第七章 氨基酸代谢氨基酸是构成蛋白质分子的基本单位。蛋白质是生命活动的基础。体内的大多数蛋白质均不断地进行分解与合成代谢，细胞中不停地利用氨基酸合成蛋白质和分解蛋白质成为氨基酸。体内的这种转换过程一方面可清除异常蛋白质，这些异常蛋白质的积聚会损伤细胞。另一方面使酶或调节蛋白的活性由合成和分解得到调节，进而调节细胞代谢。实际上酶的水平取决于其合成，同样也由酶的分解来决定。所以，对细胞来说，蛋白质的分解与合成同样重要。
第一节 蛋白质的营养作用一、蛋白质的生理功能
1.维持细胞组织的生长、更新和修补
蛋白质参与构成各种细胞组织是蛋白质最重要的功能。膳食中 必须提供足够的质和量的蛋白质，才能维持细胞组织的生长、更新和修补。对于发育时期的儿童尤为重要。
2.参与多种重要的生理活动体内具有多种特殊功能的蛋白质，如酶、多肽激素、抗体和某些调节蛋白等。肌肉收缩、物质的运输、血液凝固等也由蛋白质来实现。此外，氨基酸代谢过程还产生胺类、神经递质、嘌呤和嘧啶等含氮化合物。蛋白质和氨基酸的上述功能不能由糖和脂类代替。
3.氧化供能蛋白质分解产生的氨基酸，经脱氨基生成的酮酸可以被进一步氧化分解。每克蛋白质产生17.19kJ（4.1kCal）能量，供能是蛋白质的次要生理功能。
二、蛋白质的需要量和营养价值
（一）氮平衡食物中的含氮物质绝大部分是蛋白质，蛋白质平均含氮量为16%，可通过测定食物的含氮量（摄入量）和尿粪中的含氮量（排出量）判断体内蛋白质的代谢概况。可分为：
1,氮的总平衡摄入氮=排出氮，反应正常成人的蛋白质代谢情况。
2,氮的正平衡摄入氮>排出氮,部分摄入的氮用于合成体内蛋白质，见于儿童、孕妇和恢复期病人。
3,氮的负平衡摄入氮<排出氮，见于蛋白质供给量不足，如饥饿和消耗性疾病等。
（二）生理需要量正常成人每日分解蛋白质20g，因此每日最低需蛋白质30-50g，我国营养学会推荐蛋白质需要量为80g。
（三）蛋白质的营养价值
1,蛋白质的营养价值取决于蛋白质含有的氨基酸的种类和数量，特别是营养必需氨基酸的种类和数量。
营养必需氨基酸指体内不能合成，必需由食物供给的氨基酸，包括赖氨酸、色氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苏氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸。另外酪氨酸和半胱氨酸是半必需氨基酸。
2,食物蛋白质的互补作用营养价值较低的食物蛋白质混合食用，从而提高蛋白质营养价值的作用。如：谷类蛋白质赖氨酸少，色氨酸多，而豆类蛋白质赖氨酸多，色氨酸少。二者混合食用可提高蛋白质的营养价值。
三、蛋白质在胃肠道内消化过程（P302）
蛋白质经摄入后，胃粘膜分泌胃泌素，刺激胃腺分泌盐酸和胃蛋白酶原。无活性的胃蛋白酶原经激活转变成胃蛋白酶。胃蛋白酶将蛋白质水解成大小不等的多肽片段，随食糜流入小肠，触发小肠分泌胰泌素。胰泌素刺激胰腺分泌碳酸氢盐进入小肠，中和胃内容物中的盐酸。同时小肠上段的十二指肠释放出肠促胰酶肽，以刺激胰腺分泌一系列胰酶酶原，其中有胰蛋白酶原、胰凝乳蛋白酶原和羧肽酶原等。在十二指肠内，胰蛋白酶原经小肠细胞分泌的肠激酶作用，转变成有活性的胰蛋白酶，催化其他胰酶原激活。这些胰酶将肽片段混合物分别水解成更短的肽。小肠内生成的短肽由羧肽酶从肽的C端降解，氨肽酶从N端降解，如此经多种酶联合催化，食糜中的蛋白质降解成氨基酸混合物，再由肠粘膜上皮细胞吸收进入机体。游离氨基酸进入血液循环输送到肝脏。
氨基酸吸收是一种耗能过程。中性、碱性、酸性和脯氨酸等游离氨基酸各自有其需消耗ATP的专一载体和依赖Na+的转运系统。在机体内，氨基酸进入细胞内尚需别的机制完成，例如大肠。肾脏存在一种称为γ-谷氨酰循环系统。它利用谷胱甘肽转运一些氨基酸。这一循环有γ-氨酰环化转移酶、5-氧脯氨酸酶、γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶和谷胱甘肽合成酶，在这些酶依次作用下，将细胞外的氨基酸转入细胞。转运过程中，每转入一个氨基酸，要消耗3个ATP。γ-谷氨酰循环对谷氨酰胺、半胱氨酸和其他中性氨基酸转运活性最大；对天冬氨酸转运活性最小，对亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸等支链氨基酸和芳香族氨基酸活力也小。γ-谷氨酸循环对脯氨酸无转运活性。
动物组织中有各种组织蛋白酶，也能将细胞自身的蛋白质水解成氨基酸，但不同于消化道中的蛋白水解酶。正常组织内，蛋白质的分解速度与组织的生理活动是相适应的。
四、高等植物和微生物中的氨基酸高等植物体中也含有蛋白酶类，种籽及幼苗内都含有活性蛋白酶，叶和幼芽中也有蛋白酶，某些植物的果实中含有丰富的蛋白酶，如木瓜中的木瓜蛋白酶、菠萝中的菠萝蛋白酶、无花果中的无花果蛋白酶等都可使蛋白质水解。植物组织中的蛋白酶，其水解作用以种籽萌芽时为最旺盛。发芽时，胚乳中贮存的蛋白质在蛋白酶催化下水解成氨基酸，当这些氨基酸运输到胚，胚则重新合成蛋白质，以组成植物自身的细胞。
微生物也含有蛋白酶，能将蛋白质水解为氨基酸。
下图为体内氨基酸代谢概况：
图：氨基酸代谢概况蛋白质分解代谢首先在酶的催化下水解为氨基酸，而后各氨基酸进行分解代谢，或转变为其它物质、或参与新的蛋白质的合成。因此氨基酸代谢是以蛋白质分解代谢为中心内容。
第一节 氨基酸的一般代谢食物蛋白经过消化吸收后，以氨基酸的形式通过血液循环运到全身的各组织。这种来源的氨基酸称为外源性基酸。机体各组织的蛋白质在组织酶的作用下，也不断地分解成为氨基酸；机体还能合成部分氨基酸(非必需氨基酸)；这两种来源的氨基酸称为内源性氨基酸。外源性氨基酸和内源性氨基酸彼此之间没有区别，共同构成了机体的氨基酸代谢库(metabolic pool)。氨基酸代谢库实际上包括细胞内液、细胞间液和血液中的氨基酸。
从氨基酸的结构上看，除了侧链R基团不同外，均有α-氨基和α-羧基。氨基酸在体内的分解代谢实际上就是氨基、羧基和R基团的代谢。氨基酸的降解反应包括脱氨基作用、脱羧作用、羟基化作用等。脱氨基作用是氨基酸脱氨基生成氨ammonia)和相应的α-酮酸；脱羧作用是脱羧基生成CO2和胺。
胺在体内可经胺氧化酶作用，进一步分解生成氨和相应的醛和酸。
氨对人体来说是有毒的物质，氨在体内主要合成尿素排出体外，还可以合成其它含氮物质(包括非必需氨基酸、谷氨酰胺等)，少量的氨可直接经尿排出。R基团部分生成的酮酸可进一步氧化分解生成CO2和水，并提供能量，也可经一定的代谢反应转变生成糖或脂在体内贮存。由于不同的氨基酸结构不同，因此它们的代谢也有各自的特点。
各组织器官在氨基酸代谢上的作用有所不同，其中以肝脏最为重要。肝脏蛋白质的更新速度比较快，氨基酸代谢活跃，大部分氨基酸在肝脏进行分解代谢，同时氨的解毒过程主要也在肝脏进行。分枝氨基酸的分解代谢则主要在肌肉组织中进行。
一、氨基酸的脱氨基作用脱氨基作用是指氨基酸在酶的催化下脱去氨基生成α-酮酸的过程。这是氨基酸在体内分解的主要方式。氨基酸的结构不同，脱氨基的方式也不同，主要有氧化脱氨、转氨、联合脱氨和非氧化脱氨等，以联合脱氨基最为重要。
（一）转氨基作用
l．转氨酶与转氨基作用体内各组织中都有氨基转移酶（aminotransferase）或称转氨酶（transaminase）。此酶催化某一氨基酸的α-氨基转移到另一种α-酮酸的酮基上，生成相应的氨基酸；原来的氨基酸则转变成α-酮酸（a-ketoacid）。
上述反应可逆，平衡常数近于1。因此，转氨基作用（transamination）既是氨基酸的分解代谢过程，也是体内某些氨基酸（非必需氨基酸）合成的重要途径。反应的实际方向取决于四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，如鸟氨酸的δ-氨基也可通过转氨基作用而脱去。
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-酮酸的转氨酶最为重要。例如，谷丙转氨酶（glutamic pyruvic transaminase,GPT，又称ALT）和谷草转氨酶(glutamic oxaloacetic transaminase,COT,又称AST)．它们在体内广泛存在，但各组织中含量不等（下表）。
表,正常成人各组织中GOT及GPT活性
由上表可见，正常时上述转氨酶主要存在于细胞内，而血清中的活性很低；各组织器官中以心和肝的活性为最高。当某种原因使细胞膜通透性增高或细胞破坏时，则转氨酶可以大量释放入血，造成血清中转氨酶活性明显升高。例如，急性肝炎患者血清GPT活性显著升高；心肌梗死患者血清中GOT明显上升。临床上可以此作为疾病诊断和预后的指标之一。
2．转氨基作用的机制转氨酶的辅酶都是维生素B6的磷酸酯，即磷酸吡哆醛，它结合于转氨酶活性中心赖氨酸的ε-氨基卜。在转氨基过程中，磷酸吡哆醛先从氨基酸接受氨基转变成磷酸吡哆胺，同时氨基酸则转变成α-酮酸。磷酸吡哆胺进一步将氨基转移给另一种α-酮酸而生成相应的氨基酸，同时磷酸吡哆胺又变回磷酸吡哆醛。在转氨酶的催化下，磷酸吡哆醛与磷酸吡哆胺的这种相互转变，起着传递氨基的作用，如下图。
（二）、氧化脱氨基作用(Oxidative Deamination) P306
氧化脱氨基作用是指在酶的催化下氨基酸在氧化脱氢的同时，脱去氨基的过程。
谷氨酸在线粒体中由谷氨酸脱氢酶(glutamate dehydrogonase)催化氧化脱氨。谷氨酸脱氢酶属不需氧脱氢酶，以NAD+或NADP+作为辅酶。氧化反应通过谷氨酸Cα脱氢转给NAD(P)+形成α-亚氨基戊二酸，再水解生成α-酮戊二酸和NH3（如下图）。
