氨基酸的一般代谢

（一）氨基酸的脱氨基作用

氨基酸分解代谢的主要途径是脱氨基作用，这种作用在体内大多数组织中均可进行，主要方式有氧化脱氨基作用、转氨基作用、联合脱氨基作用，其中以联合脱氨基作用最为重要。

1．氧化脱氨基作用　在酶的催化下，氨基酸经氧化脱去氨基的过程，称为氧化脱氨基作用。反应分两步进行，首先氨基酸在酶作用下脱氢生成亚氨基酸，然后亚氨基酸再水解生成α-酮酸和氨。这一反应是可逆的，其逆过程称为还原氨基化作用，是体内α-酮酸生成非必需氨基酸的方式之一。

体内存在多种催化氨基酸氧化脱氨基的酶，其中最重要的是L-谷氨酸脱氢酶。L-谷氨酸脱氢酶广泛存在于人体的大多数组织如肝、肾、脑等，活性强，能催化L-谷氨酸氧化脱氨生成α-酮戊二酸与氨，辅酶是NAD＋或NADP＋。它所催化的反应虽然是可逆的，但由于生成的氨迅速被处理，所以反应趋向于脱氨基作用。

2．转氨基作用　在转氨酶催化下，α-氨基酸的氨基转移到α-酮酸的酮基上，使原来的α-酮酸变为相应的α-氨基酸，而原来的α-氨基酸则变为相应的α-酮酸，这种作用称为转氨基作用。这一反应是可逆的，是体内合成非必需氨基酸的又一方式。

体内存在多种转氨酶，其中有两种转氨酶最为重要：一种是丙氨酸转氨酶（alanine transaminase，ALT），原称谷丙转氨酶（glutamic pyruvic transaminase，GPT），它催化丙氨酸与α-酮戊二酸之间的氨基移换反应；另一种是天冬氨酸转氨酶（aspartate transaminase，AST），原称谷草转氨酶（glutamic oxaloacetic，GOT），它催化天冬氨酸与α-酮戊二酸之间的氨基移换反应。各种转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛或磷酸吡哆胺（含有维生素B6），起传递氨基的作用。

转氨酶主要分布在组织细胞内，血清中活性较低。而且不同组织中的转氨酶活性差别很大，其中ALT在肝细胞中活性最高，AST在心肌细胞活性最高。当某种原因使细胞损伤时，转氨酶大量释放入血，就会造成血清中活性明显升高。例如，急性肝炎患者的血清中ALT活力显著升高，心肌梗死患者的血清中AST显著升高。

3．联合脱氨基作用　氨基酸的转氨基作用虽然在生物体内普遍存在，但只靠转氨基作用并未使氨基酸真正脱去氨基。将转氨基作用与氧化脱氨基作用联合进行，可使氨基酸脱去氨基并产生游离的氨，这种作用称为联合脱氨基作用。联合脱氨基作用的方式是，氨基酸先与α-酮戊二酸经转氨基作用生成相应的α-酮酸和谷氨酸，谷氨酸在谷氨酸脱氢酶的作用下，脱去氨基并生成α-酮戊二酸（图8-14）。

图8-14　联合脱氨基作用

参与联合脱氨基作用的酶在体内分布广、活性高，因此联合脱氨基作用是体内氨基酸脱氨基的主要方式。又由于此过程是可逆的，所以联合脱氨基作用也是体内合成非必需氨基酸的主要途径。

4．嘌呤核苷酸循环　在骨骼肌和心肌组织中由于L-谷氨酸脱氢酶活性很低，上述联合脱氨基方式很难在肌组织中进行，因此肌肉中的氨基酸是通过嘌呤核苷酸循环脱去氨基的（图8-15）。

图8-15　嘌呤核苷酸循环

（二）氨的代谢

正常人的血氨浓度不超过0．6μmol／L，这与体内氨的来源、去路保持着动态平衡密切相关。当血氨浓度过高时，可透过血-脑屏障，对中枢神经系统产生毒性作用。体内的氨主要在肝脏合成尿素而解毒。

