氨基酸代谢

小王食物刺激富含盐酸的胃液和胃蛋白酶原，分泌胃蛋白酶原，经盐酸激活与自身催化作用，在n端去掉一个肽段，转变为活性胃蛋白酶，催化肽键水解，食物中氨基酸作用于胃肠道感受器，刺激胰腺分泌出的胰蛋白酶，原酶，蛋白酶，原缩肽酶，氨肽酶等酶原激活，各类蛋白酶专一性水解肽键。细胞内蛋白质的水解，能够降解过多的酶和调节蛋白，同时可以清除异常蛋白，如突变蛋白，错误折叠蛋白。一般处于重要代谢调控点上的蛋白质寿命更短。溶菌酶的内环境为酸性，通过吞噬将细胞质蛋白裹入，然后进行水解。一般为非选择性，只有当细胞处于非正常状态时，溶菌酶的专一性被激活。糖尿病、受伤等引起溶菌酶活性增强。蛋白质在溶菌酶中的水解不需能量。泛素途径是调控细胞内蛋白质降解。首先是目标蛋白的泛素化标记，由三个酶完成，泛素活化酶，泛素载体蛋白和泛素-蛋白连接酶。泛素分子的末端羧基通过硫酯键与泛素活化酶连接，消耗atp。泛素从泛素活化酶转移到泛素载体蛋白的一个特异性半胱巯基上。泛素蛋白连接酶将活化后的泛素从泛素载体蛋白，转移到目标蛋白的赖氨酸残基的伊布西龙氨基上，形成异肽键共价相连。之后连接好的泛素依次接受多个泛素分子，形成泛素多聚体。泛素多聚体是蛋白质选择性降解的有效信号。随后是泛素化蛋白在蛋白酶体中降解。蛋白酶体专门催化泛素标记蛋白的atp依赖性水解，产生平均长度7~9个氨基酸残基的肽段，并释放泛素。肽段再被细胞质中的肽链外切酶降解为氨基酸。蛋白酶体的26s蛋白酶由19s和20s蛋白体两部分组成，19s有调控作用，用于识别目标蛋白，并且使蛋白质去折叠，20s有催化中心，能将伸展开的多肽链降解为小肽段。泛素途径的特点，泛素途径所降解的目标蛋白需要泛素标记，泛素化蛋白被蛋白酶体识别并降解，泛素途径需要atp

小王哺乳动物氨基酸降解主要在肝脏。氨基酸降解第一步往往是脱去阿尔法氨基。首先是转氨，即各种氨基酸先将阿尔法氨基转移给阿尔法酮戊二酸，阿尔法酮戊二酸变成谷氨酸。第二步是脱氨，即谷氨酸氧化脱氨，释放出氨。变回阿尔法酮戊二酸，反应有转氨酶催化。所有转氨酶辅基都是磷酸吡多醛plp。磷酸吡哆醛与酶活性部位赖氨酸残基的伊布西龙氨基共价相连，经脱水缩合，底物氨基酸的阿尔法氨基置换酶活性部位赖氨酸的伊布西龙氨基，底物氨基酸发生异构化，最后水解成阿尔法酮酸。同时磷酸吡哆醛转变为磷酸吡哆胺。心脏和肝脏转氨酶活性最高，细胞通透性增加组织坏死或细胞破裂时，转氨酶由细胞释放进血液，使血清转氨酶活性升高。血清转氨酶活性常作为肝病，心肌梗死诊断指标。氧化脱氨是谷氨酸在谷氨酸脱氢酶催化下进行氧化脱氨，游离出氨，谷氨酸脱氢酶既能利用NAD+，又能利用NADP+，脊椎动物的该酶由6个亚基组成，酶活性受别构调节，GTP和ATP是别构抑制剂，GDP和ADP是别构激活剂。细胞能荷降低会加速氨基酸氧化降解。由转氨基和氧化脱氨，共同完成的氨基酸脱氨作用称为联合脱氨基作用。氨基酸还能发生直接脱氨反应，像含羟基的丝氨酸和苏氨酸，其alpha -氨基在脱水酶作用下可直接脱氨。

