生物化學與分子生物學/芳香族氨基酸的代謝

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生物化學與分子生物學

氨基酸代謝
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芳香族氨基酸包括苯丙氨酸，酪氨酸和色氨酸，苯丙氨酸和酪氨酸結構相似，在體內苯丙氨酸可轉變成酪氨酶，所以合并在一起討論。

(一)苯丙氨酸和酪氨酸

1.苯丙氨酸在體內一般先轉變為酪氨酸。由苯丙氨酸羥化酶(phenylalamine hyolroxylase)催化引入羥基完成，其輔酶為四氫生物嘌呤。反應生成的二氫生物喋呤，由二氫葉酸還原酶催化，借助NADPH+H還原為四氫化合物(圖7-18)。

酪氨酸的生成

圖7-18　酪氨酸的生成

苯丙氨酸羥化酶所催化反應不可逆，體內酷氨酸不能轉變為苯丙氨酸。

2.兒茶酚胺與黑色素的合成　酪氨酸經酪氨酸羥化酶(tyrosine hydroxylase)催化生成3，4二羥苯丙氨酸(3,4dihydroxyphenylalanineL－DOPA)(多巴)。此酶也是以四氫生物喋呤為輔酶的加單氧酶，多巴經多巴脫羧酶催化生成多巴胺(dopamine)。多巴胺在多巴胺β－氧化酶(dopamine βoxidase)催化下使β碳原子羥化，生成去甲腎上腺素(norepinephrine)。而后由SAM提供甲基使去甲腎上腺素甲基化生成腎上腺素(epinephrine)。多巴胺、去甲腎上腺素、腎上腺素統稱為兒茶酚胺(catecholamine)。酪氨酸羥化酶是兒茶酚胺合成的限速酶，受終產物的反饋調節(圖7-19)。

兒茶酚胺的合成"/>

圖7-19　兒茶酚胺的合成

在黑色素細胞中，酪氨酸在酪氨酸酶催化下羥化生成多巴，多巴再經氧化生成多巴醌而進入合成黑色素的途徑。所形成的多巴醌進一步環化和脫羧生成吲哚醌。黑色素即是吲哚醌的聚合物。人體若缺乏酪氨酸酶，黑色素合成障礙，皮膚、毛發發“白”，稱為白化病(albinism)(圖7-20)。

黑色素的生成

圖7-20　黑色素的生成

3.酪氨酸是生糖兼生酮氨基酸　酪氨酸經轉氨基作用生成對羥基苯丙酮酸，進一步分解則生成乙酰乙酸和延胡索酸，所以是生糖兼生酮氨基酸。

4.代謝障礙　已知在苯丙氨酸和酪氨酸代謝中，有許多代謝性疾患。最重要的是苯丙酮酸尿癥(phenylketonuria,PKV)，因缺乏苯丙氨酸羥化酶所致。苯丙氨酸不能正常地轉變為酪氨酸，體內苯丙氨酸蓄積，并由轉氨基作用生成苯丙酮酸(一部分還原為苯乙酸)并從尿液中排出。苯丙酮酸的堆積對中樞神經系統有毒性，故本病伴發智力發育障礙。早期發現時可控制飲食中苯丙氨酸含量，有利于智力發育。

另一代謝疾患為尿黑酸尿癥(alkaptonuria)。酪氨酸在分解代謝中生成中間產物尿黑酸，如尿黑酸氧化酶缺乏，則尿黑酸裂環降解受阻，大量尿黑酸排入尿中，經空氣氧化為相應的對醌，后者可聚合為黑的色素。此種代謝性疾患一般無嚴重后果。

此外，巴金森病(Parkinson′sdisease)是由于腦生成多巴胺的功能退化所致的一種嚴重的神經系統疾病。臨床常用L多巴治療，L-多巴本身不能通過血腦屏障無直接療效，但在相應組織中脫羧可生成多巴胺達到治療作用。目前，采用將大腦中植移腎上腺髓質，借此生成多巴胺以彌補腦中多巴胺不足，取得較好療效。

(二)色氨酸的代謝

色氨酸是必需氨基酸。大多數蛋白質中含量均較少，機體對其攝取少，分解亦少。除參加蛋白質合成外，還可經氧化脫羧生成5羥色胺(前述)。并可降解產生生糖，生酮成分，此過程中產生一碳單位及尼克酸等。

1.色氨酸分解首先在色氨酸-2，3-加雙氧酶(tryptophan-2,3-dioxygenase)作用下將吡酪環打開，生成N-甲酰犬尿氨酸(N-Formylkynurenine)。此酶輔基為鐵卟啉，Vit C有保護輔基中Fe2+不被氧化的作用，亦可說Vit C是此酶的激活劑。在甲酰化酶(formamidase)的作用下，甲酰犬尿氨酸脫羥化酶(Rynurenine-3-monoxygenase)催化生成3羥犬尿氨酸(3-hydroxykynurenine)，而后由犬尿氨酸酶(kynureninase)(以PLP為輔酶)催化水解裂出丙氨酸，并生成了3-羥鄰氨苯甲酸(3-hydroxyanthranilate)，丙氨酸可經轉氨生成丙酮酸，而3-羥鄰苯甲酸經氧化裂環，脫羧等反應生成α酮乙酸，進而生成乙酰乙酸。因此，色氨酸為生糖兼生酮氨基酸。

(2)少量犬尿氨酸經轉氨作用并縮合生成犬尿酸。

(3)少量裂解出丙氨酸后生成鄰氨苯甲酸。

2.尼克酸的生成　色氨酸分解代謝中的3-羥鄰氨苯甲酸經3-羥鄰氨苯丙酸－3，4，－加雙氧酶(3-hydroxyanthranilate-3,4-dioxygenase)催化裂環，可生成尼克酸，是構成NAD(P)+的關鍵成分。這是體內合成維生素的一個特例。