含硫氨基酸代谢

含硫氨基酸包括甲硫氨酸、半胱氨酸和胱氨酸，它们的代谢是相互联系的。甲硫氨酸是营养必需氨基酸，可以转变为半胱氨酸和胱氨酸，而且半胱氨酸和胱氨酸可以互相转变。

（一）甲硫氨酸代谢

1．甲硫氨酸循环与转甲基作用 甲硫氨酸转甲基作用与甲硫氨酸循环（methionine cycle）有关（图6－11）。甲硫氨酸循环的步骤如下。

（1）甲硫氨酸在腺苷转移酶（adenosyl transferase）的催化下与ATP反应，生成S－腺苷甲硫氨酸（S－adenosyl methionine，SAM）。SAM中的甲基称为活性甲基，SAM称为活性甲硫氨酸，是体内甲基的直接供体。

图6－11 甲硫氨酸循环

（2）SAM经甲基转移酶（methyl transferase）催化，将甲基转移至另一种物质，使其甲基化（methylation），而SAM去甲基后生成S－腺苷同型半胱氨酸。

（3）S－腺苷同型半胱氨酸脱去腺苷生成同型半胱氨酸（homocysteine）。

（4）在N5－甲基四氢叶酸转甲基酶的催化下，同型半胱氨酸接受N5—CH3—FH4上的甲基，重新生成甲硫氨酸。

同型半胱氨酸接受N5—CH3—FH4提供的甲基，生成甲硫氨酸。甲硫氨酸循环的中间产物SAM为体内广泛的甲基化反应提供甲基，因此N5—CH3—FH4是体内甲基的间接供体。

N5—CH3—FH4不能转变为其他一碳单位，只能经N5－甲基四氢叶酸转甲基酶催化释放出FH4。维生素B12是N5－甲基四氢叶酸转甲基酶的辅酶，是甲基的直接传递者。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，而且由于结合了甲基的FH4不能游离出来，导致组织中FH4含量下降。FH4不足使一碳单位转运受阻，核酸合成障碍，影响细胞分裂。因此，维生素B12不足时可引起巨幼红细胞性贫血，同时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的危险因素。

2．甲硫氨酸为肌酸合成提供甲基 肌酸的骨架为甘氨酸，脒基来源于精氨酸，甲基来源于SAM。肝是合成肌酸的主要器官。肌酸（creatine）和磷酸肌酸是能量储存与利用的重要化合物。磷酸肌酸在心肌、骨骼肌及脑组织中含量丰富。ATP充足时，在肌酸激酶（creatine kinase，CK）催化下将其末端磷酸转移给肌酸，生成磷酸肌酸。ATP耗竭时，磷酸肌酸又能将高能磷酸基团转移给ADP，补充ATP的不足。肌酸激酶有3种同工酶，分布于不同组织中，可作为临床辅助诊断的指标之一（见第三章 酶）。

肌酸和磷酸肌酸在肌肉中通过非酶促反应生成肌酐（creatinine）（图6－12），并随尿排出。正常人每日尿中肌酐的排出量恒定。肾功能障碍时肌酐排出受阻，血浆肌酐浓度升高，因此测定血中肌酐浓度可辅助诊断肾功能不全。

图6－12 肌酸代谢

（二）半胱氨酸代谢

1．半胱氨酸与胱氨酸可以互变

（1）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。

（2）有氧时，2分子半胱氨酸易受Fe2＋、Cu2＋氧化，脱氢形成二硫键，两个半胱氨酸残基间所形成的二硫键对于维持蛋白质空间构象的稳定性具有重要作用。

（3）体内许多重要的酶有巯基酶之称，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。有些毒物，如芥子气、重金属盐等，能与酶分子中的巯基结合而抑制酶活性。还原型谷胱甘肽能保护酶分子上的巯基。

2．甲硫氨酸转变成半胱氨酸 甲硫氨酸经甲硫氨酸循环生成同型半胱氨酸，再与丝氨酸缩合形成胱硫醚（cystathionine），胱硫醚水解则释放出半胱氨酸，同时产生氨和α－丁酮酸，α－丁酮酸可进一步氧化降解（图6－13）。此反应不可逆，因此不能由半胱氨酸转变为同型半胱氨酸，乃至甲硫氨酸。

图6－13 甲硫氨酸生成半胱氨酸

3．半胱氨酸的分解代谢 半胱氨酸有多种分解途径。半胱氨酸的一种代谢产物是牛磺酸，通过脱羧作用生成。半胱氨酸的主要代谢途径是分子中的巯基氧化生成半胱亚磺酸，然后脱去氨基和亚磺酸基，最后生成丙酮酸和亚硫酸。亚硫酸可氧化生成硫酸。半胱氨酸也可直接脱去巯基和氨基，生成丙酮酸、氨和H2S，H2S再经氧化生成硫酸。

4．半胱氨酸生成活性硫酸根 体内的硫酸根主要来源于半胱氨酸，其中一部分以无机盐的形式随尿排出；另一部分与ATP结合，生成活性硫酸根，即3′－磷酸腺苷－5′－磷酸硫酸（3′－phospho－adenosine－5′－phospho－sulfate，PAPS）。

PAPS化学性质活泼，可提供硫酸根使某些物质生成硫酸酯，在肝生物转化中具有重要作用。例如类固醇激素形成硫酸酯而被灭活，一些外源性酚类化合物形成硫酸酯而排出体外。此外，硫酸角质素及硫酸软骨素等分子中的硫酸基也需由PAPS提供。