氨基酸的代谢

生物化学中的氨基酸代谢是什么在生物化学的广袤领域中，氨基酸代谢是一个至关重要的环节。

它就像是一座精巧复杂的工厂，各种化学反应有条不紊地进行着，将氨基酸这一基本的“原材料”转化为生命活动所需的能量、物质和信息。

那么，究竟什么是氨基酸代谢呢？让我们一起揭开它神秘的面纱。

首先，我们要明白氨基酸在生命中的重要地位。

氨基酸是构成蛋白质的基本单位，而蛋白质是生命活动的执行者。

从肌肉的收缩到酶的催化作用，从抗体的免疫防御到激素的信号传递，几乎所有的生命过程都离不开蛋白质的参与。

因此，氨基酸的代谢对于维持生命的正常运转具有不可替代的作用。

氨基酸代谢主要包括两个方面：氨基酸的合成与分解。

氨基酸的合成是一个复杂而精妙的过程。

在生物体内，有一些氨基酸可以通过从头合成途径产生。

比如说，人体可以利用简单的前体物质，如二氧化碳、氨、丙酮酸等，经过一系列的酶促反应，合成非必需氨基酸。

这些非必需氨基酸是指人体自身能够合成，不一定需要从食物中摄取的氨基酸。

然而，还有一些氨基酸，被称为必需氨基酸，人体无法自行合成，必须从食物中获取。

这些必需氨基酸包括赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、甲硫氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、亮氨酸和缬氨酸。

与合成相对应的是氨基酸的分解。

当蛋白质被分解或者细胞需要能量时，氨基酸就会被分解代谢。

这个过程通常始于脱氨基作用。

简单来说，就是将氨基酸分子中的氨基脱去，生成相应的α酮酸和氨。

脱氨基的方式有多种，其中转氨基作用是比较常见的一种。

在转氨基作用中，一个氨基酸的氨基转移到一个α酮酸上，生成新的氨基酸和新的α酮酸。

另一种重要的脱氨基方式是联合脱氨基作用，它是转氨基作用和氧化脱氨基作用的联合，能够更有效地脱去氨基。

脱氨基产生的氨是一种有毒物质，需要及时处理。

在肝脏中，氨可以通过鸟氨酸循环转化为尿素，然后通过尿液排出体外。

这个过程对于维持体内氨的平衡和防止氨中毒至关重要。

氨基酸分解产生的α酮酸则有多种去向。

一方面，它们可以通过三羧酸循环彻底氧化分解，产生能量。

氨基酸代谢的三种方式
氨基酸的代谢主要有三种方式，分别是脱氨反应、反应价和酶促反应。

这几种氨基酸的代谢方式在生物体内起着至关重要的作用。

首先是脱氨反应。

氨基酸在体内以脱氨的方式释放能量，生成酮体。

这一过程会产生大量的氨气，从而导致酸碱失衡。

因此，生物体需要通过尿素循环将多余
的氨排出体外，维持体内的酸碱平衡。

其次是反应价。

反应价主要是通过氨基酸的羟基反应，来调节氨基酸的浓度。

当氨基酸的浓度过高时，生物体可以通过增加羟基反应的速度，来降低氨基酸的浓度。

反之，当氨基酸的浓度过低时，生物体可以通过减少羟基反应的速度，来提高氨基酸的浓度。

最后是酶促反应。

氨基酸在体内的代谢过程中，绝大部分是通过酶的催化来进行的。

氨基酸可以通过酶的催化，进行氧化脱羧、脱氨、转氨和分子重排等反应，从而实现其在体内的代谢。

综上所述，氨基酸的代谢主要有脱氨反应、反应价和酶促反应三种方式。

这三种方式在生物体内协同作用，维持着氨基酸的正常代谢，并使其发挥出应有的生
理功能。

氨基酸代谢途径是指生物体细胞中氨基酸的合成、分解及转换的系统过程，是生物体细胞代谢的一个重要组成部分。

氨基酸是构成蛋白质的重要成分，也是许多糖类、核酸及其他物质的重要原料。

氨基酸代谢途径可以分为三大类：合成途径，分解途径和转换途径。

合成途径是指生物体合成氨基酸的过程，它又可以分为两类：细胞内合成和细胞外合成。

细胞内合成途径由多种酶及细胞内调节因子参与，它们可以将非氨基酸类物质转化为
氨基酸，产生特定的氨基酸。

细胞外合成途径则是指使用外源的氨基酸来进行合成，如摄
入的食物中的氨基酸等。

分解途径是指氨基酸的分解过程，它可以将氨基酸分解为多种产物，如氨基酸的分解
可以产生二氧化碳、水等产物，而氨基酸的分解可以产生细胞内其他物质，如氨基酸的分
解可以产生糖、脂肪、核酸等物质。

