氨基酸分解代谢的最主要方式是脱氨基作用,这种作用在体内大多数组织中都可以进行。氨基酸可以通过多种方式脱去氨基,如氧化脱氨基、转氨基、联合脱氨基及非氧化脱氨基等,以联合脱氨基最重要。
1.转氨基作用 氨基酸在转氨酶催化下,可逆地把氨基酸的氨基转移给α-酮酸,而生成了对应的α-酮酸;原有α-酮酸接受氨基后转变成氨基酸,此反应称为转氨基作用,反应式如下:
上述反应平衡常数近于1,因此,转氨基作用既是氨基酸的分解代谢途径,也是体内某些氨基酸合成的途径。反应的实际方向取决于4种反应物的相对浓度。
体内大多数氨基酸可以参与转氨基作用,但赖氨酸、脯氨酸及羟脯氨酸例外。除了α-氨基外,氨基酸侧链末端的氨基,也可以通过这种方式脱氨基。
体内存在着多种转氨酶。不同氨基酸与α-酮酸之间的转氨基作用只能由专一的转氨酶催化。在各种转氨酶中,以L-谷氨酸与α-酮酸的转氨酶最重要,如谷丙转氨酶(GPT、ALT)和谷草转氨酶(GOT、AST)。它们广泛存在各组织中,但含量和活性不等(表18-1)。
表18-1 正常人各组织中的GPT和AST活性
血清中ALT和AST活性较低,各组织器官中以肝和心的活性最高。当某些原因使细胞膜通透性增高或破裂时,转氨酶可大量释放入血,造成血清中转氨酶活性明显升高。如急性肝炎患者血清ALT显著升高;心肌梗死患者血清中AST活性明显升高。临床上可以作为疾病诊断和预后的参考指标。
转氨酶的辅酶是维生素B6的磷酸酯,即磷酸吡哆醛。在转氨基过程中,通过磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺的互相转变而完成氨基的转移。(www.xing528.com)
2.氧化脱氨基作用 肝、肾、脑等组织中广泛存在着L-谷氨酸脱氢酶,此酶活性较强,是一种不需氧脱氢酶,催化L-谷氨酸氧化脱氨生成α-酮戊二酸,辅酶是NAD+或NADP+,反应式如下:
以上反应可逆。一般情况下,反应偏向于谷氨酸的合成,但是当谷氨酸浓度高而NH3浓度低时,则有利于α-酮戊二酸的生成。
3.联合脱氨基作用 氨基酸首先与α-酮戊二酸在转氨酶作用下生成相应的α-酮酸和谷氨酸,然后在经L-谷氨酸脱氢酶作用,脱去氨基而生成α-酮戊二酸,后者再继续参加转氨基作用。联合脱氨基作用的全过程是可逆的,因此这一过程也是体内合成非必需氨基酸的主要途径(图18-2)。
4.嘌呤核苷酸循环 在肌肉组织中氨基酸的脱氨基作用虽不如肝、肾活跃,但肌肉总量多,所以其代谢量也较大,尤其是对缬氨酸、亮氨酸及异亮氨酸等支链氨基酸,因肌肉中支链氨基酸转氨酶的活性要比肝脏高得多,是支链氨基酸分解的重要场所。但是肌肉中的谷氨酸脱氢酶活性较低,进行联合脱氨基作用效率不高,在肌肉中主要是以嘌呤核苷酸循环的方式进行脱氨基。
图18-2 联合脱氨基作用
氨基酸首先通过连续的转氨基作用,将氨基转移给草酰乙酸,生成天冬氨酸;天冬氨酸再与次黄嘌呤核苷酸(IMP)反应生成腺苷酸代琥珀酸,后者经过裂解,释放出延胡索酸并生成腺嘌呤核苷酸(AMP)。AMP在活性较强的腺苷酸脱氨酶催化下脱去氨基生成IMP,最终完成氨基酸的脱氨基作用,IMP可以再参加循环(图18-3)。
图18-3 嘌呤核苷酸循环
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