氨基酸代谢amino acid metabolism

生物体内氨基酸的合成和分解过程。氨基酸可通过多种途径合成，所需氨基主要来自谷氨酸或其酰胺，因此在氨基酸合成中谷氨酸有特殊的重要地位。氨基酸的分解包括脱氨作用和脱羧作用。脱下的氨可再度用于合成氨基酸，或形成尿素和尿酸等含氮化合物排出体外。氨基酸脱羧形成的胺类物质，可继续参与代谢。
合成 氨基酸的合成（转化）途径有下列几种（见图）:❶由α-酮酸经还原性氨基化作用而成。即由α-酮

各种氨基酸的合成途径及其相互关系

酸与NH3作用，生成亚氨基酸，然后亚氨基酸被还原而形成氨基酸，如α-酮戊二酸在L-谷氨酸脱氢酶的作用下转变为谷氨酸的反应。L-谷氨酸脱氢酶的辅酶在动物体内是烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD⁺)或烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP+)，在植物体内则为NADP+。上述反应不仅是合成谷氨酸的途径，也是合成其它氨基酸的途径之一，因为谷氨酸的氨基可转到任何一种α-酮酸上。
❷由谷氨酰胺合成谷氨酸。反应过程是由谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合成酶催化的，两种酶对底物的亲和力较强，反应所需底物浓度较低，反应速率也较快，被认为是植物体内无机氮素转化为氨基酸的主要途径（见氨同化作用）。
❸由α-酮酸经转氨基作用而产生。即α-氨基酸的氨基可以在转氨酶的作用下，转移到α-酮酸上，从而形成一分子α-酮酸和一分子α-氨基酸。转氨酶的种类很多，但其辅酶则均为磷酸吡哆醛，它能接受氨基酸分子中的氨基而变成磷酸吡哆胺，氨基酸则变成α-酮酸；然后，磷酸吡哆胺再将其氨基转移给另一分子α-酮酸，生成新的氨基酸。生物体内氨基酸的转氨作用极其普遍，在20种氨基酸中，只有极少数氨基酸（苏氨酸和赖氨酸），其氨基不是从转氨作用得到的。
❹氨基酸之间转化。一种氨基酸，在某种情况下可以转变成另一种氨基酸。例如丝氨酸可生成甘氨酸，苯丙氨酸可转化为酪氨酸，蛋氨酸可转化为半胱氨酸，胱氨酸与半胱氨酸可以互变。
植物和很多微生物能合成全部20种组成蛋白质的氨基酸，人和动物则不能。凡营养上必不可少而人体又不能合成、需依靠食物供给的氨基酸称为必需氨基酸。人体必需氨基酸有缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苏氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、赖氨酸等8种。另有组氨酸和精氨酸为半必需氨基酸。
分解 氨基酸分子中含有α-氨基和羧基，因此氨基酸的分解包括脱氨基作用和脱羧基作用两个内容：