转换途径是指氨基酸之间的相互转换过程，它可以将一种氨基酸转换为另一种氨基酸，它可以改变氨基酸的结构，使它们可以参与其他的生物反应，从而促进各种生物体的生理
活动。

总的来说，氨基酸代谢途径是一个复杂的系统，它可以帮助我们了解氨基酸的合成、
分解及转换过程，从而更加深入地了解生物体的代谢过程。

第十二章 氨基酸代谢第一节 体内氨基酸的来源一、 外源氨基酸（一）蛋白质在胃和肠道被消化被成氨基酸和寡肽1.场所一：胃酶类：胃蛋白酶原、胃酸、胃蛋白酶消化程度：多肽及少量氨基酸2.场所二：小肠酶类：肠激酶、胰液蛋白酶（原）、内/外肽酶 消化程度：氨基酸和小肽——小肠是蛋白质消化的主要部位3.场所三：小肠粘膜细胞内酶类：寡肽酶（例如氨基肽酶及二肽酶等） 消化程度：最终产生氨基酸。

（二）氨基酸的吸收是一个主动转运过程吸收部位：主要在小肠粘膜细胞 吸收形式：氨基酸、寡肽、二肽 吸收机制：耗能的主动吸收过程1.方式一：载体蛋白与氨基酸、Na+组成三联体，由ATP 供能将氨基酸、Na+转入细胞内，Na+再由钠泵排出细胞。

2.方式二：γ-谷氨酰基循环（三）未被吸收的蛋白质在肠道细菌作用下发生腐败作用腐败作用的产物大多有害，如胺、氨、苯酚、吲哚、硫化氢等；也可产生少量的脂肪酸及维生素等可被机体利用的物质，对机体有一定的营养作用。

组胺和尸胺：降血压；酪胺：升血压；酪胺和苯乙胺：假神经递质（肝性脑病）二、 内源氨基酸（一）蛋白质的降解及其半寿期1.半寿期：蛋白质降低其原浓度一半所需要的时间，用t1/2表示。

2. PEST 序列：脯-谷-丝-苏，快速降解标志序列。

（二）真核细胞内有两条主要的蛋白质的降解途径胃蛋白胃蛋白酶 + 多肽碎片胃酸、胃蛋白酶 (十二指肠分泌，胆汁激活)1．外在和长寿蛋白质在溶酶体通过ATP-非依赖途径降解 （1）不依赖ATP （2）利用溶酶体中的组织蛋白酶降解外源性蛋白、膜蛋白和长寿命的细胞内蛋白2．异常和短寿蛋白质在蛋白酶体通过需要ATP 的泛素途径降解 （1）依赖ATP （2）泛素共价地结合于底物蛋白质，蛋白酶体特异性地识别被泛素标记的蛋白质并将其迅速降解，泛素的这种标记作用是非底物特异性的，称为泛素化。

（3）降解异常蛋白和短寿命蛋白 3*.P53蛋白：细胞内的分子警察由这种基因编码的蛋白质是一种转录因子，其控制着细胞周期的启动。

一、氨基酸代谢的概况∙重点、难点∙第一节蛋白质的营养作用∙第二节蛋白质的消化,吸取∙第三节氨基酸的一般代谢∙第四节个别氨基酸代谢食物蛋白质经过消化吸收后进人体内的氨基酸称为外源性氨基酸。

