氨基酸与三羧酸循环.doc

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1、氨基酸与三羧酸循环一、瓜氨酸(citrulline)的生成：乌氨酸氨基甲酰转移酶(ornithinetranscarbamoylase)存在于线粒体中，通常与CPS－I形成酶的复合物催化氨基甲酰磷酸转甲酰基给鸟氨酸生成瓜氨酸。(注意：鸟氨酸，瓜氨酸均非标准α-氨基酸，不出现在蛋白质中)。此反应在线粒体内进行，而鸟氨酸在胞液中生成，所以必需通过一特异的穿棱系统进入线粒体内。二、精氨酸代琥珀酸(Argininosuccinate)的合成。瓜氨酸穿过线粒体膜进入胞浆中，在胞浆中由精氨酸代琥珀酸合成酶(Argininosuccinate

2、Synthetase)催化瓜氨酸的脲基与天冬氨酸的氨基缩合生成精氨酸代琥珀酸，获得尿素分子中的第二个氮原子。此反应由ATP供能。三、精氨酸(Arginine)的生成精氨酸代琥珀酸裂解酶(Argininosuccinase)催化精氨酸代琥珀酸裂解成精氨酸和延胡索酸上述反应中生成的延胡索酸可经三羧酸循环的中间步骤生成草酰乙酸，再经谷草转氨酶催化转氨作用重新生成天冬氨酸。由此，通过延胡索酸和天冬氨酸，使三羧酸循环与尿素循环联系起来。四、尿素的生成尿素循环的最后一步反应是由精氨酸酶(arginase)催化精氨酸水解生成尿素并再生鸟氨酸

3、，鸟氨酸再进入线粒体参与另一轮循环。尿素合成是一个耗能的过程，合成1分子尿素需要消耗4个高能磷酸键。(3个ATP水解生成2个ADP，2个Pi，1个AMP和PPi)。从尿素循环底物水平上，能量的消耗大于恢复。由L－谷氨酸脱氢酶催化脱氨和延胡索酸经草酰乙酸再生成天冬氨酸反应中均有NADH的生成。经线粒体再氧化可生成6个ATP(图8)。图8　尿素循环的能量代谢6.尿素循环的调节CPS－I是线粒体内变构酶，其变构激活剂AGA由N乙酰谷氨酸合成酶催化生成，并由特异水解酶水解。肝脏生成尿素的速度与AGA浓度相关。当氨基酸分解旺盛时，由转氨

4、作用引起谷氨酸浓度升高，增加AGA的合成，从而激活CPS-I，加速氨基甲酰磷酸合成，推动尿素循环。精氨酸是AGA合成酶的激活剂，因此，临床利用精氨酸治疗高氨血症。(五)高氨血症和氨中毒正常生理情况下，血氨处于较低水平。尿素循环是维持血氨低浓度的关键。当肝功能严重损伤时，尿素循环发生障碍，血氨浓度升高，称为高氨血症。氨中毒机制尚不清楚。一般认为，氨进入脑组织，可与α酮戊二酸结合成谷氨酸，谷氨酸又与氨进一步结合生成谷氨酰胺，从而使α酮戊二酸和谷氨酸减少，导致三羧酸循环减弱，从而使脑组织中ATP生成减少。谷氨酸本身为神经递质，且是另一

5、种神经递质γ-氨基丁酸(γ-aminobutyrate,GABA)的前体，其减少亦会影响大脑的正常生理功能，严重时可出现昏迷。图9　氨基酸与糖、脂肪的关系3.转变生成糖和酮体　使用四氧嘧啶(alloxan)破坏犬的胰岛β细胞，建立人工糖尿病犬的模型。待其体内糖原和脂肪耗尽后，用某种氨基酸饲养，并检查犬尿中糖与酮体的含量。若饲某种氨基酸后尿中排出葡萄糖增多，称此氨基酸为称生糖氨基酸(glucogenicaminoacid)；若尿中酮体含量增多，则称为生酮氨基酸(ketogenicaminoacid)。尿中二者都增多者称为生糖兼生酮

6、氨基酸(glucogenicandketogenicaminoacid)。从表1中可以看出，凡能生成丙酮酸或三羧酸循环的中间产物的氨基酸均为生糖氨基酸；凡能生成乙酰CoA或乙酰乙酸的氨基酸均为生酮氨基酸；凡能生成丙酮酸或三羧酸循环中间产物同时能生成乙酰CoA或乙酰乙酸者为生糖兼生酮氨基酸。表1　氨基酸和糖、脂肪的共有中间代谢产物氨基酸简称共同中间代谢产物生糖或生酮　天草酰乙酸生糖丝、甘、丙、羟、脯、半胱、胱、丙酮酸生糖苏丙酮酸、琥珀酰辅酶A生糖色丙酮酸、乙酰乙酸生糖兼生酮谷、组、鸟、精、瓜、脯α-酮戊二酸生糖蛋、　缬琥珀酰辅酶A生糖

7、异亮琥珀酰辅酶A、乙酰辅酶A生糖兼生酮酪、苯丙乙酰乙酸、延胡索酸生糖兼生酮亮乙酰乙酸生酮赖　乙酰辅酶A、α-酮戊二酸（？）生糖兼生酮亮氨酸为生酮氨基酸，赖氨酸、异亮氨酸、色氨酸、苯丙氨酸和酪氨酸为生糖兼生酮氨基酸，其余氨基酸均为生糖氨基酸。