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出浓度低时，则有利于α-酮戊二酸的生成。谷氨酸脱氢酶是一种变构酶，由6个相同的亚基聚合而成，每个亚基的分子量为56000。已知GTP和ATP是此酶的变构抑制剂，而GDP和ADP是变构激活剂。因此当体内GTP和ATP不足时，谷氨酸加速氧化脱氨，这对于氨基酸氧化供能起着重要的调节作用。
〔三〕、联合脱氨基作用
1,α-氨基转氨基作用（P307）
联合脱氨基的过程是：α-氨基酸首先与α-酮戊二酸在转氨酶作用下生成α-酮酸和谷氨酸，然后谷氨酸再经L-谷氨酸脱氢酶作用，脱去氨基而生成α-酮戊二酸，α-酮戊二酸再继续参加转氨基作用（下图）。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,以谷氨酸脱氢酶为主的联合脱氨基作用
2,嘌呤核苷酸循环 P307
上述联合脱氨基作用主要在肝、肾等组织中进行。骨骼肌和心肌中L-谷氨酸脱氢酶的活性弱，难于进行以上方式的联合脱氨基过程。肌肉中存在着另一种氨基酸脱氨基反应，即通过嘌呤核苷酸循环（purine nucleotide cycle）脱去氨基。在此过程中，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在腺苷酸脱氨酶（此酶在肌组织中活性较强）催化下脱去氨基，最终完成氨基酸的脱氨基作用。IMP可以再参加循环（下图）。由此可见，嘌呤核苷酸循环实际上也可以看成是另一种形式的联合脱氨基作用。
图,嘌呤核苷酸的联合脱氨基作用（P308）
二、α-酮酸的代谢氨基酸脱氨基后生成的α-酮酸可以进一步代谢，主要有以下三方面的代谢途径：
（一）生成非必需氨基酸通过转氨基又生成相应的氨基酸，是非必需氨基酸的生成途径。
（二）转变为糖和脂类
α-酮酸可以转变成糖和脂类，将可以转变成糖的相应氨基酸称生糖氨基酸（glucogenic amino acid），转变成酮体的称生酮氨基酸（ketogenic amino acid），二者兼有者称生糖兼生酮氨基酸(glucogenic and ketogenic amino acid)。
表:氨基酸生糖及生酮性质的分类
转变过程的中间产物不外乎是：乙酸辅酶A（二碳化合物）、丙酮酸（三碳化合物）、以及三羧酸循环的中间物，例如琥珀酸单酰辅酶A、延胡索酸、草酰乙酸（四碳化合物）及α-酮戊二酸（五碳化合物）等。
以丙氨酸为例，丙氨酸脱去氨基生成丙酮酸，丙酮酸可以转变成葡萄糖，所以丙氨酸是生糖氨基酸；
又如亮氨酸经过一系列代谢转变生成乙酰辅酰A或乙酰乙酰辅酶A，它们可以进一步转变成酮体或脂肪，所以亮氨酸是生酮氨基酸；
再如，苯丙氨酸与酪氨酸经代谢转变既可生成延胡索酸，又可生成乙酰乙酸，所以这两种氨基酸是生糖兼生酮氨基酸。
（三）氧化供能进入三羧酸循环彻底氧化成CO2和H2O。
氨基酸的代谢与糖和脂肪的代谢密切相关、氨基酸可转变成糖与脂肪；糖也可以转变成脂肪及多数非必需氨基酸的碳架部分。
由此可见，三羧酸循环是物质代谢的总枢纽，通过它可使糖。脂肪酸及氨基酸完全氧化，也可使其彼此相互转变，构成一个完整的代谢体系。
三、脱羧基作用 (P308)
氨基酸在氨基酸脱羧酶催化下进行脱羧作用，生成CO2和一个伯胺类化合物。这个反应除组氨酸外均需要磷酸吡哆醛作为辅酶。
氨基酸的脱羧作用，在微生物中很普遍，在高等动植物组织内也有此作用，但不是氨基酸代谢的主要方式。
氨基酸脱羧酶的专一性很高，除个别脱羧酶外，一种氨基酸脱羧酶一般只对一种氨基酸起脱羧作用。氨基酸脱羧后形成的胺类中有一些是组成某些维生素或激素的成分，有一些具有特殊的生理作用，例如脑组织中游离的γ-氨基丁酸就是谷氨酸经谷氨酸脱羧酶催化脱羧的产物，它对中枢神经系统的传导有抑制作用。
天冬氨酸脱羧酶促使天冬氨酸脱羧形成β-丙氨酸，它是维生素泛酸的组成成分。
组胺可使血管舒张、降低血压，而酪胺则使血压升高。前者是组氨酸的脱羧产物，后者是酪氨酸的脱羧产物。
如果体内生成大量胺类，能引起神经或心血管等系统的功能紊乱，但体内的胺氧化酶能手化胺类氧化成醛，继而醛氧化成脂肪酸，再分解成CO2和H2O。
脱羧酶的作用机制如下：
上式中PCHO代表磷酸吡哆醛。
第三节 氨的代谢机体内代谢产生的氨，以及消化道吸收来的氨进入血液，形成血氨。氨具有毒性，脑组织对氨的作用尤为敏感。体内的氨主要在肝合成尿素而解毒。因此，除门静脉血液外，体内血液中氨的浓度很低。正常人血浆中氨的浓度一般不超过0.60μmol/L(0.1mg/100ml)。严重肝病患者尿素合成功能降低，血氨增高，引起脑功能紊乱，常与肝性脑病的发病有关。
一、体内氨的来源 (P308)
体内氨有三个主要的来源，即各组织器官中氨基酸及胺分解产生的氨、肠道吸收的氨、以及肾小管上皮细胞分泌的氨。
1．氨基酸脱氨基以及胺、嘌呤、嘧啶的分解。其中氨基酸脱氨基作用产生的氨是体内氨的主要来源。
2．肠道氨基酸和尿素的分解肠道产氨的量较多，每日约4g。肠内腐败作用增强时，氨的产量增多。NH3比NH4+易于穿过细胞膜而被吸收；在碱性环境下，NH4+偏向于转变成NH3。因此肠道pH偏碱时，氨的吸收加强。临床上对高血氨病人采用弱酸性透析液作结肠透析，而禁止用碱性肥皂水灌肠，就是为了减少氨的吸收。肠道尿素经肠道细菌尿素酶水解也能产生的氨。
3．肾脏中谷氨酰胺的分解谷氨酰胺在谷氨酰胺酶的催化下水解成谷氨酸和NH3，这部分氨分泌到肾小管腔中主要与尿中的H+结合成NH4+，以铵盐的形式由尿排出体外，这对调节机体的酸碱平衡起着重要作用。酸性尿有利于肾小管细胞中的氨扩散入尿，但碱性尿则可妨碍肾小管细胞中NH3的分泌，此时氨被吸收入血，成为血氨的另一个来源。
二、氨的转运 (P309)
氨是有毒物质。必须以无毒形式经血液运输到肝合成尿素或运至肾以铵盐形式随尿排出体外。氨在血液中主要是以丙氨酸及谷氨酰胺两种形式运输的。
（一）丙氨酸-葡萄糖循环在肌肉中氨基酸的氨基转给丙酮酸生成丙氨酸，运输到肝中再分解成丙酮酸和氨。在肝中，丙氨酸通过联合脱氨基作用，释放出氨，用于合成尿素。转氨基后生成的丙酮酸可经糖导生途径生成葡萄糖。丙酮酸在肝异生成糖后又可输送到肌肉。糖分解转变成丙酮酸，后者再接受氨基而生成丙氨酸。
沿丙氨酸和葡萄糖反复地在肌肉和肝之间进行氨的转运，故将这一途径称为丙氨酸-葡萄糖循环（alanine-glucose cycle）。通过这个循环，既使肌肉中的氨以无毒的丙氨酸形式运输到肝，同时，肝又为肌肉提供了生成丙酮酸的葡萄糖。
（二）谷氨酰胺的运氨作用谷氨酸在脑和肌肉组织中生成谷氨酰胺，经血运输到肝。谷氨酰胺即是氨的解毒形式，又是氨的运输形式。它主要从脑、肌肉等组织向肝或肾运氨。氨与谷氨酸在谷氨酰胺合成酶（glutamine synthetase）的催化下生成谷氨酰胺，并由血液输送到肝或肾，再经谷氨酰胺酶（glutaminase）水解成谷氨酸及氨。谷氨酰胺的合成与分解是由不同酶催化的不可逆反应，其合成需要ATP参与，并消耗能量。
图：丙氨酸-葡萄糖循环
值得提出的是，谷氨酰胺还可以提供其酰胺基使天冬氨酸转变成天冬酰胺。机体细胞能够合成足量的天冬酰胺以供蛋白质合成的需要，但白血病细
胞却不能或很少能会合成天冬酸胺，必须依靠血液从其他器官运输而来。由此，临床上应用天冬酰胺酶（asparaginase）以减少血中天冬酰胺，达到治疗白血病的目的。
三、尿素的生成 (P310)
正常情况下体内的氨主要在肝中合成尿素而解毒；只有少部分氨在肾中以铵盐形式由尿排出。正常成人尿素占排氮总量的80～90%，可见肝在氨解毒中起着重要作用。体内氨的来源与去路保持动态平衡，使血氨浓度相对稳定。
（一）肝是尿素合成的主要器官肝是合成尿素的最主要器官。肾及脑等其他组织虽然也能合成尿素，但合成量甚微。
（二）尿素合成的鸟氨酸循环学说肝如何合成尿素？ 1932年，德国学者 Hans krebs和 Kurt Henseleit首次提出了鸟氨酸循环（Orminthine cycle）学说，又称尿素循环（urea cycle）或 Krebs Henseleit循环。Krebs一生中提出了两个循环学说（还有三羧酸循环）。
鸟氨酸循环学说的实验根据如下：
将大鼠肝的薄切片放在有氧条件下加铰盐保温数小时后，铵盐的含量减少，而同时尿素增多。在此切片中，分别加入各种化合物，并观察它们对尿素生成速度的影响。发现鸟氨酸、瓜氨酸或精氨酸能够大大加速尿素的合成。根据这三种氨基酸的结构推断，它们彼此相关，即鸟氨酸可能是瓜氨酸的前体，而瓜氨酸又是精氨酸的前体。
当大量鸟氨酸与肝切片及NH4+保温时，确有瓜氨酸的积存。此外，早已证实肝含有精氨酸酶，此酶催化精氨酸水解生成鸟氨酸及尿素。
基于以上事实，Krebs和Henseleit提出了一个循环机制，即：
首先鸟氨酸与氨及CO2结合生成瓜氨酸；
第二，瓜氨酸再接受1分子氨而生成精氨酸；
第三，精氨酸水解产生尿素，并重新生成乌氨酸。
接着，鸟氨酸参与第二轮循环（右图）。
由此可见，在这个循环过程中，鸟氨酸所起的作用与三羧酸循环中草酰乙酸所起的作用类似。
总的看来，通过鸟氨酸循环，2分子氨与1分子CO2结合生成1分子尿素及1分子H2O。尿素是中性、无毒、水溶性很强的物质，由血液运输至肾，从尿中排出。
其后，用同位素标记的15NH4Cl或含15N的氨基酸饲养犬，发现随尿排出的尿素含有15N，但鸟氨酸中不含15N用含14C标记的NaH14CO3饲养犬，随尿排出的尿素也含有14C。由此进一步证实了尿素可由氨及 CO2合成
（三）鸟氨酸循环的详细步骤 (P311)
鸟氨酸循环的具体过程远比上述的复杂，详细过程可分为以下四步：
1．氨基甲酰磷酸的合成
在 Mg2+、ATP及 N-乙酰谷氨酸（N-acetyl glutamatic acid，AGA）存在时，氨与 CO2可在氨基甲酰磷酸合成酶I（carbamoyl phosphale synthetase I，CPS-I）的催化下，合成氨基甲酰磷酸。