1．氨的来源

（1）氨基酸脱氨基作用：这是体内氨的主要来源。

（2）肠道吸收：肠道内的氨基酸在肠道细菌作用下可产生氨，此外，肠道尿素经肠道细菌尿素酶的水解作用也可产生氨。NH3较容易被肠道吸收，因此当肠道pH较低时，NH3与H结合成，氨的吸收减少。临床上对高血氨病人采用弱酸性液做结肠透析，禁止用碱性液灌肠，是为了减少氨的吸收。

图8-16　尿素生成的鸟氨酸循环

（3）肾脏分泌：肾小管上皮细胞分泌的氨主要来自谷氨酰胺的水解，这部分氨与尿中H＋结合成排出，酸性尿利于其排出，而碱性尿则妨碍肾小管细胞中NH3的分泌，临床上对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。

2．氨的去路

（1）合成尿素：体内氨的主要代谢去路是在肝脏合成尿素后再经肾脏排出。合成尿素的主要器官是肝脏，但在肾及脑中也可少量合成。尿素合成是经鸟氨酸循环的反应过程来完成的，首先鸟氨酸与NH3及CO2结合生成瓜氨酸，然后再与NH3结合生成精氨酸，最后精氨酸水解产生尿素，并重新生成鸟氨酸（图8-16）。合成过程分四个步骤。

①合成氨基甲酰磷酸：在肝细胞的线粒体内，NH3和CO2在氨基甲酰磷酸合成酶的催化下合成氨基甲酰磷酸。

②合成瓜氨酸：在鸟氨酸氨基甲酰转移酶的催化下，氨基甲酰磷酸与鸟氨酸缩合生成瓜氨酸，瓜氨酸在线粒体合成后，即转运到胞液中。

③合成精氨酸：瓜氨酸与天冬氨酸在胞液中由精氨酸代琥珀酸合成酶催化，生成精氨酸代琥珀酸，然后在精氨酸代琥珀酸裂解酶催化下，裂解成精氨酸和延胡索酸。

④生成尿素：精氨酸在精氨酸酶的催化下，水解生成尿素和鸟氨酸。鸟氨酸经膜载体转运至线粒体，可再次参与鸟氨酸循环。

从上述反应可见，尿素分子中的两个氮原子，一个来源于NH3，另一个来源于天冬氨酸，而天冬氨酸又可由其他氨基酸通过转氨基作用生成。

（2）合成谷氨酰胺：在肝、脑和肌肉等组织中，广泛地存在着谷氨酰胺合成酶，催化NH3和谷氨酸合成谷氨酰胺。这是体内解氨毒的另一途径，合成的谷氨酰胺可用于蛋白质的合成，也可通过血液循环运送到肾，在谷氨酰胺酶催化下再生成谷氨酸和氨，氨可与肾小管中的H＋结合成铵盐由尿排出。因此，谷氨酰胺既是氨的解毒产物，也是氨的储存及运输形式。

（3）合成非必需氨基酸：氨也可使α-酮酸氨基化为非必需氨基酸，还可参加嘌呤、嘧啶等的合成。

（三）α-酮酸的代谢

氨基酸脱去氨基所生成的α-酮酸主要参与以下代谢途径。

1．合成非必需氨基酸　α-酮酸可经氨基酸脱氨基作用的逆过程生成非必需氨基酸，是机体合成非必需氨基酸的重要途径。

2．转变为糖或脂肪　多数氨基酸脱氨基后生成的α-酮酸能在体内转变成糖，称为生糖氨基酸。而亮氨酸和赖氨酸在体内只能生成酮体，称为生酮氨基酸。既能生成糖又能生成酮体的氨基酸称为生糖兼生酮氨基酸，有苏氨酸、色氨酸、异亮氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸（表8-6）。

表8-6　氨基酸生糖及生酮性质的分类

3．氧化供能　α-酮酸可在体内经三羧酸循环彻底氧化分解生成CO2和H2O，并释放能量。