机体各组织的蛋白质分解生成的及机体合成的氨基酸称为内源性氨基酸。

在血液和组织中分布的氨基酸称为氨基酸代谢库(aminoacidmetabolic pool)。

各组织中氨基酸的分布不均匀。

氨基酸的主要功能是合成蛋白质，也参与合成多肽及其它含氮的生理活性物质。

除维生素外，体内的各种含氮物质几乎都可由氨基酸转变而来。

氨基酸在体内代谢的基本情况概括如图。

大部分氨基酸的分解代谢在肝脏进行，氨的解毒过程也主要在肝脏进行。

图8-2 氨基酸代谢库二、氨基酸的脱氨基作用脱氨基作用是指氨基酸在酶的催化下脱去氨基生成α—酮酸的过程，是体内氨基酸分解代谢的主要途径。

脱氨基作用主要有氧化脱氨基、转氨基、联合脱氨基、嘌呤核苷酸循环和非氧化脱氨基作用。

(一)氧化脱氨基作用氧化脱氨基作用是指在酶的催化下氨基酸在氧化的同时脱去氨基的过程。

组织中有几种催化氨基酸氧化脱氨的酶，其中以L-谷氨酸脱氢酶最重要。

L-氨基酸氧化酶与D-氨基酸氧化酶虽能催化氨基酸氧化脱氨，但对人体内氨基酸脱氨的意义不大。

1.L-谷氨酸氧化脱氨基作用由 L谷氨酸脱氢酶(L-glutamatedehydrogenase)催化谷氨酸氧化脱氨。

谷氨酸脱氢使辅酶NAD+还原为NADH+H+并生成α-酮戊二酸和氨。

谷氨酸脱氢酶的辅酶为NAD+。

谷氨酸脱氢酶广泛分布于肝、肾、脑等多种细胞中。

此酶活性高、特异性强，是一种不需氧的脱氢酶。

谷氨酸脱氢酶催化的反应是可逆的。

其逆反应为α-酮戊二酸的还原氨基化，在体内营养非必需氨基酸合成过程中起着十分重要的作用。

(二)转氨基作用转氨基作用：在转氨酶(transaminase ansaminase)的催化下，某一氨基酸的a-氨基转移到另一种a-酮酸的酮基上，生成相应的氨基酸；原来的氨基酸则转变成a-酮酸。

一、一般代谢( 一) 氨基酸的代谢经肠道吸收的氨基酸在体内可用于蛋白质的合成，包括体蛋白和产品蛋白分解供能或转化为其它物质。

在氨基酸的代谢中主要有转氨基、脱氨基及脱羧基反应。

参与转氨基反应的酶主要有谷氨酸转氨酶、α - 酮戊二酸转氨酶、谷氨酸丙酮酸转氨酶(GDT) 和谷氨酸草酰乙酸转氨酶(GOT) ；参与脱氨基反应的主要是L- 谷氨酸脱氢酶；氨基酸脱羧酶也有多种，且大多数氨基酸脱羧酶的辅酶是磷酸吡哆醛。

通过上述代谢反应使氨基酸转变成酮酸、氨、胺化物和非必需氨基酸。

酮酸可用于合成葡萄糖和脂肪，也可进入三羧酸循环氧化供能。

氨可在肝脏中形成尿素或尿酸。

胺则可用于核蛋白体、激素及辅酶的合成。

肠道吸收的氨基酸，有一半左右是机体进入肠道的内源物含氮物质的消化产物。

吸收的氨基酸、体蛋白质降解和体内合成的氨基酸均可用于蛋白质的合成。

图1 是体内氨基酸代谢的示意图。

体内的氨基酸库汇合了来自各方面的氨基酸，氨基酸不断地进入也不断输出。

消化道―→氨基酸库←→体蛋白的合成和分解―→特殊化合物的合成（嘌呤、卟啉、激素等）―→产品物质合成（奶、蛋、毛）←→氨基酸的分解和合成（转化为碳水化合物和脂类物质，进入尿素循环）图1 机体氨基酸的代谢( 二) 蛋白质的合成蛋白质的合成是一系列十分复杂的过程，几乎涉及细胞内所有种类的RNA 和几十种蛋白因子。

蛋白质合成的场所在核糖体内，合成的基本原料为氨基酸，合成反应所需的能量由A TP 和GTP 提供。

蛋白质的生物合成可以如下描述: 以携带细胞核内DNA 遗传信息的mRNA 为模板，以tRNA 为运载工具，在核糖体内，按mRNA 特定的核苷酸序列( 遗传密码) 将各种氨基酸连接形成多肽链的过程。