此反应不可逆，消耗2分子ATP。
CPS-I是一种变构酶，AGA是此酶的变构激活剂。AGA的作用可能是使酶的构象改变，暴露了酶分子中的某些巯基，从而增加了酶与ATP的亲和力。CPS-I和AGA都存在于肝细胞线粒体中。
氨基甲酰磷酸是高能化合物，性质活泼，在酶的催化下易与鸟氨酸反应生成瓜氨酸。
2．瓜氨酸的合成在鸟氨酸氨基甲酰转移酶(存在于线粒体中)催化下，氨基甲酰磷酸与鸟氨酸缩合成瓜氨酸。反应部位在线粒体。
然后氨甲酰磷酸在鸟氨酸氨甲酰转移酶催化下，将氨甲酰基转移给鸟氨酸形成瓜氨酸。
图：鸟氨酸循环图
3、合成精氨酸瓜氨酸在ATP与Mg2+的存在下，通过精氨酸合成酶的催化与天冬氨酸缩合为精氨琥珀酸，同时产生AMP及焦磷酸。天冬氨酸在此作为氨基的供体。
精氨琥珀酸通过精氨琥珀酸裂合酶的催化形成精氨酸和延胡索酸。延胡索酸经三羧酸循环变为草酰乙酸。草酰乙酸与谷氨酸进行转氨作用又可变回为天冬氨酸。
4、生成尿素精氨酸在精氨酸酶的催化下水解产生尿素和鸟氨酸。此酶的专一性很高，只对L-精氨酸有作用，存在于排尿素动物的肝脏中。反应部位在胞液。
鸟氨酸可再进入线粒体并参与瓜氨酸的合成。
尿素作为代谢终产物排出体外，目前尚未发现它在体内有什么其他的生理功能。
综上所述，可将尿素合成的总反应归结为：
尿素分子中的2个氮原子，l个来自氨,1个则来自天冬氨酸，而天冬氨酸又可由其他氨基酸通过转氨基作用而生成。由此，尿素分子中2个氮原子的来源虽然不同，但都直接或间接来自各种氨基酸。还可看到，尿素合成是一个耗能的过程，合成1分子尿素需要消耗4个高能磷酸键。
除了线粒体中以氨为氮源，通过CSP-I合成氨基甲酸磷酸，并进一步参与尿素合成之外，在胞液中还存在CPS－II，它以谷氨酰胺的酰胺基为氮源，催化合成氨基甲酰磷酸，并进一步参与嘧啶的合成。两种CPS催化合成的产物虽然相同，但它们是两种不同性质的酶，其生理意义也不相同：
①CPS-I参与尿素的合成，这是肝细胞独特的一种重要功能，是细胞高度分化的结果，因而CPS-I的活性可作为肝细胞分化程度的指标之一；
②CPS-II参与嘧啶核苷酸的从头合成，与细胞增殖过程中核酸的合成有关，因而它的活性可作为细胞增殖程度的指标之一。
实验证明，当肝细胞再生时，线粒体中鸟氨酸氨基甲酰转移酶活性降低，而胞液中天冬氨酸氨基甲酰转移酶活性增高，尿素合成减少，嘧啶合成增加。
当肝细胞再生完成时，鸟氨酸氨基甲酰转移酶活性重新增高，而天冬氨酸氢基甲酰转移酶活性降低。
由此可见该两种氨基甲酰转移酶的活性对调节尿素合成与核酸合成起着重要作用。
（四） 尿素合成的调节 (P313)
1,食物高蛋白质膳食时尿素合成加快，反之，低蛋白质膳食时尿素的合成速度减慢。
2,氨基甲酰磷酸合成酶I
N-乙酰谷氨酸（AGA）是酶的变构激活剂，精氨酸促进AGA的合成，因此精氨酸浓度高时，尿素合成加速。
3,尿素合成酶系的调节所有参与反应的酶中，精氨酸带琥珀酸合成酶活性最低，是尿素合成的限速酶。
（五）氨的其他去路
1,与谷氨酸反应生成谷氨酰胺。
2,通过还原性加氨的方式固定在α-酮戊二酸上而生成谷氨酸。
3,谷氨酸又可通过转氨基作用，转移给其他α-酮酸，生成某些非必需氨基酸。
（六）高氨血症和氨中毒当肝功能严重损伤时，尿素合成障碍，导致血氨浓度升高，称高血氨症，严重者可导致肝昏迷。
第四节 个别氨基酸的代谢上节论述了氨基酸代谢的一般过程。但是，有些氨基酸还有其特殊的代谢途径，并具有重要的生理意义。
本节首先介绍某些氨基酸的另一些代谢方式，例如氨基酸的脱羧基作用和一碳单位的代谢，然后介绍含硫氨基酸、芳香族氨基酸及支链氨基酸的代谢。
一、氨基酸的脱羧基作用体内，部分氨基酸可进行脱羧基作用（decarboxylation）生成相应的胺。催化这些反应是氨基酸脱羧酶（decarboyase）。例如，组氨酸脱羧基生成组胺，谷氨酸脱羧基生成γ-氨基丁酸等，也有的氨基酸先经过羟化等变化后再脱羧基而生成胺。氨基酸脱羧酶的辅酶是磷酸吡哆醛。
胺类含量虽然不高，但具有重要的生理功用。体内广泛存在着胺氧化酶（amine oxidase），能将其氧化成为相应的醛类，再进一步氧化成羧酸，从而避免胺类在体内蓄积。膜氧化酶属于黄素蛋白酶，在肝中活性最强。
下面列举几种氨基酸脱羧基产生的重要胺类物质。
（－）γ-氨基丁酸 (P335)
谷氨酸脱羧基生成γ-氨基丁酸（γ- aminobutyric acid，GABA），催化此反应的酶是谷氨酸脱羧酶，此酶在脑、肾组织中活性很高，所以脑中GABA的含量较多。GABA是抑制性神经递质，对中枢神经有抑制作用。
（二）牛磺酸 (P336)
体内牛磺酸（taurine）由半胱氨酸代谢转变而来。半胱氨酸首先氧化成磺酸丙氨酸，再脱去羧基生成牛磺酸。牛磺酸是结合胆汁酸的组成成分。
此外，活性硫酸根（见含硫氨基酸代谢）转移也可产生牛磺酸。现已发现脑组织中含有较多的牛磺酸，表明它可能具有更为重要的生理功能。
（三）组胺 (P333)
组氨酸通过组氨酸脱羧酶催化，生成组胺（histamine）。组胺在体内分布广泛。乳腺、肺、肝、肌肉及胃粘膜中组胺含量较高，主要存在于肥大细胞中。
组胺是一种强烈的血管舒张剂，并能增加毛细血管的通透性。创伤性休克或炎症病变部位可有组胺的释放。组胺还可以刺激胃蛋白酶及胃酸的分泌。
（四）5-羟色胺 (P332)
色氨酸首先通过色氨酸羟化酶的作用生成5-羟色氨酸，再经脱羧酶作用生成5-羟色胺（5-hydroxyptamine，5-HT）。
5-羟色胺广泛分布于体内各组织。脑内的5-羟色胺作为神经递质，具有可使大部分交感神经节前神经元兴奋，使付交感节前神经元抑制作用；在外周组织，5-羟色胺有收缩血管的作用。
经单胺氧化酶作用，5-羟色胺可以生成5-羟色醛，进一步氧化而成5-羟吲哚乙酸。类癌患者原中5-羟吲哚乙酸排出量明显升高。
（五）多胺 (P335)
某些氨基酸的脱羧基作用可以产生多胺（polyamines）类物质。例如，鸟氨酸脱羧基生成腐胺，然后再转变成精脒（spermidine）和精胺（spermine）。反应如下：
精脒与精胺是调节细胞生长的重要物质。凡生长旺盛的组织，如胚胎、再生肝、生长激素作用的细胞及癌瘤组织等，作为多胺合成限速酶的鸟氨酸脱羧酶（orinithine decarboxylase）活性均较强，多胺的合成也较高。多胺促进细胞增殖的机制可能与其稳定细胞结构、与核酸分子结合，并增强核酸与蛋白质合成有关。
二、氨基酸与一碳单位 (P329)
1．一碳单位概念生物体内许多物质的代谢和一碳单位有关，如卵磷脂的生物的合成由S-腺苷甲硫氨酸提供甲基，嘌呤和嘧啶的生物合成也需要一碳单位所谓一碳单位(C1 unit或one carbon unit)就是指含有一个碳原子的基因，经过转移参与生物合成过程。有关一碳单位生成和转移的代谢称为一碳单位代谢。
体内一碳单位有多种形式，甲基(-CH3,methyl)、甲烯基(-CH2,methylene)，甲炔基(-CH＝,methenyl)、甲酰基(-CHO,formyl)及亚氨甲基(-CH＝NH,formimino)等。它们可分别来自甘氨酸、组氨酸、丝氨酸、色氨酸、蛋氨酸等。现列表于下：
在物质代谢过程中常遇到一碳单位从一个化合物转移到另一个化合物的分子上去，这种反应需要一碳单位转移酶参加，这一类酶的辅酶为四氢叶酸(tetrahydrofolate,THF)，它的功能是起着携带一碳基团的作用。四氢叶酸由叶酸(folic acid)衍生而来四氢叶酸结构式如下：
因为有不同形式的一碳单位，因此也就有相应的一碳单位四氢叶酸，其简单结构如下：
2．一碳单位的产生 (P330)
体内一碳单位是从哪里产生的？它们主要由甘氨酸、组氨酸、丝氨酸、色氨酸、蛋氨酸等氨基酸在代谢过程中产生。
①甘氨酸甘氨酸的分解反应产生 N5,N10-次甲基四氢叶酸、CO2和 NH3，催化这一反应的是甘氨酸合成酶。
②丝氨酸丝氨酸降解为甘氨酸也产生 N5,N10-次甲基四氢叶酸，反应是可逆的，催化该反应的酶为丝氨酸羟甲基转移酶。
③组氨酸组氨酸在降解为谷氨酸的过程中，也可以产生 N5,N10-次甲基四氢叶酸，形成一碳单位，其降解过程如下：
④苏氨酸苏氨酸在体内过剩时，可由苏氨酸脱水酶催化降解产生甘氨酸。甘氨酸进而转变成一碳单位。
⑤蛋氨酸分子中的甲基也是一碳单位。在ATP的参与下蛋氨酸转变生成S-腺苷蛋氨酸(Sadenosylmethionine,又称活性蛋氨酸)。S-腺苷蛋氨酸是活泼的甲基供体。因此四氢叶酸并不是一碳单位的唯一载体。
3,一碳单位的相互转变 (P331)
各种形式的一碳单位在适当的条件下可以通过氧化还原反应相互转变。但N5-甲基四氢叶酸生成是不可逆的。
4,生理功能一碳单位的主要生理功能是作为嘌呤、嘧啶合成的原料，故在核酸合成中占有重要地位。与乙酰辅酶A在联系糖、脂、氨基酸代谢中所起的枢纽作用相类似，一碳单位将氨基酸与核酸代谢联系起来。一碳单位代谢障碍可造成巨幼红细胞贫血。
S-腺苷甲硫氨酸(SAM)提供甲基可参与体内多种物质合成。例如肾上腺素、胆碱、胆酸等。
三、含硫氨基酸的代谢
体内的含硫氨基酸有三种，即甲硫氨酸、半胱氨酸和胱氨酸。这三种氨基酸的代谢是相互联系的，甲硫氨酸可以转变为半胱氨酸和胱氨酸，半胱氨酸和胱氨酸也可以互交，但后二者不能变为甲硫氨酸，所以甲硫氨酸是必需氨基酸。
（一）甲硫氨酸的代谢
1．甲硫氨酸与转甲基作用甲硫氨酸中含有S-甲基，通过各种转甲基作用可以生成多种含甲基的重要生理活性物质，如肾上腺素、肌酸、肉毒碱等。但是，甲硫氨酸在转甲基之前，首先必须与 ATP作用，生成 S-腺苷甲硫氨酸。此反应由甲硫氨酸腺苷转移酶催化。SAM中的甲基称为活性甲基，SAM称为活性甲硫氨酸。
