第二章 同型半胱氨酸的代谢与相关物质.doc

第一节 与同型半胱氨酸代谢相关的物质 一、含硫氨基酸 1. 氛基酸的分类 人体有20种氨基酸可分为营养必需氨基酸和非必需氨基酸。有8种氨基酸不能在人体内合成，包括甲硫氨酸(蛋氨酸)、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苏氨酸、赖氨酸、色氨酸和苯丙氨酸，这些必须由食物供应，体内需要而又不能自身合成的氨基酸称为营养必需氨基酸。其余12种氨基酸包括半胱氨酸、甘氨酸、丙氨酸、脯氨酸、丝氨酸、酪氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、谷氨酰胺、谷氨酸、精氨酸、组氨酸，体内可以合成，在营养上称为非必需氨基酸。组氨酸和精氨酸虽能在人体内合成，但合成量不多.若长期缺乏也可造成负氮平衡，因此有人将这两种氨基酸也归为营养必需氨基酸。 体内的含硫氨基酸有三种，即甲硫氨酸(蛋氨酸)、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，胱氨酸是由两个半胱氨酸脱氢后结合而成的，蛋白质中的半胱氨酸有不少是以胱氨酸的形式存在的。可见，半胱氨酸和胱氨酸也可互变，但它们不能变为甲硫氨酸，所以，甲硫氨酸是必需氨基酸。 2.甲硫氨酸代谢 (1)甲硫氨酸代谢与转甲基作用：甲硫氨酸含有S-甲基，体内多种含甲基的重要物质，如肾上腺索、5-羟色胺、肌酸、多巴氨、胆碱等依赖于甲硫氨酸的代谢，由转甲基作用生成。在甲硫氨酸酰苷转移酶催化下甲硫氨酸与ATP反应，生成S腺苷甲硫氨酸（SAM). S一腺苷甲硫氨酸中的甲基是高度活化的，称为活性甲基。S一腺苷甲硫氨酸基.又称为活性甲硫氨酸。活性甲硫氨酸性质活泼.在不同甲基转移酶的催化下.可将甲基转移给各种甲基接受体，使其甲基化.而形成许多甲基化合物。转出甲基后，活性甲硫氨酸即变成S一腺苷同型半胱氨酸(SAH)，后者水解释出腺苷，生成同型半胱氨酸。 （2)甲硫氨酸循环:如上所述，在体内甲硫氨酸最主要的代谢途径是通过各种转甲基作用提供甲基，并形成s一腺苷同型半胱氨酸（SAH)进一步转变成为同型半胱氨酸。同型半胱氨酸在甲硫氨酸合成酶（MS)催化下，接受N一甲基四氢叶酸(N5-CH3-FH4)提件的甲基，再重新生成甲硫氨酸，结果形成一个循环过程，称为甲硫氨酸循环（图2-1)。 图2-1 甲硫氨酸循环 可见，甲硫氮酸的主要功能是通过甲硫氨酸循环，提供活性甲基，参与各种甲基化反应。活性甲硫氨酸是体内最主要的甲基直接供给体，而N5-甲基四氢叶酸则是体内甲基的间接供体。据统计，体内约有50多种生物活性物质需要活性甲硫氨酸提供甲基，生成甲基化合物，其中包括DNA、RNA的甲基化和单胺类神经递质的合成等。可见，甲基化反应是重要的生物代谢反应，具有广泛的生理意义。 尽管上述循环可以生成甲硫氨酸，但体内不能净合成甲硫氨酸，甲硫氨酸必须由食物供给，所以，甲硫氨酸属于必需氨基酸。体内也不能合成同型半胱氨酸，它是甲硫氨酸代谢的中间产物，只能由甲硫氨酸转变而来。同型半胱氨酸在胱硫醚-β一合成酶(CBS)的催化下，以维生素B6为辅酶，同型半胱氨酸与丝氨酸缩合生成胱硫醚，后者进一步生成半胱氨酸和a-酮丁酸。a-酮丁酸转变成琥珀酸单酰辅酶A，后者通过三羧酸循环，可以生成葡萄糖，所以甲硫氨酸是生糖氨基酸。 值得注意的是，由N5一甲基四氢叶酸提供甲基，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N5一甲基四氢叶酸的惟一反应。催化此反应的N5一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，N5一甲基四氢叶酸上的甲基转移受阻，这不仅使甲硫氨酸的生成减少，导致高同型半胱氨酸血症，同时四氢叶酸的再生也受到影响，使组织中游离的四氢叶酸含量减少，四氢叶酸转运其他一碳单位的能力下降，造成核酸合成障碍，最终影响细胞分裂。因此，维生素B12不足时可以产生高同型半胱氨酸血症和巨幼红细胞性贫血。 3.半胱氨酸和胱氨酸 (1)半胱氨酸和胱氨酸互变:半胱氨酸含有巯基(-SH ) ,胱氨酸含有二硫键(-S-S-)，二者可以通过氧化还原反应互变。在蛋白质分子中，两个半胱氨酸残基形成二硫键以胱氮酸的形式存在，对维持蛋白质的结构很重要。胱氨酸不参与蛋白质的合成，蛋白质中的胱氨酸是半胱氨酸残基氧化脱氢而来。半胱氨酸的巯基是许多蛋白质或酶的活性基团。体内许多重要酶的活性均与其分子中半胱氨酸残基上的巯基有直接关系，故有巯基酶之称。 (2)半胱氨酸分解代谢:人体中半胱氨酸主要通过两条途径降解为丙酮酸。一是加双氧酶催化的直接氧化途径，或称半胱亚磺酸途径，另一是通过转氨的3-巯基丙酮酸途径。 4.谷胱甘肽（GSH) 谷胱甘肽是由谷氨酸、半胱氨酸及甘氨酸组成的三肽。谷胱甘肽分子中含γ-酰胺键。谷胱甘肽的活性基团是