肽链的形成包括活化、起始、延长和终止几个阶段。

新合成的多肽链多数没有生物活性，需经一定的加工修饰，才能成为各种各样有生物活性的蛋白质分子。

体内蛋白质的合成受多种因素调控。

各组织蛋白质的氨基酸比例不同，既是这种调控的结果，也是生物进化过程中各组织、器官分工合作的体现。

小节练习第三节氨基酸的一般代谢2015-07-07 71802 0一、体内蛋白质分解生成氨基酸体内的蛋白质处于不断合成与降解的动态平衡。

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的蛋白质降解速率不同。

蛋白质的降解速率随生理需要而变化，若以高的平均速率降解，标志此组织正在进行主要结构的重建，例如妊娠中的子宫组织或严重饥饿造成的骨骼肌蛋白质的降解。

蛋白质降解的速率用半寿期（half-life，t1/2）表示，半寿期是指将其浓度减少到开始值的50%所需要的时间。

肝中蛋白质的t1/2短的低于30分钟，长的超过150小时，但肝中大部分蛋白质的t1/2为1~8天。

人血浆蛋白质的t1/2约为10天，结缔组织中一些蛋白质的t1/2可达180 天以上，眼晶体蛋白质的t1/2更长。

体内许多关键酶的t1/2都很短，例如胆固醇合成的关键酶HMG-CoA还原酶的t1/2为0.5~2小时。

为了满足生理需要，关键酶的降解既可加速亦可滞后，从而改变酶的含量，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细胞内蛋白质的降解也是通过一系列蛋白酶和肽酶完成的。

蛋白质被蛋白酶水解成肽，然后肽被肽酶降解成游离氨基酸。

1．蛋白质在溶酶体通过ATP非依赖途径被降解溶酶体的主要功能是消化作用，是细胞内的消化器官。

溶酶体含有多种蛋白酶，称为组织蛋白酶（cathepsin）。

这些蛋白酶对所降解的蛋白质选择性较差，主要降解细胞外来的蛋白质、膜蛋白和胞内长寿蛋白质。

蛋白质通过此途径降解，不需要消耗ATP。

2．蛋白质在蛋白酶体通过ATP依赖途径被降解蛋白质通过此途径降解需泛素的参与。

泛素是一种由76个氨基酸组成的小分子蛋白质，因其广泛存在于真核细胞而得名。

泛素介导的蛋白质降解过程是一个复杂的过程。

氨基酸分解的共同代谢途径氨基酸是构成蛋白质的基本组成单元，它们在体内通过代谢途径被分解为能量、葡萄糖和其他代谢产物。

氨基酸的分解主要发生在肝脏和肌肉组织中。

以下是氨基酸分解的共同代谢途径：1. 转氨基酸代谢（Transamination）：这是氨基酸分解的初始步骤之一，通过此过程，氨基酸的α-氨基基团被转移至α-酮酸上，形成新的氨基酸和酮酸。

转氨基酶是催化这一过程的酶。

最常见的转氨基酸是谷氨酸，它接受多种氨基酸的氨基基团。

2. 脱羧反应（Decarboxylation）：氨基酸的α-酮酸部分接受氨基基团后，可能进一步发生脱羧反应。

这个过程涉及酶的催化，导致α-酮酸失去一个羧基，产生相应的酮。

这一步骤通常伴随着能量的产生。

3. 尿素循环（Urea Cycle）：在氨基酸分解的过程中，产生的氨基基团会形成尿素，通过尿素循环排出体外。

尿素循环主要发生在肝脏中，其中包括多个酶催化的反应，将氨基基团与二氧化碳结合形成尿素。

4. 丙酮酸和乙酰辅酶A的产生：某些氨基酸经过转氨基酸代谢和脱羧反应后，形成丙酮酸和乙酰辅酶A。

这些代谢产物进一步进入三羧酸循环（TCA循环）产生能量，或者用于脂肪酸合成。

5. 胱氨酸代谢：胱氨酸是一种含有硫的氨基酸，它在体内参与许多重要的代谢途径。

在氨基酸分解中，胱氨酸可以被降解为丙酮酸和一种含有硫的代谢产物——丙硫醇。

6. 酮体生成：某些氨基酸在分解过程中产生的丙酮酸和乙酰辅酶A可以进一步生成酮体，如β-羟基丁酸、乙酰丙酮等。

酮体是一种可以用于供能的代谢产物，尤其在餐后或低碳水化合物饮食时，它们可以成为脑和其他组织的能量来源。

7. 葡萄糖生成：在氨基酸分解的过程中，一部分代谢产物如丙酮酸、乙酰辅酶A等可以通过葡萄糖新生途径转化为葡萄糖。

这对于在低血糖状态下提供能量至关重要。

这些代谢途径共同构成了氨基酸在体内的分解过程，为维持生命活动提供了重要的能量和代谢产物。

这些产物不仅能够满足细胞的能量需求，还可以参与脂质合成、糖新生等重要的生物学过程。