活性甲硫氨酸在甲基转移酶（methyl transferase）的作用下，可将甲基转移至另一种物质，使其甲基化（methylation），而活性甲硫氨酸即变成S-腺苷同型半胱氨酸，后者进一步脱去腺苷，生成同型半胱氨酸（homocysteine）。
据统计，体内约有50多种物质需要SAM提供甲基，生成甲基化合物。甲基化作用是重要的代谢反应，具有广泛的生理意义（包括DNA与RNA的甲基化），而SAM则是体内最重要的甲基直接供给体。
2．甲硫氨酸循环甲硫氨酸在体内最主要的分解代谢途径是通过上述转甲基作用而提供甲基，与此同时产生的S-腺苷同型半胱氨酸进一步转变成同型半胱氨酸。同型半胱氨酸可以接受N5-甲基四氢叶酸提供的甲基，重新生成甲硫氨酸，形成一个循环过程，称为甲硫氨酸循环（methionine cycle）。这个循环的生理意义是由N5-CH3-FH4供给甲基会成甲硫氨酸，再通过此循环的SAM提供甲基，以进行体内广泛存在的甲基化反应，由此，可看成是体内甲基的间接供体。
图：甲硫氨酸循环尽管上述循环可以生成甲硫氨酸，但体内不能合成同型半胱氨酸，它只能由甲硫氨酸转变而来，所以实际上体内仍然不能合成甲硫氨酸，必须由食物供给。
值得注意的是，由N5-CH3-FH4提供甲基使同型半胱氨酸转变成甲硫氨酸的反应是目前已知体内能利用N5-CH3-FH4的唯一反应。催化此反应的N5-甲基四氢叶酸转甲基酶，又称甲硫氨酸合成酶，其辅酶是维生素B12，它参与甲基的转移。维生素B12缺乏时，N5-CH3-FH4上的甲基不能转移，这不仅不利于甲硫氨酸的生成，同时也影响四氢叶酸的再生，使组织中游离的四氢叶酸含量减少，不能重新利用它来转运其他一碳单位，导致核酸合成障碍，影响细胞分裂。因此，维生素B12不足时可以产生巨幼红细胞性贫血。
同型半胱氨酸还可通过胱硫醚合酶（cystathionine sythase）催化，与丝氨酸缩合生成胱硫醚，后者进一步生成半胱氨酸和α-酮丁酸。α-酮丁酸转变成琥珀酸单酰辅酶A，通过三羧酸循环，可以生成葡萄糖，所以甲硫氨酸是生糖氨基酸。目前认为，高同型半胱氨酸血症具有重要的病理意义，可能是动脉粥样硬化发病的独立危险因子。
3．肌酸的合成 (P365)
肌酸（creatine）和磷酸肌酸（creatine phosphate）是能量储存、利用的重要化合物。肌酸以甘氨酸为骨架，由精氨酸提供脒基，S-腺苦甲硫氨酸供给甲基而合成。肝是合成肌酸的主要器官。在肌酸激酶（creatine kinase或creatine phosphokinase，CPK）催化下，肌酸转变成磷酸肌酸，并储存ATP的高能磷酸键。磷酸肌酸在心肌、骨骼肌及大脑中含量丰富。
肌酸激酶由两种亚基组成，即M亚基（肌型）与B亚基（脑型），有三种同工酶：MM型、MB型及BB型。它们在体内各组织中的分布不同，MM型主要在骨骼肌，MB型主要在心肌，BB型主要在脑。心肌梗死时，血中MB型肌酸激酶活性增高，可作为辅助诊断的指标之一。
肌酸和磷酸肌酸代谢的终产物是肌酸酐（creatinine）。肌酸酐主要在肌肉中通过磷酸肌酸的非酶促反应而生成。正常成人，每日尿中肌酸酶的排出量恒定。肾严重病变时，肌酸附排泄受阻，血中肌酸浓度升高。
（二）半胱氨酸与胱氨酸的代谢
1．半胱氨酸与胱氨酸的互变半胱氨酸含有巯基（－SH），胱氨酸含有二硫键（-S-S-），二者可以相互转变。
蛋白质中两个半胱氨酸残基之间形成的二硫键对维持蛋白质的结构具有重要作用。体内许多重要酶的活性均与其分子中半胱氨酸残基上巯基的存在直接有关，故有巯基酶之称。有些毒物，如芥子气、重金属盐等，能与酶分子的巯基结合而抑制酶活性，从而发挥其毒性作用。二巯基丙醇可以使结合的巯基恢复原来状态，所以有解毒作用。体内存在的还原型谷胱甘肽能保护酶分子上的巯基，因而有重要的生理功用。
图,肌酸代谢
2．硫酸根的代谢
含硫氨基酸氧化分解均可以产生硫酸根；半胱氨酸是体内硫酸根的主要来源。例如，半胱氨酸直接脱去巯基和氨基，生成丙酮酸、NH3和H2S；后者再经氧化而生成H2SO4。体内的硫酸根一部分以无机盐形式随尿排出，另一部分则经ATP活化成活性硫酸根，即3’-磷酸腺苷-5’-磷酸硫酸（3’-phospho-adenosine-5’-phosphosulfate，PAPS），反应过程如下：
PAPS的性质比较活泼，可使某些物质形成硫酸酯。例如，类固醇激素可形成硫酸酯而被灭活，一些外源性酚类化合物也可以形成硫酸酯而排出体外。这此反应在肝生物转化作用中有重要意义。
此外，PAPS还可参与硫酸角质素及硫酸软骨素等分子中硫酸化氨基糖的合成。上述反应总称为转硫酸基作用，由硫酸转移酶催化。
四、芳香族氨基酸的代谢
芳香族氨基酸包括苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸。苯丙氨酸在结构上与酪氨酸相似，在体内苯丙氨酸可变成酪氨酸。
（一）苯丙氨酸和酪氨酸的代谢正常情况下，苯丙氨酸的主要代谢是经羟化作用，生成酪氨酸。催化此反应的酶是苯丙氨酸羟化酶（phenylalanine hydroxyfase）。苯丙氨酸羟化酶是一种加单氧酶，其辅酶是四氢生物蝶呤，催化的反应不可逆，因而酪氨酸不能变为苯丙氨酸。
1．儿茶酚胺与黑色素的合成酪氨酸的进一步代谢与合成某些神经递质、激素及黑色素有关。
酪氨酸经酪氨酸羟化酶作用，生成3,4二羟苯丙氨酸（3，4-dihydroxyphenylalanine,dopa多巴）。与苯丙氨酸羟化酶相似，此酶也是以四氢生物蝶呤为辅酶的加单氧酶。通过多巴脱羧酶的作用，多巴转变成多巴胺（dopamine）。多巴胺是脑中的一种神经递质，帕金森病（Parkinson disease）患者，多巴胺生成减少。在肾上腺髓质中，多巴胺侧链的β碳原子可再被羟化，生成去甲肾上腺素( norepinephrine)；后者经N-甲基转移酶催化，由活性甲硫氨酸提供甲基，转变成肾上腺素（epinephrine）。多巴胺、去甲肾上腺素、肾上腺素统称为儿茶酚胺（catecholamine），即含邻苯二酚的胺类。酪氨酸羟化酶是儿茶酚胺合成的限速酶，受终产物的反馈调节。
酪氨酸代谢的另一条途径是合成黑色素（melanin）。在黑色素细胞中酪氨酸酶（tyrosinase）的催化下，酪氨酸羟化生成多巴，后者经氧化、脱羧等反应转变成吲哚-5，6-醌。黑色素即是吲哚醌的聚合物。人体缺乏酪氨酸酶，黑色素合成障碍，皮肤、毛发等发白，称为白化病（albinism）。
2．酪氨酸的分解代谢除上述代谢途径外，酪氨酸还可在酪氨酸转氨酶的催化下，生成对羟苯丙酮酸，后者经尿黑酸等中间产物进一步转变成延胡索酸和乙酰乙酸，二者分别参与糖和脂肪酸代谢。因此，苯丙氨酸和酪氨酸是生糖兼生酮氨基酸。
3．苯酮酸尿症正常情况下苯丙氨酸代谢的主要途径是转变成酪氨酸。当苯丙氨酸羟化酶先天性缺乏时，苯丙氨酸不能正常地转变成酪氨酸，体内的苯丙氨酸蓄积，并可经转氨基作用生成苯丙酮酸，后者进一步转变成苯乙酸等衍生物。此时，尿中出现大量苯丙酮酸等代谢产物，称为苯酮酸尿症（phenyl ketonuria，PKU）。苯丙酮酸的堆积到中枢神经系统有毒性、故患儿的智力发育障碍。对此种患儿的治疗原则是早期发现，并适当控制膳食中的苯丙氨酸含量。
（二）色氨酸的代谢
色氨酸除生成5-羟色胺外，本身还可分解代谢。在肝中，色氨酸通过色氨酸加氧酶（tryptophane oxygenase，又称吡咯酶pyrrolase）的作用，生成一碳单位。色氨酸分解可产生丙酮酸与乙酰乙酰辅酶A，所以色氨酸是一种生糖兼生酮氨基酸。此外，色氨酸分解还可产生尼克酸，这是体内合成维生素的特例，但其合成最甚少，不能满足机体的需要。
五、支链氨基酸的代谢
支链氨基酸包括亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸，它们都是必需氨基酸。这三种氨基酸分解代谢的开始阶段基本相同、即首先经转氨基作用，生成各自相应的a-酮酸，其后分别进行代谢，经过若干步骤，缬氨酸分解产生琥珀酸单酰辅酶A；亮氨酸产生乙酰辅酶A及乙酰乙酰辅酶A；异亮氨酸产生乙酰辅酶A及琥珀酸单酰辅酶A。所以，这三种氨基酸都是生糖氨基酸和生酮氨基酸。支链氨基酸的分解代谢主要在骨骼肌中进行。
综上可见，各种氨基酸除了作为合成蛋白质的原料外，还可以转变成其他多种含氮的生理活性物质。表8-3列举了这些重要的化合物。
表,氨基酸衍生的重要含氮化合物
第三节 氨基酸的生物合成
组成人体蛋白质的氨基酸中，有些氨基酸只能在植物及微生物体内合成，人体必须从食物中摄取，这些氨基酸即必需氨基酸(escential amino acids)，其余的氨基酸可利用代谢中间产物合成，称为非必需氨基酸(nonescential amino acids)。除酪氨酸外，体内非必需氨基酸由四种共同代谢中间产物(丙酮酸、草酰乙酸、α-酮戊二酸及3-磷酸甘油)之一作其前体简单合成。如前所述，酪氨酸由苯丙氨酸必需氨基酸羟化生成，严格讲酪氨酸不是非必需氨基酸，对每日膳食中苯丙氨酸的需要量同时亦反映了对酪氨酸的需要量。
表7-2 人体中必需和非必需氨基酸
Essential
Nonessential
Arginine
Alanine
Histidine
Asparagine
Isoleucine
Aspartate
Leucine
Cysteine
Lysine
Glutamate
Methionine
Glutamine
Phenylalanine
Glycine
Threonine
Proline
Tryptophan
Serine
Valine
Tyrosine
*Although mammals synthesize arginine,they cleave most of it to form urea.