小王尿素循环能清除体内多余的氨，仅在肝细胞中进行。首先是由氨甲酰磷酸合成酶催化合成氨甲酰磷酸，底物为氨、碳酸盐，以及二个atp。首先第一个atp的伽马磷酸基团转移给碳酸，生成羧基磷酸，释放adp。之后氨的氮原子攻击羧基磷酸的碳原子，生成氨基甲酸，伴随第二个atp参与反应，最后生成氨甲酰磷酸。之后在鸟氨酸转氨甲酰酶作用下，氨甲酰磷酸的氨甲酰基转移到鸟氨酸上，形成瓜氨酸。以上反应在线粒体基质中发生，之后的反应在细胞质中进行。精氨琥珀酸合成酶催化瓜氨酸和天冬氨酸缩合，形成精氨琥珀酸，消耗两个高能键。在精氨琥珀酸酶作用下，将精氨琥珀酸裂解为精氨酸和延胡索酸，延胡索酸被释放。精氨酸被精氨酸酶水解，变为尿素和鸟氨酸。鸟氨酸的作用是作为这些碳氮原子的载体。尿素循环生成1分子延胡索酸，使尿素循环和柠檬酸循环联系起来，如果完全缺乏尿素循环中的某个酶，婴儿出生后就死了。如果是部分缺乏，会引起智力发育迟缓嗜睡和呕吐。

小王葡萄糖丙氨酸循环是指，在肌肉中葡萄糖发生糖酵解产生丙酮酸。丙酮酸除了形成乳酸外，还通过阿尔法氨基酸的转氨作用生成丙氨酸，丙氨酸随着血液进入肝脏，进行脱氨处理变成丙酮酸，游离氨借助尿素循环排出。在肝细胞中，丙酮酸通过糖异生转化为葡萄糖，再经过血液循环运到肌肉重新分解产生丙酮酸。

小王碳骨架的去路有，丙氨酸，苏氨酸，甘氨酸，丝氨酸，半胱氨酸转化为丙酮酸。苯丙氨酸转化为酪氨酸，和亮氨酸，赖氨酸，色氨酸都转变为乙酰乙酸。异亮氨酸，亮氨酸，苏氨酸，酪氨酸转化为乙酰辅酶a，注意苯丙氨酸不能转化为乙酰辅酶a。精氨酸，谷氨酰胺，组氨酸，脯氨酸都能转变为谷氨酸，再转变为阿尔法酮戊二酸。异亮氨酸，甲硫氨酸，缬氨酸，苏氨酸，都能转变为琥珀酰辅酶a。苯丙氨酸转变为酪氨酸，再转变为延胡索酸。天冬酰胺转变为天冬氨酸，再转变为草酰乙酸，之后由草酰乙酸经过糖异生途径变为葡萄糖。苯丙氨酸，经过苯丙氨酸羟化酶催化变为酪氨酸。再经一系列酶变为尿黑酸，然后在尿黑酸氧化酶作用下，进一步氧化为延胡索酸和乙酰乙酸。如果缺少尿黑酸氧化酶，尿黑酸就会积累起来，导致尿黑酸病。如果缺失苯丙氨酸羟化酶，会引起苯丙酮尿症。

小王一碳单位常见的一碳单位有，甲基，亚甲基，甲酰基，羟甲基。一碳单位载体主要有，四氢叶酸和s-腺苷甲硫氨酸。一碳单位主要来自氨基酸代谢，来源有色氨酸，甲硫氨酸，甘氨酸，组氨酸及色氨酸等。一碳单位主要作用是合成嘌呤和嘧啶的原料，还参与其他许多重要化合物的合成，如合成肌酸胆碱的甲基都由S-腺苷甲硫氨酸提供。根据一碳单位的原理，有一些抗癌药物，例如甲氨蝶呤，可以作为二氢叶酸还原酶的竞争性抑制剂，阻止四氢叶酸合成，从而干扰癌细胞。生成丙酮酸和柠檬酸循环中间物的氨基酸是生糖氨基酸，生成乙酰辅酶a或乙酰乙酸的称为生酮氨基酸，纯生酮氨基酸有亮氨酸和赖氨酸。

