蛋白质组学

各种氨基酸在生命代谢活动中的作用

相关专题
 

氨基酸通过肽键连接起来成为肽与蛋白质。氨基酸、肽与蛋白质均是有机生命体组织细胞的基本组成成分,对生命活动发挥着举足轻重的作用。

某些氨基酸除可形成蛋白质外,还参与一些特殊的代谢反应,表现出某些重要特性。

(1) 赖氨酸

赖氨酸为碱性必需氨基酸。由于谷物食品中的赖氨酸含量甚低,且在加工过程中易被破坏而缺乏,故称为第一限制性氨基酸。

赖氨酸可以调节人体代谢平衡。赖氨酸为合成肉碱提供结构组分,而肉碱会促使细胞中脂肪酸的合成。往食物中添加少量的赖氨酸,可以刺激胃蛋白酶与胃酸的分泌,提高胃液分泌功效,起到增进食欲、促进幼儿生长与发育的作用。赖氨酸还能提高钙的吸收及其在体内的积累,加速骨骼生长。如缺乏赖氨酸,会造成胃液分沁不足而出现厌食、营养性贫血,致使中枢神经受阻、发育不良。

赖氨酸在医药上还可作为利尿剂的辅助药物,治疗因血中氯化物减少而引起的铅中毒现象,还可与酸性药物(如水杨酸等)生成盐来减轻不良反应,与蛋氨酸合用则可抑制重症高血压病。

单纯性疱疹病毒是引起唇疱疹、热病性疱疹与生殖器疱疹的原因,而其近属带状疱疹病毒是水痘、带状疱疹和传染性单核细胞增生症的致病者。印第安波波利斯Lilly研究室在1979年发表的研究表明,补充赖氨酸能加速疱疹感染的康复并抑制其复发。

长期服用赖氨酸可拮抗另一个氨基酸――精氨酸,而精氨酸能促进疱疹病毒的生长。

(2) 蛋氨酸

蛋氨酸是含硫必需氨基酸,与生物体内各种含硫化合物的代谢密切相关。当缺乏蛋氨酸时,会引起食欲减退、生长减缓或不增加体重、肾脏肿大和肝脏铁堆积等现象,最后导致肝坏死或纤维化。

蛋氨酸还可利用其所带的甲基,对有毒物或药物进行甲基化而起到解毒的作用。因此,蛋氨酸可用于防治慢性或急性肝炎、肝硬化等肝脏疾病,也可用于缓解砷、三氯甲烷、四氯化碳、苯、吡啶和喹啉等有害物质的毒性反应。

(3) 色氨酸

色氨酸可转化生成人体大脑 中的一种重要神经传递物质――5–羟色胺,而5–羟色胺有中和肾上腺素与去甲肾上腺素的作用,并可改善睡眠的持续时间。当动物大脑中的5–羟色胺含量降低时,表现出异常的行为,出现神经错乱的幻觉以及失眠等。此外,5–羟色胺有很强的血管收缩作用,可存在于许多组织,包括血小板和肠粘膜细胞中,受伤后的机体会通过释放5–羟色胺来止血。医药上常将色氨酸用作抗闷剂、抗痉挛剂、胃分泌调节剂、胃粘膜保护剂和强抗昏迷剂等。

(4) 缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸和苏氨酸

缬氨酸、亮氨酸与异亮氨酸均属支链氨基酸,同时都是必需氨基酸。当缬氨酸不足时,大鼠中枢神经系统功能会发生紊乱,共济失调而出现四肢震颤。通过解剖切片脑组织,发现有红核细胞变性现象,晚期肝硬化病人因肝功能损害,易形成高胰岛素血症,致使血中支链氨基酸减少,支链氨基酸和芳香族氨基酸的比值由正常人的3.0~3.5降至1.0~1.5,故常用缬氨酸等支链氨基酸的注射液治疗肝功能衰竭等疾病。此外,它也可作为加快创伤愈合的治疗剂。

亮氨酸可用于诊断和治疗小儿的突发性高血糖症,也可用作头晕治疗剂及营养滋补剂。异亮氨酸能治疗神经障碍、食欲减退和贫血,在肌肉蛋白质代谢中也极为重要。

苏氨酸是必需氨基酸之一,参与脂肪代谢,缺乏苏氨酸时出现肝脂肪病变。

(5) 天冬氨酸、天冬酰胺

天冬氨酸通过脱氨生成草酰乙酸而促进三羧酸循环,故是三羧酸循环中的重要成分。天冬氨酸也与鸟氨酸循环密切相关,担负着使血液中的氨转变为尿素排泄出去的部分工作。同时,天冬氨酸还是合成乳清酸等核酸前体物质的原料。

