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氨的代谢过程介绍

2023.1.18
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zhaoqisun

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氨是一种剧毒物质,脑组织对氨的作用尤为敏感,需要及时处理以免在组织中堆积。正常人除门静脉血液外,血液中氨的浓度极低,一般不超过60μmol/L(0.1mg/dl)。

1.体内氨的来源

(1)氨基酸分解产生氨:氨基酸脱氨基作用是氨的主要来源;胺类物质的氧化分解也可产生氨。

(2)肠道吸收:肠道氨主要来自①肠道细菌对未被消化的蛋白质和未被吸收的氨基酸作用(称腐败作用)产生的氨;②血中尿素扩散入肠管后在肠道细菌尿素酶作用下水解产生的氨。NH3比NH4容易穿过细胞膜而被吸收,在碱性环境中,NH4转变为NH3,所以肠管pH偏碱时,氨的吸收增加。临床上对高血氨病人采用酸性透析液做结肠透析而不用碱性肥皂水灌肠就是这个道理。肠道每日产氨约有4g,腐败作用增强时,氨的产生更多。

(3)肾脏产生:谷氨酰胺在肾远曲小管上皮细胞谷氨酰胺酶的催化下,水解生成谷氨酸和NH3,NH3分泌到肾小管腔与尿中H结合生成NH4由尿排出。碱性尿液不利NH3的分泌,NH3被吸收入血,成为血氨的另一个来源。故肝硬化腹水者不宜使用碱性利尿药以防血氨升高。

2.氨的转运

氨是有毒物质,各组织中产生的氨必须以无毒形式经血液运输至肝合成尿素或以铵盐形式随尿排出。氨在血液中有两种运输形式:

(1)丙氨酸运氨作用:主要将肌肉氨基酸脱下的氨经血液运输到肝。过程为:①肌肉中的氨基酸经转氨基作用将氨基转移给丙酮酸生成丙氨酸,经血液运输至肝;②在肝中,丙氨酸经联合脱氨基作用释放出氨,氨用于合成尿素,生成的丙酮酸则异生为葡萄糖;③葡萄糖经血液运送到肌肉,在肌肉活动供能的过程中又可分解为丙酮酸,再次接受氨基生成丙氨酸输送到肝脏。如此通过丙氨酸和葡萄糖的互变把氨从肌肉运输到肝脏的循环称丙氨酸-葡萄糖循环(alanine glucose cycle)。

(2)谷氨酰胺的运氨作用:氨与谷氨酸在ATP供能和谷氨酰胺合成酶催化下合成谷氨酰胺,经血液输送到肝或肾,经谷氨酰胺酶水解为谷氨酸及氨,在肝可合成尿素,在肾则以铵盐形式由尿排出。谷氨酰胺生成的意义:①肝外组织解除氨毒;②是从脑、肌肉等组织向肝或肾运输氨的主要形式;③氨的储存形式,为某些含氮化合物的合成提供原料,如嘌呤及嘧啶的合成。临床上对肝性脑病患者可服用或输入谷氨酸盐以降低血氨浓度。

3.氨的主要去路

氨在体内的主要去路是在肝内通过鸟氨酸循环(尿素循环)生成无毒的尿素,然后由肾排出体外)。鸟氨酸循环的过程可分为以下四步:

1)氨基甲酰磷酸的合成:氨由丙氨酸与谷氨酰胺转运入肝细胞线粒体在氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ(carbamoyl phosphate synthetaseⅠ,CPS-Ⅰ)催化下,与CO2和H2O分子结合,消耗2分子ATP,合成氨基甲酰磷酸。反应不可逆。

(2)瓜氨酸的合成:在鸟氨酸氨甲酰转移酶(ornithine carbamoyl transferase,OCT)催化下,将氨基甲酰磷酸的氨甲酰基转移至鸟氨酸的δ-NH2上生成瓜氨酸。反应不可逆。所需的鸟氨酸是由胞液经线粒体内膜上的载体转运进入线粒体的。合成的瓜氨酸又由线粒体内膜上的载体转运进入胞液。

(3)精氨酸的合成:在胞液内,瓜氨酸与天冬氨酸在精氨酸代琥珀酸合成酶(argninosuccinate synthetase)的催化下,由ATP供能合成精氨酸代琥珀酸并生成AMP+PPi,精氨酸代琥珀酸在精氨酸代琥珀酸裂解酶(argninosuccinate lyase)催化下,分解成为精氨酸和延胡索酸。在此过程中,天冬氨酸起着供给氨基的作用;生成的延胡索酸经三羧酸循环转变为草酰乙酸后可与α-氨基酸经转氨作用转变为天冬氨酸。由此可见,鸟氨酸循环与三羧酸循环可联系在一起。

(4)精氨酸水解生成尿素:精氨酸在胞液中精氨酸酶(arginase)的作用下,水解生成尿素和鸟氨酸。鸟氨酸再进入线粒体参与瓜氨酸的合成,反复循环,不断合成尿素。

尿素分子中的两个-NH2,一个由丙氨酸或谷氨酰胺转运入肝细胞线粒体的NH3,另一个由天冬氨酸提供,碳原子来自CO2,天冬氨酸和谷氨酸均是氨的载体。另外,尿素合成是耗能过程,每合成1分子尿素需消耗3分子ATP(消耗4个高能磷酸键)。

尿素主要通过肾脏排泄。如肾排泄功能障碍,必然导致血尿素增高。故临床常测定血尿素氮(blood urea nitrogen,BUN)来反映肾功能。


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