-AMP-SO3-（（3 3´- -磷酸腺苷磷酸腺苷-5-5´- -磷酰硫酸，磷酰硫酸，PAPSPAPS））•PAPSPAPS为活性硫酸，为活性硫酸，是体内硫酸基的供体是体内硫酸基的供体芳香族氨基酸芳香族氨基酸 苯丙氨酸苯丙氨酸 酪氨酸酪氨酸 色氨酸色氨酸四、芳香族氨基酸代谢可产生神经递质四、芳香族氨基酸代谢可产生神经递质。