通常将天冬氨酸制成钙、镁、钾或铁等的盐类后使用。因为这些金属在与天冬氨酸结合后,能通过主动运输途径透过细胞膜 进入细胞内发挥作用。天冬氨酸钾盐与镁盐的混合物,主要用于消除疲劳,临床上用来治疗心脏病、肝病、糖尿病等疾病。天冬氨酸钾盐可用于治疗低钾症,铁盐可治疗贫血。

不同癌细胞的增殖需要消耗大量某种特定的氨基酸。寻找这种氨基酸的类似物――代谢拮抗剂,被认为是治疗癌症的一种有效手段。天冬酰胺酶能阻止需要天冬酰胺的癌细胞(白血病)的增殖。天冬酰胺的类似物S–氨甲酰基–半胱氨酸经动物试验对抗白血病有明显的效果。目前已试制的氨基酸类抗癌物有10多种,如N–乙酰–L–苯丙氨酸、N–乙酰–L–缬氨酸等,其中有的对癌细胞的抑制率可高达95%以上。

(6) 胱氨酸、半胱氨酸

胱氨酸及半胱氨酸是含硫的非必需氨基酸,可降低人体对蛋氨酸的需要量。胱氨酸是形成皮肤不可缺少的物质,能加速烧伤伤口的康复及放射性损伤的化学保护,刺激红、白细胞的增加。

半胱氨酸所带的巯基(-SH)具有许多生理作用,可缓解有毒物或有毒药物(酚、苯、萘、氰离子)的中毒程度,对放射线也有防治效果。半胱氨酸的衍生物N–乙酰–L–半胱氨酸,由于巯基的作用,具有降低粘度的效果,可作为粘液溶解剂,用于防治支气管炎等咳痰的排出困难。此外,半胱氨酸能促进毛发的生长,可用于治疗秃发症。其他衍生物,如L–半胱氨酸甲酯盐酸盐可用于治疗支气管炎、鼻粘膜渗出性发炎等。

(7) 甘氨酸

甘氨酸是最简单的氨基酸,它可由丝氨酸失去一个碳而生成。甘氨酸参与嘌呤类、卟啉类、肌酸和乙醛酸的合成,乙醛酸因其氧化产生草酸而促使遗传病草酸尿的发生。此外,甘氨酸可与种类繁多的物质结合,使之由胆汁或尿中排出。此外,甘氨酸可提供非必需氨基酸的氮源,改进氨基酸注射液在体内的耐受性。将甘氨酸与谷氨酸、丙氨酸一起使用,对防治前列腺肥大并发症、排尿障碍、频尿、残尿等症状颇有效果。

(8) 组氨酸

组氨酸对成人为非必需氨酸,但对幼儿却为必需氨基酸。在慢性尿毒症患者的膳食中添加少量的组氨酸,氨基酸结合进入血红蛋白的速度增加,肾原性贫血减轻,所以组氨酸也是尿毒症患者的必需氨基酸。

组氨酸的咪唑基能与Fe2+或其他金属离子形成配位化合物,促进铁的吸收,因而可用于防治贫血。组氨酸能降低胃液酸度,缓和胃肠手术的疼痛,减轻妊娠期呕吐及胃部灼热感,抑制由植物 神经紧张而引起的消化道溃烂,对过敏性疾病,如哮喘等也有功效。此外,组氨酸可扩张血管,降低血压,临床上用于心绞痛、心功能不全等疾病的治疗。类风湿性关节炎患者血中组氨酸含量显著减少,使用组氨酸后发现其握力、走路与血沉等指标均有好转。

在组氨酸脱羧酶的作用下,组氨酸脱羧形成组胺。组胺具有很强的血管舒张作用,并与多种变态反应及发炎有关。此外,组胺会刺激胃蛋白酶与胃酸。

(9) 谷氨酸

谷氨酸、天冬氨酸具有兴奋性递质作用,它们是哺乳动物 中枢神经系统中含量最高的氨基酸,其兴奋作用仅限于中枢。当谷氨酸含量达9%时,只要增加10–15mol的谷氨酸就可对皮层神经元产生兴奋性影响。因此,谷氨酸对改进和维持脑功能必不可少。