小王生物固氮，在某些生物体内有固氮酶，能够催化氮气还原为氨，这就是氮固定。固氮酶由两种蛋白质构成，一种是还原酶，属于铁硫蛋白，能为反应提供具有高还原电势的电子，另一种是固氮酶，属于钼铁蛋白，利用还原酶提供的高能电子，还原氮气成为可溶性氨。生物固氮反应需要atp，需要强还原剂，需要厌氧环境，常伴随氢代谢。植物靠硝酸还原作用，将土壤中的硝态氮转变为氨，因为硝态氮不能直接用于合成氨基酸，必须先还原为氨态氮才能利用。先由硝酸还原酶将硝酸根还原为亚硝酸，亚硝酸由亚硝酸还原酶进一步还原为氨。氨的同化是无机氨掺入生物分子。氨同化最重要途径是谷氨酰胺合成酶途径，先由谷氨酰胺合成酶催化谷氨酸和氨形成谷氨酰胺，消耗atp。之后由谷氨酰胺作为氨供体，在谷氨酸合酶作用下，阿尔法酮戊二酸获得谷氨酰胺提供的氨基变为谷氨酸，谷氨酰胺失去氨基也变为谷氨酸，反应消耗还原力。该反应能使有毒的游离氨变为无害的谷氨酰胺，在血液中运输。另一种途径是氨消耗atp生成氨甲酰磷酸，由氨甲酰激酶催化的反应只消耗一个atp，由氨甲酰磷酸合成酶催化的反应消耗两个atp。对植物来说，氨甲酰磷酸中的氨基来自谷氨酰胺，而不是氨。

小王丙氨酸族包括丙氨酸，缬氨酸，亮氨酸，碳骨架来源是丙酮酸。丝氨酸族包括丝氨酸，甘氨酸，半胱氨酸，他们的碳架来源是三磷酸甘油酸，氨基来自谷氨酸。值得注意的是，动物没有从外界摄取硫的能力，需要靠摄食获得甲硫氨酸，再利用甲硫氨酸的硫生成半胱氨酸。天冬氨酸族包括天冬氨酸，天冬酰胺，赖氨酸，苏氨酸和甲硫氨酸，它们的碳骨架为草酰乙酸。天冬氨酸的氨基来源于谷氨酸，酶是谷草转氨酶。天冬酰胺的氨基来源于谷氨酰胺，赖氨酸、甲硫氨酸，苏氨酸氨基来源于天冬氨酸，源头是谷氨酸。谷氨酸族包括谷氨酸、谷氨酰胺、脯氨酸和精氨酸，碳骨架来源于阿尔法酮戊二酸，脯氨酸和精氨酸通过谷氨酸合成。芳香族氨基酸包括酪氨酸、色氨酸、苯丙氨酸，碳骨架来源于磷酸烯醇式丙酮酸和4-磷酸赤藓糖，氨基来源于谷氨酸。动物不能合成芳香族氨基酸。组氨酸是由atp和prpp缩合，氨基来源于谷氨酰胺

小王谷胱甘肽的生物合成。由谷氨酸和半胱氨酸合成谷胱甘肽，首先谷氨酸的伽马羧基被atp活化，生成伽马-谷氨酰磷酸，之后与半胱氨酸的氨基缩合，生成伽马-谷氨酰半胱氨酸。继续由atp提供能量和磷酸基团，使阿尔法羧基活化，最后与甘氨酸的氨基酸缩合，生成谷胱甘肽。肌酸的生物合成，首先由转眯基酶催化，精氨酸提供胍基给甘氨酸，生成胍基乙酸。然后由甲基转移酶催化，s-腺苷甲硫氨酸提供甲基给胍基乙酸，最终生成肌酸。一氧化氮的合成，是精氨酸在一氧化氮合酶作用下生成瓜氨酸和一氧化氮，需要p还原力。一氧化氮是信号分子，能与鸟苷酸环化酶结合，刺激生成环鸟甘酸，帮助巨噬细胞吞噬细菌和肿瘤细胞。引起血管放松，降血压。参与细胞凋亡。