1.丙氨酸，天冬酰胺、天冬氨酸、谷氨酸及谷氨酰胺由丙酮酸、草酰乙酸和α－酮戊二酸三种α-酮酸：丙酮酸、草酰乙酸和α-酮戊二酸分别为丙氨酸，天冬氨酸和谷氨酸的前体，经一步转氨反应可生成相应氨基酸。天冬酰胺和谷氨酰胺分别由天冬氨酸和谷胺酸加氨反应生成。谷氨酰胺合成酶(glutamine cynthetase)催化谷氨酰胺合成，NH3为氨基供体、反应中消耗ATP生成ADP和Pi。而天冬酰胺由天冬酰胺合成酶(asparagine synthetase)催化合成，利用谷氨酰胺提供氨基、消耗ATP生成AMP+PPi。
图：氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、天冬酰胺和谷氨酰胺的合成谷氨酰胺是许多生物合成反应的氨基供体，同时也是体内NH2的贮存形式。谷氨酰胺合成酶位于体内氨代谢的中枢位置。实事上，此酶由α-酮戊二酸激活，此种调控作用有利于防止谷氨酸氧化脱氨造成体内氨的堆积。
2.谷氨酸是脯氨酸，鸟氨酸和精氨酸的前体。谷氨酸γ羧基还原生成醛，继而形成中间Schiff碱，进一步还原可生成脯氨酸。此过程中的中间产物5-谷氨酸半醛(glutamate-5-semialdehyde)在鸟氨酸-δ-氨基转移酶(ornithine-δ-amino-transferase)催化下直接转氨生成鸟氨酸。
图：由谷氨酸生成脯氨酸、鸟氨酸和精氨酸
3.丝氨酸、半胱氨酸和甘氨酸由三磷酸甘油生成。丝氨酸由糖代谢中间产物3－磷酸甘油经三步反应生成。
(1)3－磷酸甘油酸在3-磷酸甘油酸脱氢酶催化下生成了一磷酸羟基丙酮酸(3-phosphohydroxypyruvate)。
(2)由谷氨酸提供氨基经转氨作用生成3-磷酸丝氨酸(3-phosphoserine)。
(3)3-磷酸丝氨酸水解生成丝氨酸。
丝氨酸以两种途径参与甘氨酸的合成：(1)由丝氨酸羟甲酰转移酶(serine hydroxy methyltransforese)催化直接生成甘氨酸，同时生成N5，N10－甲酰FH4。(2)由N5，N10－CHO-FH4，CO2和NH+4在甘氨酸合成酶(glycine aynthase)催化下缩合生成。
在蛋氨酸代谢中已讨论过，人体中半胱氨酸可由蛋氨酸分解代谢中间产物同型半胱氨酸和丝氨酸合成，半胱氨酸的巯基来源于必需氨基酸-蛋氨酸，故有人将其称为半必需氨基酸（semiessential amino acid）。而在植物及微生物中，半胱氨酸在丝氨酸乙酰转移酶催化下被乙酰基取代生成O-乙酰丝氨酸(O-acetyl serine)。(2)乙酰基被巯基取代生成半胱氨酸。反应中的羟基由PAPS经PAPS还原酶及亚硫酸还原酶(sulfite reductase)催化生成。
第一节 蛋白质的营养作用一、蛋白质的生理功能
1.维持细胞组织的生长、更新和修补
蛋白质参与构成各种细胞组织是蛋白质最重要的功能。膳食中 必须提供足够的质和量的蛋白质，才能维持细胞组织的生长、更新和修补。对于发育时期的儿童尤为重要。
2.参与多种重要的生理活动体内具有多种特殊功能的蛋白质，如酶、多肽激素、抗体和某些调节蛋白等。肌肉收缩、物质的运输、血液凝固等也由蛋白质来实现。此外，氨基酸代谢过程还产生胺类、神经递质、嘌呤和嘧啶等含氮化合物。蛋白质和氨基酸的上述功能不能由糖和脂类代替。
3.氧化供能蛋白质分解产生的氨基酸，经脱氨基生成的酮酸可以被进一步氧化分解。每克蛋白质产生17.19kJ（4.1kCal）能量，供能是蛋白质的次要生理功能。
二、蛋白质的需要量和营养价值
（一）氮平衡食物中的含氮物质绝大部分是蛋白质，蛋白质平均含氮量为16%，可通过测定食物的含氮量（摄入量）和尿粪中的含氮量（排出量）判断体内蛋白质的代谢概况。可分为：
1,氮的总平衡摄入氮=排出氮，反应正常成人的蛋白质代谢情况。
2,氮的正平衡摄入氮>排出氮,部分摄入的氮用于合成体内蛋白质，见于儿童、孕妇和恢复期病人。
3,氮的负平衡摄入氮<排出氮，见于蛋白质供给量不足，如饥饿和消耗性疾病等。
（二）生理需要量正常成人每日分解蛋白质20g，因此每日最低需蛋白质30-50g，我国营养学会推荐蛋白质需要量为80g。
（三）蛋白质的营养价值
1,蛋白质的营养价值取决于蛋白质含有的氨基酸的种类和数量，特别是营养必需氨基酸的种类和数量。
营养必需氨基酸指体内不能合成，必需由食物供给的氨基酸，包括赖氨酸、色氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苏氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸。另外酪氨酸和半胱氨酸是半必需氨基酸。
2,食物蛋白质的互补作用营养价值较低的食物蛋白质混合食用，从而提高蛋白质营养价值的作用。如：谷类蛋白质赖氨酸少，色氨酸多，而豆类蛋白质赖氨酸多，色氨酸少。二者混合食用可提高蛋白质的营养价值。
三、蛋白质在胃肠道内消化过程（P302）
蛋白质经摄入后，胃粘膜分泌胃泌素，刺激胃腺分泌盐酸和胃蛋白酶原。无活性的胃蛋白酶原经激活转变成胃蛋白酶。胃蛋白酶将蛋白质水解成大小不等的多肽片段，随食糜流入小肠，触发小肠分泌胰泌素。胰泌素刺激胰腺分泌碳酸氢盐进入小肠，中和胃内容物中的盐酸。同时小肠上段的十二指肠释放出肠促胰酶肽，以刺激胰腺分泌一系列胰酶酶原，其中有胰蛋白酶原、胰凝乳蛋白酶原和羧肽酶原等。在十二指肠内，胰蛋白酶原经小肠细胞分泌的肠激酶作用，转变成有活性的胰蛋白酶，催化其他胰酶原激活。这些胰酶将肽片段混合物分别水解成更短的肽。小肠内生成的短肽由羧肽酶从肽的C端降解，氨肽酶从N端降解，如此经多种酶联合催化，食糜中的蛋白质降解成氨基酸混合物，再由肠粘膜上皮细胞吸收进入机体。游离氨基酸进入血液循环输送到肝脏。
氨基酸吸收是一种耗能过程。中性、碱性、酸性和脯氨酸等游离氨基酸各自有其需消耗ATP的专一载体和依赖Na+的转运系统。在机体内，氨基酸进入细胞内尚需别的机制完成，例如大肠。肾脏存在一种称为γ-谷氨酰循环系统。它利用谷胱甘肽转运一些氨基酸。这一循环有γ-氨酰环化转移酶、5-氧脯氨酸酶、γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶和谷胱甘肽合成酶，在这些酶依次作用下，将细胞外的氨基酸转入细胞。转运过程中，每转入一个氨基酸，要消耗3个ATP。γ-谷氨酰循环对谷氨酰胺、半胱氨酸和其他中性氨基酸转运活性最大；对天冬氨酸转运活性最小，对亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸等支链氨基酸和芳香族氨基酸活力也小。γ-谷氨酸循环对脯氨酸无转运活性。
动物组织中有各种组织蛋白酶，也能将细胞自身的蛋白质水解成氨基酸，但不同于消化道中的蛋白水解酶。正常组织内，蛋白质的分解速度与组织的生理活动是相适应的。
四、高等植物和微生物中的氨基酸高等植物体中也含有蛋白酶类，种籽及幼苗内都含有活性蛋白酶，叶和幼芽中也有蛋白酶，某些植物的果实中含有丰富的蛋白酶，如木瓜中的木瓜蛋白酶、菠萝中的菠萝蛋白酶、无花果中的无花果蛋白酶等都可使蛋白质水解。植物组织中的蛋白酶，其水解作用以种籽萌芽时为最旺盛。发芽时，胚乳中贮存的蛋白质在蛋白酶催化下水解成氨基酸，当这些氨基酸运输到胚，胚则重新合成蛋白质，以组成植物自身的细胞。
微生物也含有蛋白酶，能将蛋白质水解为氨基酸。
下图为体内氨基酸代谢概况：
图：氨基酸代谢概况蛋白质分解代谢首先在酶的催化下水解为氨基酸，而后各氨基酸进行分解代谢，或转变为其它物质、或参与新的蛋白质的合成。因此氨基酸代谢是以蛋白质分解代谢为中心内容。
第一节 氨基酸的一般代谢食物蛋白经过消化吸收后，以氨基酸的形式通过血液循环运到全身的各组织。这种来源的氨基酸称为外源性基酸。机体各组织的蛋白质在组织酶的作用下，也不断地分解成为氨基酸；机体还能合成部分氨基酸(非必需氨基酸)；这两种来源的氨基酸称为内源性氨基酸。外源性氨基酸和内源性氨基酸彼此之间没有区别，共同构成了机体的氨基酸代谢库(metabolic pool)。氨基酸代谢库实际上包括细胞内液、细胞间液和血液中的氨基酸。
从氨基酸的结构上看，除了侧链R基团不同外，均有α-氨基和α-羧基。氨基酸在体内的分解代谢实际上就是氨基、羧基和R基团的代谢。氨基酸的降解反应包括脱氨基作用、脱羧作用、羟基化作用等。脱氨基作用是氨基酸脱氨基生成氨ammonia)和相应的α-酮酸；脱羧作用是脱羧基生成CO2和胺。
胺在体内可经胺氧化酶作用，进一步分解生成氨和相应的醛和酸。
氨对人体来说是有毒的物质，氨在体内主要合成尿素排出体外，还可以合成其它含氮物质(包括非必需氨基酸、谷氨酰胺等)，少量的氨可直接经尿排出。R基团部分生成的酮酸可进一步氧化分解生成CO2和水，并提供能量，也可经一定的代谢反应转变生成糖或脂在体内贮存。由于不同的氨基酸结构不同，因此它们的代谢也有各自的特点。
各组织器官在氨基酸代谢上的作用有所不同，其中以肝脏最为重要。肝脏蛋白质的更新速度比较快，氨基酸代谢活跃，大部分氨基酸在肝脏进行分解代谢，同时氨的解毒过程主要也在肝脏进行。分枝氨基酸的分解代谢则主要在肌肉组织中进行。
一、氨基酸的脱氨基作用脱氨基作用是指氨基酸在酶的催化下脱去氨基生成α-酮酸的过程。这是氨基酸在体内分解的主要方式。氨基酸的结构不同，脱氨基的方式也不同，主要有氧化脱氨、转氨、联合脱氨和非氧化脱氨等，以联合脱氨基最为重要。
（一）转氨基作用
l．转氨酶与转氨基作用体内各组织中都有氨基转移酶（aminotransferase）或称转氨酶（transaminase）。此酶催化某一氨基酸的α-氨基转移到另一种α-酮酸的酮基上，生成相应的氨基酸；原来的氨基酸则转变成α-酮酸（a-ketoacid）。
上述反应可逆，平衡常数近于1。因此，转氨基作用（transamination）既是氨基酸的分解代谢过程，也是体内某些氨基酸（非必需氨基酸）合成的重要途径。反应的实际方向取决于四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，如鸟氨酸的δ-氨基也可通过转氨基作用而脱去。
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-酮酸的转氨酶最为重要。例如，谷丙转氨酶（glutamic pyruvic transaminase,GPT，又称ALT）和谷草转氨酶(glutamic oxaloacetic transaminase,COT,又称AST)．它们在体内广泛存在，但各组织中含量不等（下表）。
表,正常成人各组织中GOT及GPT活性
由上表可见，正常时上述转氨酶主要存在于细胞内，而血清中的活性很低；各组织器官中以心和肝的活性为最高。当某种原因使细胞膜通透性增高或细胞破坏时，则转氨酶可以大量释放入血，造成血清中转氨酶活性明显升高。例如，急性肝炎患者血清GPT活性显著升高；心肌梗死患者血清中GOT明显上升。临床上可以此作为疾病诊断和预后的指标之一。
