蛋白质与氨基酸分解
氨基酸分解：氨的安全转运与碳骨架再利用¶
蛋白质被分解后，氨基酸的氨基要安全处理，碳骨架则并入能量代谢或合成代谢。本篇按“脱氨与转运 → 尿素循环 → 碳骨架去路 → 生物胺”展开，最后附上记忆口诀。
提示块约定
!!! info：上下游联系或器官分工。!!! tip：记忆或考试提醒。!!! warning：临床相关风险。
此处可插入尿素循环示意图
脱氨与联合反应¶
- 转氨反应：
- 酶：谷丙转氨酶（ALT）最多见于肝，谷草转氨酶（AST）在心肌丰富；
- 机制：乒乓反应，辅酶为 磷酸吡哆醛 (PLP)；
- 作用：大多数 L-氨基酸可与 α-酮戊二酸换氨基生成 α-酮酸 + 谷氨酸（Thr、Pro、Lys 特例）。
- 氧化脱氨：
- 谷氨酸脱氢酶（线粒体基质）：
Glu + NAD(P)⁺ + H₂O → α-KG + NH₃ + NAD(P)H，受 GTP/ATP 抑制、GDP/ADP 激活； - 其他氧化酶（过氧化物酶体）：L/D-氨基酸氧化酶让氨基酸 + FAD → α-酮酸 + NH₃ + FADH₂（随即生成 H₂O₂）。
- 联合脱氨：转氨将氨集中到谷氨酸，再由谷氨酸脱氢酶释放 NH₃，是肝中主要路径。
氨的运输
肌肉把氨转到 丙氨酸（葡萄糖-丙氨酸循环）或合成 谷氨酰胺 后输送到肝/肾，避免氨在血中积累。
尿素循环：两氮一碳的出口¶
| 步骤 | 位置 | 反应 | 能量 |
|---|---|---|---|
| 1 | 线粒体 | CPS I：NH₄⁺ + HCO₃⁻ + 2 ATP → 氨甲酰磷酸 | 消耗 2 ATP（为 ADP）; 限速，受 N-乙酰谷氨酸激活 |
| 2 | 线粒体 | 鸟氨酸转氨甲酰酶：氨甲酰磷酸 + 鸟氨酸 → 瓜氨酸 + Pi | 瓜氨酸出线粒体交换鸟氨酸 |
| 3 | 胞质 | 精氨琥珀酸合成酶：瓜氨酸 + 天冬氨酸 + ATP → 精氨琥珀酸 + AMP + PPi | 等价消耗 2 ATP（AMP） |
| 4 | 胞质 | 精氨琥珀酸裂解酶：精氨琥珀酸 → 精氨酸 + 延胡索酸 | 延胡索酸 → 草酰乙酸 → 产 1 NADH |
| 5 | 胞质 | 精氨酸酶：精氨酸 + H₂O → 鸟氨酸 + 尿素 | 鸟氨酸回线粒体 |
总反应：NH₄⁺ + HCO₃⁻ + Asp + 3 ATP + 2 H₂O → 尿素 + Fumarate + 2 ADP + 2 Pi + AMP + PPi。延胡索酸转草酰乙酸时产生 NADH，部分抵消能量消耗。
高氨血症
尿素循环任一步骤缺陷会导致氨积聚，影响 CNS。治疗策略包括限制蛋白、提供苯乙酸/苯甲酸与氨结合排泄、补充精氨酸或瓜氨酸。
氨基酸碳骨架的去路¶
| 进入代谢中间体 | 氨基酸 | 记忆口诀 |
|---|---|---|
| 丙酮酸 | Ala, Ser, Gly, Cys, Thr, Trp | “色师叔拌干饼” |
| 乙酰-CoA | Ile, Leu, Trp, Lys, Thr | “一亮色书离散” |
| 乙酰乙酸 | Leu, Lys, Phe, Tyr, Trp | “来俩本老铜” |
| α-酮戊二酸 | Glu, Gln, Pro, Arg, His | “古琴组二普” |
| 琥珀酰-CoA | Val, Ile, Met, Thr | “携一假琥珀仙” |
| 延胡索酸 | Phe, Tyr | 芳香降解共同点 |
| 草酰乙酸 | Asp, Asn | 记最长“天冬双生” |
- 只生酮：Leu, Lys。
- 兼生糖生酮：Ile, Phe, Tyr, Trp, Thr。
- 其余多为只生糖。
氨基酸脱羧与生物胺¶
PLP 依赖的脱羧反应产生多种神经递质或激素：
- Glu → GABA（抑制性神经递质）；
- His → 组胺（过敏反应、胃酸分泌）；
- DOPA → 多巴胺 → 去甲肾上腺素 → 肾上腺素；
- Trp → 5-羟色胺（血清素） → 褪黑素；
- Lys → 1,5-二氨戊烷（腐胺）等多胺。
辅酶记忆
凡是与氨基酸“换基”相关（转氨、脱羧）都绕不开 维生素 B₆（PLP），考试常见缺乏症影响神经递质合成。
氨转运与毒性¶
- 谷氨酰胺合酶/谷氨酰胺酶：在脑、肾等组织把 NH₄⁺ 暂存为谷氨酰胺，再在肝/肾释放；
- 葡萄糖-丙氨酸循环：肌肉把氨转到丙氨酸，经血送肝，再转氨 + 糖异生；
- 高氨抑制 TCA：NH₄⁺ 与 α-酮戊二酸结合生成谷氨酸，耗尽 TCA 中间体，解释高氨血症的神经毒性。
掌握以上内容后，无论是分析氨基酸代谢遗传病、肝功能不全导致高氨，还是解释神经递质的来源，都能迅速在“氨处理—尿素循环—碳骨架流向”这条主线上找到答案。