《生物化学》作业
氨基酸的一般代谢及对生物体的意义
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有人说，人就是一堆蛋白质。这个说法虽然说夸张了点，但是也说明了蛋白质在人体以及生物体内的重要性。在生物体的降解代谢过程中,蛋白质代谢十分重要,所谓蛋白质代谢,是指已有蛋白质的降解和新蛋白质的合成。体内蛋白质不断降解,又不断合成,二者处于动态平衡中。蛋白质代谢使各种蛋白质得到自我更新,也使细胞中蛋白质组分得到转换,这对于机体新组织、细胞形成及机体生长发育有十分重要的意义。蛋白质降解产生的氨基酸进一步分解或做为能源或转化为其它氮化物合成前体,因此蛋白质的代谢实质上就是氨基酸的代谢。
下面简单地讨论一下各种氨基酸的代谢过程及意义。
氨基酸的分类
氨基酸（amino acid）：含有氨基和羧基的一类有机化合物的通称。生物功能大分子蛋白质的基本组成单位，是构成动物营养所需蛋白质的基本物质。是含有一个碱性氨基和一个酸性羧基的有机化合物，氨基连在α-碳上。
构成蛋白质的氨基酸都是一类含有羧基并在与羧基相连的碳原子下连有氨基的有机化合物，目前自然界中尚未发现蛋白质中有氨基和羧基不连在同一个碳原子上的氨基酸。
人体内蛋白质主要由20中氨基酸组成。
谷氨酸Glutamicacid Glu E
赖氨酸Lysine Lys K
精氨酸Arginine Arg R
组氨酸Histidine His H
氨基酸的一般代谢及意义
一、体内氨基酸的动态平衡：
（一）氨基酸的来源与去路：
1、氨基酸的来源：①食物消化吸收；②组织蛋白分解；③营养非必需氨基酸合成等。
2、氨基酸的去路：①合成组织蛋白；②转变为非蛋白含氮物质。
③氧化分解或转化为糖或脂肪。
蛋白质降解成氨基酸后,氨基酸可通过脱氨基和脱羧基作用进一步分解。
二、氨基酸脱氨基作用
α-氨基酸分子上的氨基被脱去生成α-酮酸和氨的化学反应，称氨基酸脱氨基作用。氨基酸的脱氨基作用主要包括氧化脱氨基、转氨脱氨基、联合脱氨基等，这是氨基酸主要的转化方式。
（一）氧化脱氨基作用：
氨基酸在酶的催化下脱氢氧化的同时拌有脱氨的反应，称作氧化脱氨基作用。催化这一过程的酶有脱氢酶和氧化酶两类,脱氢酶中最重要的是谷氨酸脱氢酶,辅酶是NAD+或NADP+,它催化谷氨酸氧化脱氨,生成α-酮戊二酸。
1、氨基酸氧化酶：
2、L-谷氨酸脱氢酶：
（二）转氨基作用：转氨基作用是α-氨基酸和α-酮酸之间的氨基转移反应。α-氨基酸的氨基在相应的转氨酶催化下转移到α-酮酸的酮基碳原子上,结果是原来的氨基酸生成了相应的α-酮酸,而原来的α-酮酸则形成了相应的氨基酸。这种作用称为转氨基作用或氨基移换作用。催化转氨基作用的酶叫做转氨酶或氨基移换酶。转氨酶广泛存在于生物体内。
（三）联合脱氨基作用：氨基酸的转氨作用虽然在生物体内普遍存在,但只靠转氨作用并不能最终使氨基脱掉。同时,氧化脱氨作用也不能满足机体脱氨基的需要。因此一般认为L-氨基酸在体内不是直接氧化脱氨,而是先与α-酮戊二酸经转氨作用变为相应的α-酮酸和谷氨酸,谷氨酸可通过二种方式氧化脱氨:
1、转氨酶—谷氨酸脱氢酶的联合脱氨作用。这种脱氨基作用是转氨基作用
和氧化脱氨基作用偶联进行的,所以称为联合脱氨基作用：
2、转氨酶—嘌呤核苷酸循环联合脱氨作用
三、氨的代谢
机体各种来源的氨汇入血液形成血氨。氨是毒性物质，浓度过高会引起中毒。在正常情况下细胞中游离氨浓度非常低，这是因为机体通过各种途径使血氨的来源与去路处于相对平衡。
（一）氨的来源
①氨基酸脱氨作用产生的氨；②肠道吸收的氨（包括蛋白质食物腐败所产生的氨、尿素渗入肠道被脲酶水解产生的氨等）；③肾脏谷氨酰胺分解产生被回流入血的氨；④药物及体内其它含氮物质氧化分解产生的氨。
（二）氨的去路
1、合成尿素
生成尿素是体内氨代谢的主要途径，是通过尿素循环生成的，尿素循环是最早发现的代谢循环。合成尿素的器官是肝脏。参与尿素合成的酶分布在肝细胞的胞液和线粒体中。合成过程分四个步骤：
合成氨基甲酰磷酸 NH3和CO2为原料，ATP供能，在氨基甲酰磷酸合成酶的催化下合成氨基甲酰磷酸（线粒体中进行）。
合成瓜氨酸（线粒体中）。
合成精氨酸线粒体中的瓜氨酸经膜载体转运至胞液在精氨酸代琥珀酸缩合酶（活性低，限速酶）和裂解酶的催化下与天门冬氨酸生成精氨酸和延胡索酸。延胡索酸进入TCAC循环生成草酰乙酸，重新生成天门冬氨酸（胞液）。
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，可再次参与尿素循环。
鸟氨酸循环途径
通过鸟氨酸循环将CO2和有毒的NH3转变为尿素并通过肾脏排出体外，从而解除了氨毒。因此，当肝功能严重受损时，尿素合成受阻、使血氨浓度升高，称为高血氨症，可导致氨中毒。
2、合成谷氨酰胺在心、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,反应由ATP供能。
谷氨酰胺还可通过血液循环运送到肾脏，在谷氨酰胺酶催化下水解为谷氨酸和氨。生成的氨可与肾小管中的酸结合成铵盐由尿排出。
3、重新利用
氨也可使α-酮酸氨化为营养非必需氨基酸；还可参加嘌呤、嘧啶等的合成。
四、α-酮酸的代谢
α-酮酸的代谢主要有三条途径。
（一）生成营养非必需氨基酸
通过氨基酸脱氨基作用的逆向途径，α-酮酸经转氨基作用或还原加氨基化反应生成相应的氨基酸。这是机体合成营养非必需氨基酸的重要途径。
（二）转变为糖和酮体
氨基酸所生成的α-酮酸可经特定代谢转变成糖和酮体。依转化产物不同，可将氨基酸分为三类：
1、生糖氨基酸
2、生酮氨基酸
3、生糖兼生酮氨基酸
（三）氧化供能
AA脱氨后可以转化糖代谢的中间产物，进行彻底氧化。