2．转氨基作用的机制转氨酶的辅酶都是维生素B6的磷酸酯，即磷酸吡哆醛，它结合于转氨酶活性中心赖氨酸的ε-氨基卜。在转氨基过程中，磷酸吡哆醛先从氨基酸接受氨基转变成磷酸吡哆胺，同时氨基酸则转变成α-酮酸。磷酸吡哆胺进一步将氨基转移给另一种α-酮酸而生成相应的氨基酸，同时磷酸吡哆胺又变回磷酸吡哆醛。在转氨酶的催化下，磷酸吡哆醛与磷酸吡哆胺的这种相互转变，起着传递氨基的作用，如下图。
（二）、氧化脱氨基作用(Oxidative Deamination) P306
氧化脱氨基作用是指在酶的催化下氨基酸在氧化脱氢的同时，脱去氨基的过程。
谷氨酸在线粒体中由谷氨酸脱氢酶(glutamate dehydrogonase)催化氧化脱氨。谷氨酸脱氢酶属不需氧脱氢酶，以NAD+或NADP+作为辅酶。氧化反应通过谷氨酸Cα脱氢转给NAD(P)+形成α-亚氨基戊二酸，再水解生成α-酮戊二酸和NH3（如下图）。
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出浓度低时，则有利于α-酮戊二酸的生成。谷氨酸脱氢酶是一种变构酶，由6个相同的亚基聚合而成，每个亚基的分子量为56000。已知GTP和ATP是此酶的变构抑制剂，而GDP和ADP是变构激活剂。因此当体内GTP和ATP不足时，谷氨酸加速氧化脱氨，这对于氨基酸氧化供能起着重要的调节作用。
〔三〕、联合脱氨基作用
1,α-氨基转氨基作用（P307）
联合脱氨基的过程是：α-氨基酸首先与α-酮戊二酸在转氨酶作用下生成α-酮酸和谷氨酸，然后谷氨酸再经L-谷氨酸脱氢酶作用，脱去氨基而生成α-酮戊二酸，α-酮戊二酸再继续参加转氨基作用（下图）。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,以谷氨酸脱氢酶为主的联合脱氨基作用
2,嘌呤核苷酸循环 P307
上述联合脱氨基作用主要在肝、肾等组织中进行。骨骼肌和心肌中L-谷氨酸脱氢酶的活性弱，难于进行以上方式的联合脱氨基过程。肌肉中存在着另一种氨基酸脱氨基反应，即通过嘌呤核苷酸循环（purine nucleotide cycle）脱去氨基。在此过程中，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在腺苷酸脱氨酶（此酶在肌组织中活性较强）催化下脱去氨基，最终完成氨基酸的脱氨基作用。IMP可以再参加循环（下图）。由此可见，嘌呤核苷酸循环实际上也可以看成是另一种形式的联合脱氨基作用。
图,嘌呤核苷酸的联合脱氨基作用（P308）
二、α-酮酸的代谢氨基酸脱氨基后生成的α-酮酸可以进一步代谢，主要有以下三方面的代谢途径：
（一）生成非必需氨基酸通过转氨基又生成相应的氨基酸，是非必需氨基酸的生成途径。
（二）转变为糖和脂类
α-酮酸可以转变成糖和脂类，将可以转变成糖的相应氨基酸称生糖氨基酸（glucogenic amino acid），转变成酮体的称生酮氨基酸（ketogenic amino acid），二者兼有者称生糖兼生酮氨基酸(glucogenic and ketogenic amino acid)。
表:氨基酸生糖及生酮性质的分类
转变过程的中间产物不外乎是：乙酸辅酶A（二碳化合物）、丙酮酸（三碳化合物）、以及三羧酸循环的中间物，例如琥珀酸单酰辅酶A、延胡索酸、草酰乙酸（四碳化合物）及α-酮戊二酸（五碳化合物）等。
以丙氨酸为例，丙氨酸脱去氨基生成丙酮酸，丙酮酸可以转变成葡萄糖，所以丙氨酸是生糖氨基酸；
又如亮氨酸经过一系列代谢转变生成乙酰辅酰A或乙酰乙酰辅酶A，它们可以进一步转变成酮体或脂肪，所以亮氨酸是生酮氨基酸；
再如，苯丙氨酸与酪氨酸经代谢转变既可生成延胡索酸，又可生成乙酰乙酸，所以这两种氨基酸是生糖兼生酮氨基酸。
（三）氧化供能进入三羧酸循环彻底氧化成CO2和H2O。
氨基酸的代谢与糖和脂肪的代谢密切相关、氨基酸可转变成糖与脂肪；糖也可以转变成脂肪及多数非必需氨基酸的碳架部分。
由此可见，三羧酸循环是物质代谢的总枢纽，通过它可使糖。脂肪酸及氨基酸完全氧化，也可使其彼此相互转变，构成一个完整的代谢体系。
三、脱羧基作用 (P308)
氨基酸在氨基酸脱羧酶催化下进行脱羧作用，生成CO2和一个伯胺类化合物。这个反应除组氨酸外均需要磷酸吡哆醛作为辅酶。
氨基酸的脱羧作用，在微生物中很普遍，在高等动植物组织内也有此作用，但不是氨基酸代谢的主要方式。
氨基酸脱羧酶的专一性很高，除个别脱羧酶外，一种氨基酸脱羧酶一般只对一种氨基酸起脱羧作用。氨基酸脱羧后形成的胺类中有一些是组成某些维生素或激素的成分，有一些具有特殊的生理作用，例如脑组织中游离的γ-氨基丁酸就是谷氨酸经谷氨酸脱羧酶催化脱羧的产物，它对中枢神经系统的传导有抑制作用。
天冬氨酸脱羧酶促使天冬氨酸脱羧形成β-丙氨酸，它是维生素泛酸的组成成分。
组胺可使血管舒张、降低血压，而酪胺则使血压升高。前者是组氨酸的脱羧产物，后者是酪氨酸的脱羧产物。
如果体内生成大量胺类，能引起神经或心血管等系统的功能紊乱，但体内的胺氧化酶能手化胺类氧化成醛，继而醛氧化成脂肪酸，再分解成CO2和H2O。
脱羧酶的作用机制如下：
上式中PCHO代表磷酸吡哆醛。
第三节 氨的代谢机体内代谢产生的氨，以及消化道吸收来的氨进入血液，形成血氨。氨具有毒性，脑组织对氨的作用尤为敏感。体内的氨主要在肝合成尿素而解毒。因此，除门静脉血液外，体内血液中氨的浓度很低。正常人血浆中氨的浓度一般不超过0.60μmol/L(0.1mg/100ml)。严重肝病患者尿素合成功能降低，血氨增高，引起脑功能紊乱，常与肝性脑病的发病有关。
一、体内氨的来源 (P308)
体内氨有三个主要的来源，即各组织器官中氨基酸及胺分解产生的氨、肠道吸收的氨、以及肾小管上皮细胞分泌的氨。
1．氨基酸脱氨基以及胺、嘌呤、嘧啶的分解。其中氨基酸脱氨基作用产生的氨是体内氨的主要来源。
2．肠道氨基酸和尿素的分解肠道产氨的量较多，每日约4g。肠内腐败作用增强时，氨的产量增多。NH3比NH4+易于穿过细胞膜而被吸收；在碱性环境下，NH4+偏向于转变成NH3。因此肠道pH偏碱时，氨的吸收加强。临床上对高血氨病人采用弱酸性透析液作结肠透析，而禁止用碱性肥皂水灌肠，就是为了减少氨的吸收。肠道尿素经肠道细菌尿素酶水解也能产生的氨。
3．肾脏中谷氨酰胺的分解谷氨酰胺在谷氨酰胺酶的催化下水解成谷氨酸和NH3，这部分氨分泌到肾小管腔中主要与尿中的H+结合成NH4+，以铵盐的形式由尿排出体外，这对调节机体的酸碱平衡起着重要作用。酸性尿有利于肾小管细胞中的氨扩散入尿，但碱性尿则可妨碍肾小管细胞中NH3的分泌，此时氨被吸收入血，成为血氨的另一个来源。
二、氨的转运 (P309)
氨是有毒物质。必须以无毒形式经血液运输到肝合成尿素或运至肾以铵盐形式随尿排出体外。氨在血液中主要是以丙氨酸及谷氨酰胺两种形式运输的。
（一）丙氨酸-葡萄糖循环在肌肉中氨基酸的氨基转给丙酮酸生成丙氨酸，运输到肝中再分解成丙酮酸和氨。在肝中，丙氨酸通过联合脱氨基作用，释放出氨，用于合成尿素。转氨基后生成的丙酮酸可经糖导生途径生成葡萄糖。丙酮酸在肝异生成糖后又可输送到肌肉。糖分解转变成丙酮酸，后者再接受氨基而生成丙氨酸。
沿丙氨酸和葡萄糖反复地在肌肉和肝之间进行氨的转运，故将这一途径称为丙氨酸-葡萄糖循环（alanine-glucose cycle）。通过这个循环，既使肌肉中的氨以无毒的丙氨酸形式运输到肝，同时，肝又为肌肉提供了生成丙酮酸的葡萄糖。
（二）谷氨酰胺的运氨作用谷氨酸在脑和肌肉组织中生成谷氨酰胺，经血运输到肝。谷氨酰胺即是氨的解毒形式，又是氨的运输形式。它主要从脑、肌肉等组织向肝或肾运氨。氨与谷氨酸在谷氨酰胺合成酶（glutamine synthetase）的催化下生成谷氨酰胺，并由血液输送到肝或肾，再经谷氨酰胺酶（glutaminase）水解成谷氨酸及氨。谷氨酰胺的合成与分解是由不同酶催化的不可逆反应，其合成需要ATP参与，并消耗能量。
图：丙氨酸-葡萄糖循环
值得提出的是，谷氨酰胺还可以提供其酰胺基使天冬氨酸转变成天冬酰胺。机体细胞能够合成足量的天冬酰胺以供蛋白质合成的需要，但白血病细
胞却不能或很少能会合成天冬酸胺，必须依靠血液从其他器官运输而来。由此，临床上应用天冬酰胺酶（asparaginase）以减少血中天冬酰胺，达到治疗白血病的目的。
三、尿素的生成 (P310)
正常情况下体内的氨主要在肝中合成尿素而解毒；只有少部分氨在肾中以铵盐形式由尿排出。正常成人尿素占排氮总量的80～90%，可见肝在氨解毒中起着重要作用。体内氨的来源与去路保持动态平衡，使血氨浓度相对稳定。
（一）肝是尿素合成的主要器官肝是合成尿素的最主要器官。肾及脑等其他组织虽然也能合成尿素，但合成量甚微。
（二）尿素合成的鸟氨酸循环学说肝如何合成尿素？ 1932年，德国学者 Hans krebs和 Kurt Henseleit首次提出了鸟氨酸循环（Orminthine cycle）学说，又称尿素循环（urea cycle）或 Krebs Henseleit循环。Krebs一生中提出了两个循环学说（还有三羧酸循环）。
鸟氨酸循环学说的实验根据如下：
将大鼠肝的薄切片放在有氧条件下加铰盐保温数小时后，铵盐的含量减少，而同时尿素增多。在此切片中，分别加入各种化合物，并观察它们对尿素生成速度的影响。发现鸟氨酸、瓜氨酸或精氨酸能够大大加速尿素的合成。根据这三种氨基酸的结构推断，它们彼此相关，即鸟氨酸可能是瓜氨酸的前体，而瓜氨酸又是精氨酸的前体。
当大量鸟氨酸与肝切片及NH4+保温时，确有瓜氨酸的积存。此外，早已证实肝含有精氨酸酶，此酶催化精氨酸水解生成鸟氨酸及尿素。
基于以上事实，Krebs和Henseleit提出了一个循环机制，即：
首先鸟氨酸与氨及CO2结合生成瓜氨酸；
第二，瓜氨酸再接受1分子氨而生成精氨酸；
第三，精氨酸水解产生尿素，并重新生成乌氨酸。
接着，鸟氨酸参与第二轮循环（右图）。
由此可见，在这个循环过程中，鸟氨酸所起的作用与三羧酸循环中草酰乙酸所起的作用类似。
总的看来，通过鸟氨酸循环，2分子氨与1分子CO2结合生成1分子尿素及1分子H2O。尿素是中性、无毒、水溶性很强的物质，由血液运输至肾，从尿中排出。
其后，用同位素标记的15NH4Cl或含15N的氨基酸饲养犬，发现随尿排出的尿素含有15N，但鸟氨酸中不含15N用含14C标记的NaH14CO3饲养犬，随尿排出的尿素也含有14C。由此进一步证实了尿素可由氨及 CO2合成
（三）鸟氨酸循环的详细步骤 (P311)
鸟氨酸循环的具体过程远比上述的复杂，详细过程可分为以下四步：
1．氨基甲酰磷酸的合成
在 Mg2+、ATP及 N-乙酰谷氨酸（N-acetyl glutamatic acid，AGA）存在时，氨与 CO2可在氨基甲酰磷酸合成酶I（carbamoyl phosphale synthetase I，CPS-I）的催化下，合成氨基甲酰磷酸。
此反应不可逆，消耗2分子ATP。
