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氨基酸代谢

氨基酸在活细胞内进行分解代谢和合成代谢的物理和化学变化过程。由饲料蛋白质提供的外源氨基酸、体组织蛋白质分解而来的及机体自身合成的内源氨基酸,共同构成氨基酸代谢库。这些氨基酸经血液循环至机体各器官组织,在细胞内进行代谢。体内氨基酸主要用于合成组织蛋白质,供机体组织更新、生长及生产产品。此外,某些氨基酸可通过特殊代谢途径变成体内各种具有重要生理功能的含氮物质,如嘌呤、嘧啶、甲状腺素等。

氨基酸在活细胞内进行分解代谢和合成代谢的物理和化学变化过程。由饲料蛋白质提供的外源氨基酸、体组织蛋白质分解而来的及机体自身合成的内源氨基酸,共同构成氨基酸代谢库。这些氨基酸经血液循环至机体各器官组织,在细胞内进行代谢。体内氨基酸主要用于合成组织蛋白质,供机体组织更新、生长及生产产品。此外,某些氨基酸可通过特殊代谢途径变成体内各种具有重要生理功能的含氮物质,如嘌呤、嘧啶、甲状腺素等。超过蛋白质合成需要的以及机体不能利用的氨基酸在肝脏被分解。氨基酸的合成与分解呈动态平衡。氨基酸在体内的代谢过程见图。

氨基酸的分解代谢

包括氨基酸的脱氨基作用、氨代谢和α-酮酸代谢(图)。

氨基酸的脱氮基作用

主要有氧化脱氨基作用、转氨基作用和联合脱氨基作用。

氧化脱氨基作用

氨基酸在酶的作用下,先脱去两个氢原子形成亚氨基酸,亚氨基酸再与水反应生成α-酮酸和氨的过程。催化氧化脱氨基作用的酶主要是L-谷氨酸脱氢酶,是唯一能使氨基酸直接脱去氨基的活力最强的酶。L-谷氨酸在其催化下脱去氨基生成α-酮戊二酸及氨。上述反应为可逆反应。

转氨基作用

α-氨基酸的氨基通过转氨酶的催化,可以转移到α-酮酸的酮基上,从而生成与其相应的α-氨基酸,原来的α-氨基酸则转变为相应的α-酮酸。这是体内合成非必需氨基酸的重要途径。体内转氨基作用以L-谷氨酸与α-酮戊二酸的转氨体系最为重要。动物体组织细胞中的转氨酶多以α-酮戊二酸为氨基受体生成谷氨酸,谷氨酸又可作为氨基的供体,生成α-酮戊二酸。转氨基作用提供了重新分配氨基氮的一个途径,可以使动物体内多余的氨基酸被降解,而各种非必需氨基酸则可由相应的α-酮酸与谷氨酸合成。

氨基酸代谢过程(模式图)

联合脱氨基作用

氨基酸在体内的主要脱氨基方式。其方式有两种。①氨基酸先与α-酮戊二酸进行转氨基作用,生成相应的α-酮戊二酸及谷氨酸,然后,谷氨酸在L-谷氨酸脱氢酶的作用下,脱氨基而生成原来的α-酮戊二酸并释放出氨。此反应是可逆的,因此也是体内合成氨基酸的主要途径。通过谷氨酸脱氨酶的联合脱氨基作用,并非体内所有器官组织脱氨基的主要方式。②嘌呤核苷酸循环,通过转氨基作用生成的谷氨酸,可将氨基再转移至草酰乙酸,生成天门冬氨酸,天门冬氨酸又与嘌呤核苷酸代谢连接起来脱去氨基。

氨的代谢

哺乳类动物体内,氨基酸脱氨基产生的氨,最终变成尿素被排泄。尿素在肝脏中是以鸟氨酸循环的方式生成的。家禽体内的氨不能合成尿素,而是合成尿酸。尿酸合成过程比较复杂,首先是将氨基酸提供的氨基合成嘌呤,然后按嘌呤的分解代谢过程转变为尿酸,随尿排出体外。合成一分子尿酸需要一分子甘氨酸。因此,鸡的甘氨酸需要量多,特别是雏鸡,氮的排出较多,体内合成量又不足,必须从饲料中补给甘氨酸。

α-酮酸的代谢

α-酮酸或重新被氨基化,生成氨基酸,或转变为糖及脂类。在体内可转变成糖的氨基酸称为生糖氨基酸,包括所有的非必需氨基酸,这些氨基酸与糖的转变是不可逆的。氨基酸能转变成酮体者称为生酮氨基酸,按脂肪代谢途径进行代谢,此过程亦是不可逆的。因此,所有的生酮氨基酸均是必需氨基酸。部分按糖代谢,部分按脂肪代谢途径进行代谢的氨基酸称生糖兼生酮氨基酸。α-酮酸在有氧情况下,可氧化释能,生成CO2和水,其氧化途径是三羧酸循环。生糖氨基酸转变的丙酮酸、草酰乙酸及α-酮戊二酸,及生酮氨基酸和生糖兼生酮氨基酸变成的乙酰辅酶A,均可进入三羧酸循环进行氧化。

非必需氨基酸的合成代谢

非必需氨基酸可通过不同途径由各种前体生成,必需氨基酸则因体内不能合成相应的α-酮酸,而不能由机体自行合成。动物体合成非必需氨基酸主要有如下几种方式:①由α-酮酸氨基化生成,先由糖代谢产生相应的α-酮酸,再通过转氨基或脱氨基反应的逆过程合成氨基酸。②由其他非必需氨基酸转变而成,某些种类的非必需氨基酸如甘氨酸、鸟氨酸、精氨酸、脯氨酸和羟脯氨酸等,可由其他种类的非必需氨基酸转变生成。非必需氨基酸还可由必需氨基酸或/和非必需氨基酸转变生成。如酪氨酸可由必需氨基酸中的苯丙氨酸生成,而半胱氨酸、胱氨酸则可由必需氨基酸中的蛋氨酸和非必需氨基酸中的丝氨酸联合生成。这些转化过程都是不可逆的。正常条件下,非必需氨基酸可在动物体内合成。然而,合成非必需氨基酸原料不足时,会出现非必需氨基酸缺乏。