氨基酸的一般代谢(六)

2.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(glutamine)，并由血液运输至肝或肾，再经谷氨酰酶(glutaminaes)水解成谷氨酸和氨。谷氨酰胺主要从脑、肌肉等组织向肝或肾运氨。

(四)尿素合成

根据动物实验，人们很早就确定了肝脏是尿素合成的主要器官，肾脏是尿素排泄的主要器官。1932年Krebs等人利用大鼠肝切片作体外实验，发现在供能的条件下，可由CO2和氨合成尿素。若在反应体系中加入少量的精氨酸、鸟氨酸或瓜氨酸可加速尿素的合成，而这种氨基酸的含量并不减少。为此，Krebs等人提出了鸟氨酸循环(ornithine cyclc)学说。其后由Ratner和Cohen详细论述了其各步反应。鸟氨酸循环可概括为：

尿素中的两个N原子分别由氨和天冬氨酸提供，而C原子来自HCO-3，五步酶促反应，二步在线粒体中，三步在胞液中进行。

1.氨基甲酰磷酸的合成

氨基甲酰磷酸(carbamyl phosphate)是在Mg++、ATP及N乙酰谷氨酸(Nacetyl glutamic acid,AGA)存在的情况下，由氨基甲酰磷酸合成酶I(carbamyl phosphate synthetaseI, CPSI)催化NH3和HCO-3在肝细胞线粒体中合成。

真核细胞中有两种CPS：(一)线粒体CPS-Ⅰ利用游离NH3为氮源合成氨基甲酰磷酸，参与尿素合成。(二)胞液CPS-Ⅱ，利用谷氨酰胺作N源，参与嘧啶的从头合成。

CPS-Ⅰ催化的反应包括下述三步(图7-7)。

(一)ATP活化HCO-3生成ADP和羰基硫酸(carbonyl phosphate)

(二)NH2与羰基硫酸作用替代硫酸根，生成氨基甲酸(carbamate)和Pi。

(三)第2个ATP对氨甲酸磷酸化，生成氨基甲酰磷酸和ADP。

此反应是不可逆的，消耗2分子ATP。CPS1是一种变构酶，AGA是此酶变构激活剂。由乙酰CoA和谷氨酸缩合而成。

肝细胞线粒体中谷氨酸脱氢酶和氨基甲酰磷酸合成酶I催化的反应是紧密偶联的。谷氨酸脱氢酶催化谷氨酸氧化脱氨，生成的产物有NH3和NADH+H+。NADH经NADH氧化呼吸链传递氧化生成H2O，释放出来的能量用于ADP磷酸化生成ATP。因此谷氨酸脱氢酶催化反应不仅为氨基甲酰磷酸的合成提供了底物NH3，同时也提供了该反应所需要的能量ATP。氨基甲酰磷酸合成酶I将有毒的氨转变成氨基甲酰磷酸，反应中生成的ADP又是谷氨酸脱氢酶的变构激活剂，促进谷氨酸进一步氧化脱氨。这种紧密偶联有利于迅速将氨固定在肝细胞线粒体内，防止氨逸出线粒体进入细胞浆，进而透过细胞膜进入血液，引起血氨升高。