谷氨酸经谷氨酸脱羧酶的脱羧作用而形成γ–氨基丁酸,后者是存在于脑组织中的一种具有抑制中枢神经兴奋作用的物质,当γ–氨基丁酸含量降低时,会影响细胞代谢与细胞功能。

谷氨酸的多种衍生物,如二甲基氨乙醇乙酰谷氨酸,临床上用于治疗因大脑 血管障碍而引起的运动障碍、记忆障碍和脑炎等。γ–氨基丁酸对记忆障碍、言语障碍、麻痹和高血压等有效,γ–氨基β–羟基丁酸对局部麻痹、记忆障碍、言语障碍、本能性肾性高血压、羊癫疯和精神发育迟缓等有效。

谷氨酸与天冬氨酸一样,也与三羧酸循环有密切的关系,可用于治疗肝昏迷等症。谷氨酸的酰胺衍生物――谷氨酰胺,对胃溃疡有明显的效果,其原因是谷氨酰胺的氨基转移到葡萄糖上,生成消化器粘膜上皮组织粘蛋白的组成成分葡萄糖胺。

(10) 丝氨酸、丙氨酸与脯氨酸

丝氨酸是合成嘌呤、胸腺嘧淀与胆碱的前体,丙氨酸对体内蛋白质合成过程起重要作用,它在体内代谢时通过脱氨生成酮酸,按照葡萄糖代谢途径生成糖。脯氨酸分子中吡咯环在结构上与血红蛋白密切相关。羟脯氨酸是胶原的组成成分之一。体内脯氨酸、羟脯氨酸浓度不平衡会造成牙齿、骨骼中的软骨及韧带组织的韧性减弱。脯氨酸衍生物和利尿剂配合,具有抗高血压作用。

牛 磺 酸

牛磺酸是牛黄的组成成分。

牛磺酸普遍存在于动物乳汁、脑与心脏中,在肌肉中含量最高,以游离形式存在,不参与蛋白质代谢。植物中仅存在藻类,高等植物中尚未发现。体内牛磺酸是由半胱氨酸代谢而来的。

牛磺酸的缺乏会影响到生长、视力、心脏与脑的正常生长。

被细菌感染的病人,由于细菌的大量繁殖消耗了体内的牛磺酸,也会形成牛磺酸缺乏,发生眼底视网膜电流图的变化,而补充牛磺酸后会使眼底的病变好转由于人类只能有限地合成牛磺酸,因此膳食中的牛磺酸就显得非常重要。

奶制品中牛磺酸的含量很低。禽类中,黑色禽肉的牛磺酸含量要比白色肉的高。海产品与禽、畜类比较,以海产品中的牛磺酸含量最高,如牡蛎、蛤蜊与淡菜中牛磺酸可高达400mg/100g以上,同时加热烹调对其牛磺酸的含量没有什么影响。日常的各种食物,包括谷物、水果和蔬菜等,都不含牛磺酸。

精 氨 酸

(一) 精氨酸是鸟氨酸循环中的一个组成成分,具有极其重要的生理功能。多吃精氨酸,可以增加肝脏中精氨酸酶的活性,有助于将血液中的氨转变为尿素而排泄出去。所以,精氨酸对高氨血症、肝脏机能障碍等疾病颇有效果。

精氨酸是一种双基氨基酸,对成人来说虽然不是必需氨基酸,但在有些情况如机体发育不成熟或在严重应激条件下,如果缺乏精氨酸,机体便不能维持正氮平衡与正常的生理功能。病人若缺乏精氨酸会导致血氨过高,甚至昏迷。婴儿若先天性缺乏尿素循环的某些酶,精氨酸对其也是必需的,否则不能维持其正常的生长与发育。

精氨酸的重要代谢功能是促进伤口的愈合作用,它可促进胶原组织的合成,故能修复伤口。在伤口分泌液中可观察到精氨酸酶活性的升高,这也表明伤口附近的精氨酸需要量大增。精氨酸能促进伤口周围的微循环而促使伤口早日痊愈。

精氨酸的免疫调节功能,可防止胸腺的退化(尤其是受伤后的退化),补充精氨酸能增加胸腺的重量,促进胸腺中淋巴细胞的生长。

补充精氨酸还能减少患肿瘤动物的体积,降低肿瘤的转移率,提高动物的活存时间与存活率。

在免疫系统中,除淋巴细胞外,吞噬细胞的活力也与精氨酸有关。加入精氨酸后,可活化其酶系统,使之更能杀死肿瘤细胞或细菌等靶细胞。

(0)

热评文章

发表评论