脱氨基作用 主要包括氧化脱氨基作用、转氨基作用、联合脱氨作用和脱酰胺基作用。氧化脱氨基作用是氨基酸脱氨的主要方式。α-氨基酸脱去氨基后，转变成相应的酮酸。如谷氨酸在L-谷氨酸脱氢酶催化下进行氧化脱氨，生成α-酮戊二酸。L-谷氨酸脱氢酶的辅酶为NADP+，酶活性强，其最适pH近中性，在动植物、微生物中普遍存在。催化氨基酸氧化脱氢基作用的酶，除L-谷氨酸脱氢酶之外，还有L-氨基酸氧化酶和D-氨基酸氧化酶。这两种酶的辅基均为黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)。这两种酶由于在体内分布不广，活性不强或含量不多，所以作用都不大。氧化脱氢基作用在生物界中普遍存在。在某些微生物中尚有非氧化脱氨基作用，如还原脱氨、水解脱氨等。转氨基脱氨是另一种重要的脱氨基方式。即α-氨基酸的氨基通过酶促反应转到α-酮酸的酮基位置上，生成与原来的α-酮酸相应的α-氨基酸，而原来的α-氨基酸转变成相应的α-酮酸。例如谷氨酸的氨基通过谷丙转氨酶(GPT)的催化转移到丙酮酸生成丙氨酸，而谷氨酸则变为α-酮戊二酸。天门冬氨酸的氨基通过谷草转氨酶(GOT)的催化转移到α-酮戊二酸生成谷氨酸，而天门冬氨酸则变为草酰乙酸。联合脱氨基作用是先转氨基后氧化脱氨方式。由于生物体内L-氨基酸氧化酶活力不高，而L-谷氨酸脱氢酶活力很强，因此，一般认为在体内氨基酸是先与α-酮戊二酸经转氨作用变为相应的α-酮酸及谷氨酸，谷氨酸再经L-谷氨酸脱氢酶作用，重新变成α-酮戊二酸，同时放出NH3。脱酰胺基作用是指生物体内的两种酰胺 （谷氨酰胺和天门冬酰胺） 在酰胺酶的作用下，脱去酰胺生成氨的过程。脱氨基作用脱下的氨是有毒的，在体内必须转变成无毒的化合物，如与α-酮酸重新形成氨基酸或与有机酸形成有机酸盐。此外，酰胺的形成本身也起着除氨作用。各种动物在解除氨毒的机制上由于在进化过程中生活环境的改变而有所不同。水生动物脱氨基作用产生的氨主要随水直接排出体外，也有部分氨转变成三甲氨形式再排出体外。鸟类和爬虫类不能直接排氨，而以尿酸形式排出体外；两栖类、哺乳类以及人类则均以尿素形式排出体外。
脱羧基作用 是氨基酸在脱羧酶催化下，脱羧生成二氧化碳和一个胺类化合物的过程。在动、植物和微生物中都含有氨基酸脱羧酶，其辅基为磷酸吡哆醛。脱羧酶专一性很高，除个别脱羧酶之外，一般都是一种脱羧酶作用于一种氨基酸。如谷氨酸脱羧酶作用于谷氨酸，脱羧后，生成二氧化碳和γ-氨基丁酸，γ-氨基丁酸是神经传导的抑制剂，它在植物组织中广泛存在。γ-氨基丁酸经转氨后生成琥珀酸，进入三羧酸循环。天门冬氨酸脱羧酶作用于天冬氨酸，脱羧后，生成二氧化碳和β-丙氨酸，后者是维生素泛酸的成分。其他还有组氨酸脱羧酶，催化组氨酸脱羧形成组胺； 色氨酸氧化脱羧酶，催化色氨酸脱羧形成5-羟色胺和吲哚乙酸； 丝氨酸脱羧酶，催化丝氨酸脱羧形成胆胺等。氨基酸脱羧并非氨基酸代谢的主要方式。脱羧后生成的胺可在胺氧化酶的作用下，将胺氧化成醛和氨。醛可进一步氧化成脂肪酸，氨可合成尿素及新的氨基酸。

氨基酸代谢metabolism of amino acid

生物体内氨基酸合成和分解的过程。不同生物在利用氮源和合成氨基酸的能力上均有不同。高等植物能利用氨、亚硝酸和硝酸作氮源，高等动物只能利用铵离子作氮源，固氮菌则能利用氮气作氮源。植物能合成它生活所需的所有氨基酸，人和动物则不能合成全部所需的氨基酸。不同氨基酸的合成途径各不相同，就是相同氨基酸在不同生物体内合成的途径也不一定相同。由于组成蛋白质的氨基酸均为L-型氨基酸，且含有α-氨基和α-羧基，故它们的分解代谢途径有不少共同之处。如脱氨基后生成酮酸或不饱和有机酸；脱羧释放CO₂后生成胺类；均有转氨基反应等。但由于氨基酸的侧链各不相同，故个别氨基酸还有其特殊的分解及转化成其他物质的途径。