CPS-I是一种变构酶，AGA是此酶的变构激活剂。AGA的作用可能是使酶的构象改变，暴露了酶分子中的某些巯基，从而增加了酶与ATP的亲和力。CPS-I和AGA都存在于肝细胞线粒体中。
氨基甲酰磷酸是高能化合物，性质活泼，在酶的催化下易与鸟氨酸反应生成瓜氨酸。
2．瓜氨酸的合成在鸟氨酸氨基甲酰转移酶(存在于线粒体中)催化下，氨基甲酰磷酸与鸟氨酸缩合成瓜氨酸。反应部位在线粒体。
然后氨甲酰磷酸在鸟氨酸氨甲酰转移酶催化下，将氨甲酰基转移给鸟氨酸形成瓜氨酸。
图：鸟氨酸循环图
3、合成精氨酸瓜氨酸在ATP与Mg2+的存在下，通过精氨酸合成酶的催化与天冬氨酸缩合为精氨琥珀酸，同时产生AMP及焦磷酸。天冬氨酸在此作为氨基的供体。
精氨琥珀酸通过精氨琥珀酸裂合酶的催化形成精氨酸和延胡索酸。延胡索酸经三羧酸循环变为草酰乙酸。草酰乙酸与谷氨酸进行转氨作用又可变回为天冬氨酸。
4、生成尿素精氨酸在精氨酸酶的催化下水解产生尿素和鸟氨酸。此酶的专一性很高，只对L-精氨酸有作用，存在于排尿素动物的肝脏中。反应部位在胞液。
鸟氨酸可再进入线粒体并参与瓜氨酸的合成。
尿素作为代谢终产物排出体外，目前尚未发现它在体内有什么其他的生理功能。
综上所述，可将尿素合成的总反应归结为：
尿素分子中的2个氮原子，l个来自氨,1个则来自天冬氨酸，而天冬氨酸又可由其他氨基酸通过转氨基作用而生成。由此，尿素分子中2个氮原子的来源虽然不同，但都直接或间接来自各种氨基酸。还可看到，尿素合成是一个耗能的过程，合成1分子尿素需要消耗4个高能磷酸键。
除了线粒体中以氨为氮源，通过CSP-I合成氨基甲酸磷酸，并进一步参与尿素合成之外，在胞液中还存在CPS－II，它以谷氨酰胺的酰胺基为氮源，催化合成氨基甲酰磷酸，并进一步参与嘧啶的合成。两种CPS催化合成的产物虽然相同，但它们是两种不同性质的酶，其生理意义也不相同：
①CPS-I参与尿素的合成，这是肝细胞独特的一种重要功能，是细胞高度分化的结果，因而CPS-I的活性可作为肝细胞分化程度的指标之一；
②CPS-II参与嘧啶核苷酸的从头合成，与细胞增殖过程中核酸的合成有关，因而它的活性可作为细胞增殖程度的指标之一。
实验证明，当肝细胞再生时，线粒体中鸟氨酸氨基甲酰转移酶活性降低，而胞液中天冬氨酸氨基甲酰转移酶活性增高，尿素合成减少，嘧啶合成增加。
当肝细胞再生完成时，鸟氨酸氨基甲酰转移酶活性重新增高，而天冬氨酸氢基甲酰转移酶活性降低。
由此可见该两种氨基甲酰转移酶的活性对调节尿素合成与核酸合成起着重要作用。
（四） 尿素合成的调节 (P313)
1,食物高蛋白质膳食时尿素合成加快，反之，低蛋白质膳食时尿素的合成速度减慢。
2,氨基甲酰磷酸合成酶I
N-乙酰谷氨酸（AGA）是酶的变构激活剂，精氨酸促进AGA的合成，因此精氨酸浓度高时，尿素合成加速。
3,尿素合成酶系的调节所有参与反应的酶中，精氨酸带琥珀酸合成酶活性最低，是尿素合成的限速酶。
（五）氨的其他去路
1,与谷氨酸反应生成谷氨酰胺。
2,通过还原性加氨的方式固定在α-酮戊二酸上而生成谷氨酸。
3,谷氨酸又可通过转氨基作用，转移给其他α-酮酸，生成某些非必需氨基酸。
（六）高氨血症和氨中毒当肝功能严重损伤时，尿素合成障碍，导致血氨浓度升高，称高血氨症，严重者可导致肝昏迷。
第四节 个别氨基酸的代谢上节论述了氨基酸代谢的一般过程。但是，有些氨基酸还有其特殊的代谢途径，并具有重要的生理意义。
本节首先介绍某些氨基酸的另一些代谢方式，例如氨基酸的脱羧基作用和一碳单位的代谢，然后介绍含硫氨基酸、芳香族氨基酸及支链氨基酸的代谢。
一、氨基酸的脱羧基作用体内，部分氨基酸可进行脱羧基作用（decarboxylation）生成相应的胺。催化这些反应是氨基酸脱羧酶（decarboyase）。例如，组氨酸脱羧基生成组胺，谷氨酸脱羧基生成γ-氨基丁酸等，也有的氨基酸先经过羟化等变化后再脱羧基而生成胺。氨基酸脱羧酶的辅酶是磷酸吡哆醛。
胺类含量虽然不高，但具有重要的生理功用。体内广泛存在着胺氧化酶（amine oxidase），能将其氧化成为相应的醛类，再进一步氧化成羧酸，从而避免胺类在体内蓄积。膜氧化酶属于黄素蛋白酶，在肝中活性最强。
下面列举几种氨基酸脱羧基产生的重要胺类物质。
（－）γ-氨基丁酸 (P335)
谷氨酸脱羧基生成γ-氨基丁酸（γ- aminobutyric acid，GABA），催化此反应的酶是谷氨酸脱羧酶，此酶在脑、肾组织中活性很高，所以脑中GABA的含量较多。GABA是抑制性神经递质，对中枢神经有抑制作用。
（二）牛磺酸 (P336)
体内牛磺酸（taurine）由半胱氨酸代谢转变而来。半胱氨酸首先氧化成磺酸丙氨酸，再脱去羧基生成牛磺酸。牛磺酸是结合胆汁酸的组成成分。
此外，活性硫酸根（见含硫氨基酸代谢）转移也可产生牛磺酸。现已发现脑组织中含有较多的牛磺酸，表明它可能具有更为重要的生理功能。
（三）组胺 (P333)
组氨酸通过组氨酸脱羧酶催化，生成组胺（histamine）。组胺在体内分布广泛。乳腺、肺、肝、肌肉及胃粘膜中组胺含量较高，主要存在于肥大细胞中。
组胺是一种强烈的血管舒张剂，并能增加毛细血管的通透性。创伤性休克或炎症病变部位可有组胺的释放。组胺还可以刺激胃蛋白酶及胃酸的分泌。
（四）5-羟色胺 (P332)
色氨酸首先通过色氨酸羟化酶的作用生成5-羟色氨酸，再经脱羧酶作用生成5-羟色胺（5-hydroxyptamine，5-HT）。
5-羟色胺广泛分布于体内各组织。脑内的5-羟色胺作为神经递质，具有可使大部分交感神经节前神经元兴奋，使付交感节前神经元抑制作用；在外周组织，5-羟色胺有收缩血管的作用。
经单胺氧化酶作用，5-羟色胺可以生成5-羟色醛，进一步氧化而成5-羟吲哚乙酸。类癌患者原中5-羟吲哚乙酸排出量明显升高。
（五）多胺 (P335)
某些氨基酸的脱羧基作用可以产生多胺（polyamines）类物质。例如，鸟氨酸脱羧基生成腐胺，然后再转变成精脒（spermidine）和精胺（spermine）。反应如下：
精脒与精胺是调节细胞生长的重要物质。凡生长旺盛的组织，如胚胎、再生肝、生长激素作用的细胞及癌瘤组织等，作为多胺合成限速酶的鸟氨酸脱羧酶（orinithine decarboxylase）活性均较强，多胺的合成也较高。多胺促进细胞增殖的机制可能与其稳定细胞结构、与核酸分子结合，并增强核酸与蛋白质合成有关。
二、氨基酸与一碳单位 (P329)
1．一碳单位概念生物体内许多物质的代谢和一碳单位有关，如卵磷脂的生物的合成由S-腺苷甲硫氨酸提供甲基，嘌呤和嘧啶的生物合成也需要一碳单位所谓一碳单位(C1 unit或one carbon unit)就是指含有一个碳原子的基因，经过转移参与生物合成过程。有关一碳单位生成和转移的代谢称为一碳单位代谢。
体内一碳单位有多种形式，甲基(-CH3,methyl)、甲烯基(-CH2,methylene)，甲炔基(-CH＝,methenyl)、甲酰基(-CHO,formyl)及亚氨甲基(-CH＝NH,formimino)等。它们可分别来自甘氨酸、组氨酸、丝氨酸、色氨酸、蛋氨酸等。现列表于下：
在物质代谢过程中常遇到一碳单位从一个化合物转移到另一个化合物的分子上去，这种反应需要一碳单位转移酶参加，这一类酶的辅酶为四氢叶酸(tetrahydrofolate,THF)，它的功能是起着携带一碳基团的作用。四氢叶酸由叶酸(folic acid)衍生而来四氢叶酸结构式如下：
因为有不同形式的一碳单位，因此也就有相应的一碳单位四氢叶酸，其简单结构如下：
2．一碳单位的产生 (P330)
体内一碳单位是从哪里产生的？它们主要由甘氨酸、组氨酸、丝氨酸、色氨酸、蛋氨酸等氨基酸在代谢过程中产生。
①甘氨酸甘氨酸的分解反应产生 N5,N10-次甲基四氢叶酸、CO2和 NH3，催化这一反应的是甘氨酸合成酶。
②丝氨酸丝氨酸降解为甘氨酸也产生 N5,N10-次甲基四氢叶酸，反应是可逆的，催化该反应的酶为丝氨酸羟甲基转移酶。
③组氨酸组氨酸在降解为谷氨酸的过程中，也可以产生 N5,N10-次甲基四氢叶酸，形成一碳单位，其降解过程如下：
④苏氨酸苏氨酸在体内过剩时，可由苏氨酸脱水酶催化降解产生甘氨酸。甘氨酸进而转变成一碳单位。
⑤蛋氨酸分子中的甲基也是一碳单位。在ATP的参与下蛋氨酸转变生成S-腺苷蛋氨酸(Sadenosylmethionine,又称活性蛋氨酸)。S-腺苷蛋氨酸是活泼的甲基供体。因此四氢叶酸并不是一碳单位的唯一载体。
3,一碳单位的相互转变 (P331)
各种形式的一碳单位在适当的条件下可以通过氧化还原反应相互转变。但N5-甲基四氢叶酸生成是不可逆的。
4,生理功能一碳单位的主要生理功能是作为嘌呤、嘧啶合成的原料，故在核酸合成中占有重要地位。与乙酰辅酶A在联系糖、脂、氨基酸代谢中所起的枢纽作用相类似，一碳单位将氨基酸与核酸代谢联系起来。一碳单位代谢障碍可造成巨幼红细胞贫血。
S-腺苷甲硫氨酸(SAM)提供甲基可参与体内多种物质合成。例如肾上腺素、胆碱、胆酸等。
三、含硫氨基酸的代谢
体内的含硫氨基酸有三种，即甲硫氨酸、半胱氨酸和胱氨酸。这三种氨基酸的代谢是相互联系的，甲硫氨酸可以转变为半胱氨酸和胱氨酸，半胱氨酸和胱氨酸也可以互交，但后二者不能变为甲硫氨酸，所以甲硫氨酸是必需氨基酸。
（一）甲硫氨酸的代谢
1．甲硫氨酸与转甲基作用甲硫氨酸中含有S-甲基，通过各种转甲基作用可以生成多种含甲基的重要生理活性物质，如肾上腺素、肌酸、肉毒碱等。但是，甲硫氨酸在转甲基之前，首先必须与 ATP作用，生成 S-腺苷甲硫氨酸。此反应由甲硫氨酸腺苷转移酶催化。SAM中的甲基称为活性甲基，SAM称为活性甲硫氨酸。
活性甲硫氨酸在甲基转移酶（methyl transferase）的作用下，可将甲基转移至另一种物质，使其甲基化（methylation），而活性甲硫氨酸即变成S-腺苷同型半胱氨酸，后者进一步脱去腺苷，生成同型半胱氨酸（homocysteine）。
据统计，体内约有50多种物质需要SAM提供甲基，生成甲基化合物。甲基化作用是重要的代谢反应，具有广泛的生理意义（包括DNA与RNA的甲基化），而SAM则是体内最重要的甲基直接供给体。
2．甲硫氨酸循环甲硫氨酸在体内最主要的分解代谢途径是通过上述转甲基作用而提供甲基，与此同时产生的S-腺苷同型半胱氨酸进一步转变成同型半胱氨酸。同型半胱氨酸可以接受N5-甲基四氢叶酸提供的甲基，重新生成甲硫氨酸，形成一个循环过程，称为甲硫氨酸循环（methionine cycle）。这个循环的生理意义是由N5-CH3-FH4供给甲基会成甲硫氨酸，再通过此循环的SAM提供甲基，以进行体内广泛存在的甲基化反应，由此，可看成是体内甲基的间接供体。
图：甲硫氨酸循环尽管上述循环可以生成甲硫氨酸，但体内不能合成同型半胱氨酸，它只能由甲硫氨酸转变而来，所以实际上体内仍然不能合成甲硫氨酸，必须由食物供给。
值得注意的是，由N5-CH3-FH4提供甲基使同型半胱氨酸转变成甲硫氨酸的反应是目前已知体内能利用N5-CH3-FH4的唯一反应。催化此反应的N5-甲基四氢叶酸转甲基酶，又称甲硫氨酸合成酶，其辅酶是维生素B12，它参与甲基的转移。维生素B12缺乏时，N5-CH3-FH4上的甲基不能转移，这不仅不利于甲硫氨酸的生成，同时也影响四氢叶酸的再生，使组织中游离的四氢叶酸含量减少，不能重新利用它来转运其他一碳单位，导致核酸合成障碍，影响细胞分裂。因此，维生素B12不足时可以产生巨幼红细胞性贫血。
同型半胱氨酸还可通过胱硫醚合酶（cystathionine sythase）催化，与丝氨酸缩合生成胱硫醚，后者进一步生成半胱氨酸和α-酮丁酸。α-酮丁酸转变成琥珀酸单酰辅酶A，通过三羧酸循环，可以生成葡萄糖，所以甲硫氨酸是生糖氨基酸。目前认为，高同型半胱氨酸血症具有重要的病理意义，可能是动脉粥样硬化发病的独立危险因子。
3．肌酸的合成 (P365)
肌酸（creatine）和磷酸肌酸（creatine phosphate）是能量储存、利用的重要化合物。肌酸以甘氨酸为骨架，由精氨酸提供脒基，S-腺苦甲硫氨酸供给甲基而合成。肝是合成肌酸的主要器官。在肌酸激酶（creatine kinase或creatine phosphokinase，CPK）催化下，肌酸转变成磷酸肌酸，并储存ATP的高能磷酸键。磷酸肌酸在心肌、骨骼肌及大脑中含量丰富。
肌酸激酶由两种亚基组成，即M亚基（肌型）与B亚基（脑型），有三种同工酶：MM型、MB型及BB型。它们在体内各组织中的分布不同，MM型主要在骨骼肌，MB型主要在心肌，BB型主要在脑。心肌梗死时，血中MB型肌酸激酶活性增高，可作为辅助诊断的指标之一。
肌酸和磷酸肌酸代谢的终产物是肌酸酐（creatinine）。肌酸酐主要在肌肉中通过磷酸肌酸的非酶促反应而生成。正常成人，每日尿中肌酸酶的排出量恒定。肾严重病变时，肌酸附排泄受阻，血中肌酸浓度升高。
（二）半胱氨酸与胱氨酸的代谢
1．半胱氨酸与胱氨酸的互变半胱氨酸含有巯基（－SH），胱氨酸含有二硫键（-S-S-），二者可以相互转变。
蛋白质中两个半胱氨酸残基之间形成的二硫键对维持蛋白质的结构具有重要作用。体内许多重要酶的活性均与其分子中半胱氨酸残基上巯基的存在直接有关，故有巯基酶之称。有些毒物，如芥子气、重金属盐等，能与酶分子的巯基结合而抑制酶活性，从而发挥其毒性作用。二巯基丙醇可以使结合的巯基恢复原来状态，所以有解毒作用。体内存在的还原型谷胱甘肽能保护酶分子上的巯基，因而有重要的生理功用。
图,肌酸代谢
2．硫酸根的代谢
含硫氨基酸氧化分解均可以产生硫酸根；半胱氨酸是体内硫酸根的主要来源。例如，半胱氨酸直接脱去巯基和氨基，生成丙酮酸、NH3和H2S；后者再经氧化而生成H2SO4。体内的硫酸根一部分以无机盐形式随尿排出，另一部分则经ATP活化成活性硫酸根，即3’-磷酸腺苷-5’-磷酸硫酸（3’-phospho-adenosine-5’-phosphosulfate，PAPS），反应过程如下：
PAPS的性质比较活泼，可使某些物质形成硫酸酯。例如，类固醇激素可形成硫酸酯而被灭活，一些外源性酚类化合物也可以形成硫酸酯而排出体外。这此反应在肝生物转化作用中有重要意义。
此外，PAPS还可参与硫酸角质素及硫酸软骨素等分子中硫酸化氨基糖的合成。上述反应总称为转硫酸基作用，由硫酸转移酶催化。
四、芳香族氨基酸的代谢
芳香族氨基酸包括苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸。苯丙氨酸在结构上与酪氨酸相似，在体内苯丙氨酸可变成酪氨酸。
（一）苯丙氨酸和酪氨酸的代谢正常情况下，苯丙氨酸的主要代谢是经羟化作用，生成酪氨酸。催化此反应的酶是苯丙氨酸羟化酶（phenylalanine hydroxyfase）。苯丙氨酸羟化酶是一种加单氧酶，其辅酶是四氢生物蝶呤，催化的反应不可逆，因而酪氨酸不能变为苯丙氨酸。
1．儿茶酚胺与黑色素的合成酪氨酸的进一步代谢与合成某些神经递质、激素及黑色素有关。
酪氨酸经酪氨酸羟化酶作用，生成3,4二羟苯丙氨酸（3，4-dihydroxyphenylalanine,dopa多巴）。与苯丙氨酸羟化酶相似，此酶也是以四氢生物蝶呤为辅酶的加单氧酶。通过多巴脱羧酶的作用，多巴转变成多巴胺（dopamine）。多巴胺是脑中的一种神经递质，帕金森病（Parkinson disease）患者，多巴胺生成减少。在肾上腺髓质中，多巴胺侧链的β碳原子可再被羟化，生成去甲肾上腺素( norepinephrine)；后者经N-甲基转移酶催化，由活性甲硫氨酸提供甲基，转变成肾上腺素（epinephrine）。多巴胺、去甲肾上腺素、肾上腺素统称为儿茶酚胺（catecholamine），即含邻苯二酚的胺类。酪氨酸羟化酶是儿茶酚胺合成的限速酶，受终产物的反馈调节。
酪氨酸代谢的另一条途径是合成黑色素（melanin）。在黑色素细胞中酪氨酸酶（tyrosinase）的催化下，酪氨酸羟化生成多巴，后者经氧化、脱羧等反应转变成吲哚-5，6-醌。黑色素即是吲哚醌的聚合物。人体缺乏酪氨酸酶，黑色素合成障碍，皮肤、毛发等发白，称为白化病（albinism）。
2．酪氨酸的分解代谢除上述代谢途径外，酪氨酸还可在酪氨酸转氨酶的催化下，生成对羟苯丙酮酸，后者经尿黑酸等中间产物进一步转变成延胡索酸和乙酰乙酸，二者分别参与糖和脂肪酸代谢。因此，苯丙氨酸和酪氨酸是生糖兼生酮氨基酸。
3．苯酮酸尿症正常情况下苯丙氨酸代谢的主要途径是转变成酪氨酸。当苯丙氨酸羟化酶先天性缺乏时，苯丙氨酸不能正常地转变成酪氨酸，体内的苯丙氨酸蓄积，并可经转氨基作用生成苯丙酮酸，后者进一步转变成苯乙酸等衍生物。此时，尿中出现大量苯丙酮酸等代谢产物，称为苯酮酸尿症（phenyl ketonuria，PKU）。苯丙酮酸的堆积到中枢神经系统有毒性、故患儿的智力发育障碍。对此种患儿的治疗原则是早期发现，并适当控制膳食中的苯丙氨酸含量。
（二）色氨酸的代谢
色氨酸除生成5-羟色胺外，本身还可分解代谢。在肝中，色氨酸通过色氨酸加氧酶（tryptophane oxygenase，又称吡咯酶pyrrolase）的作用，生成一碳单位。色氨酸分解可产生丙酮酸与乙酰乙酰辅酶A，所以色氨酸是一种生糖兼生酮氨基酸。此外，色氨酸分解还可产生尼克酸，这是体内合成维生素的特例，但其合成最甚少，不能满足机体的需要。
五、支链氨基酸的代谢
支链氨基酸包括亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸，它们都是必需氨基酸。这三种氨基酸分解代谢的开始阶段基本相同、即首先经转氨基作用，生成各自相应的a-酮酸，其后分别进行代谢，经过若干步骤，缬氨酸分解产生琥珀酸单酰辅酶A；亮氨酸产生乙酰辅酶A及乙酰乙酰辅酶A；异亮氨酸产生乙酰辅酶A及琥珀酸单酰辅酶A。所以，这三种氨基酸都是生糖氨基酸和生酮氨基酸。支链氨基酸的分解代谢主要在骨骼肌中进行。
综上可见，各种氨基酸除了作为合成蛋白质的原料外，还可以转变成其他多种含氮的生理活性物质。表8-3列举了这些重要的化合物。
表,氨基酸衍生的重要含氮化合物
第三节 氨基酸的生物合成
组成人体蛋白质的氨基酸中，有些氨基酸只能在植物及微生物体内合成，人体必须从食物中摄取，这些氨基酸即必需氨基酸(escential amino acids)，其余的氨基酸可利用代谢中间产物合成，称为非必需氨基酸(nonescential amino acids)。除酪氨酸外，体内非必需氨基酸由四种共同代谢中间产物(丙酮酸、草酰乙酸、α-酮戊二酸及3-磷酸甘油)之一作其前体简单合成。如前所述，酪氨酸由苯丙氨酸必需氨基酸羟化生成，严格讲酪氨酸不是非必需氨基酸，对每日膳食中苯丙氨酸的需要量同时亦反映了对酪氨酸的需要量。
表7-2 人体中必需和非必需氨基酸
Essential
Nonessential
Arginine
Alanine
Histidine
Asparagine
Isoleucine
Aspartate
Leucine
Cysteine
Lysine
Glutamate
Methionine
Glutamine
Phenylalanine
Glycine
Threonine
Proline
Tryptophan
Serine
Valine
Tyrosine
*Although mammals synthesize arginine,they cleave most of it to form urea.
1.丙氨酸，天冬酰胺、天冬氨酸、谷氨酸及谷氨酰胺由丙酮酸、草酰乙酸和α－酮戊二酸三种α-酮酸：丙酮酸、草酰乙酸和α-酮戊二酸分别为丙氨酸，天冬氨酸和谷氨酸的前体，经一步转氨反应可生成相应氨基酸。天冬酰胺和谷氨酰胺分别由天冬氨酸和谷胺酸加氨反应生成。谷氨酰胺合成酶(glutamine cynthetase)催化谷氨酰胺合成，NH3为氨基供体、反应中消耗ATP生成ADP和Pi。而天冬酰胺由天冬酰胺合成酶(asparagine synthetase)催化合成，利用谷氨酰胺提供氨基、消耗ATP生成AMP+PPi。
图：氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、天冬酰胺和谷氨酰胺的合成谷氨酰胺是许多生物合成反应的氨基供体，同时也是体内NH2的贮存形式。谷氨酰胺合成酶位于体内氨代谢的中枢位置。实事上，此酶由α-酮戊二酸激活，此种调控作用有利于防止谷氨酸氧化脱氨造成体内氨的堆积。
2.谷氨酸是脯氨酸，鸟氨酸和精氨酸的前体。谷氨酸γ羧基还原生成醛，继而形成中间Schiff碱，进一步还原可生成脯氨酸。此过程中的中间产物5-谷氨酸半醛(glutamate-5-semialdehyde)在鸟氨酸-δ-氨基转移酶(ornithine-δ-amino-transferase)催化下直接转氨生成鸟氨酸。
图：由谷氨酸生成脯氨酸、鸟氨酸和精氨酸
3.丝氨酸、半胱氨酸和甘氨酸由三磷酸甘油生成。丝氨酸由糖代谢中间产物3－磷酸甘油经三步反应生成。
(1)3－磷酸甘油酸在3-磷酸甘油酸脱氢酶催化下生成了一磷酸羟基丙酮酸(3-phosphohydroxypyruvate)。
(2)由谷氨酸提供氨基经转氨作用生成3-磷酸丝氨酸(3-phosphoserine)。
(3)3-磷酸丝氨酸水解生成丝氨酸。
丝氨酸以两种途径参与甘氨酸的合成：(1)由丝氨酸羟甲酰转移酶(serine hydroxy methyltransforese)催化直接生成甘氨酸，同时生成N5，N10－甲酰FH4。(2)由N5，N10－CHO-FH4，CO2和NH+4在甘氨酸合成酶(glycine aynthase)催化下缩合生成。
在蛋氨酸代谢中已讨论过，人体中半胱氨酸可由蛋氨酸分解代谢中间产物同型半胱氨酸和丝氨酸合成，半胱氨酸的巯基来源于必需氨基酸-蛋氨酸，故有人将其称为半必需氨基酸（semiessential amino acid）。而在植物及微生物中，半胱氨酸在丝氨酸乙酰转移酶催化下被乙酰基取代生成O-乙酰丝氨酸(O-acetyl serine)。(2)乙酰基被巯基取代生成半胱氨酸。反应中的羟基由PAPS经PAPS还原酶及亚硫酸还原酶(sulfite reductase)催化生成。
