氨的毒性作用
氨具有多方面的毒性作用，其中最显著的是在神经组织中。主要的机制与谷氨酸由α-酮戊二酸进一步合成谷氨酰胺的过程增强有关。表观上看这似乎是有益的（增加了 GABA 的前体谷氨酸），但其后果主要是负面的。
- α-酮戊二酸库减少 → 抑制三羧酸循环（TCA 循环）并导致大脑能量不足状态。
- 转氨基反应速率降低，因为 α-酮戊二酸是氨基的主要受体。
- “谷氨酸 → 谷氨酰胺”平衡向谷氨酰胺方向移动 → 谷氨酸缺乏 → 降低GABA（抑制性递质）的合成 → 惊厥倾向和抑制性冲动受损。
- 谷氨酰胺的积聚增加神经元和星形胶质细胞的渗透压，从而促进脑水肿。
- NH₃ 质子化形成铵离子会使 pH 值向碱性方向移动 → 碱中毒。
氨基酸碳骨架的利用途径
根据碳骨架的最终去向，氨基酸分为三类：
- 生糖氨基酸：生成丙酮酸或 TCA 循环代谢产物，用于糖异生：甘氨酸、丙氨酸、丝氨酸、半胱氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、谷氨酸等。
- 生酮氨基酸：转化为乙酰辅酶 A 或乙酰乙酸：亮氨酸和赖氨酸。
- 生糖兼生酮氨基酸（混合型）：既生成葡萄糖又生成酮体：异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸。
氨基酸通过 α-酮戊二酸（来自谷氨酸）、琥珀酰辅酶 A（来自缬氨酸、甲硫氨酸）、延胡索酸和草酰乙酸进入 TCA 循环，这些被称为回补反应，用于维持循环中间代谢物的库容量。
丝氨酸和甘氨酸的代谢。叶酸
丝氨酸是一种非必需氨基酸，由 3-磷酸甘油酸（糖酵解中间产物）经脱氢、转氨基和水解合成。分解代谢为丙酮酸，随后转化为乙酰辅酶 A 或葡萄糖。
甘氨酸在丝氨酸羟甲基转移酶的作用下由丝氨酸生成；其辅酶为四氢叶酸（H₄-叶酸），它接受丝氨酸的 β-碳原子并生成N⁵,N¹⁰-亚甲基-H₄-叶酸。
H₄-叶酸的衍生物可转移一碳单位：
- 亚甲基-H₄-叶酸 — 用于合成脱氧胸苷一磷酸（dTMP）和甲硫氨酸的再生；
- 亚氨甲基-和甲酰-H₄-叶酸 — 用于合成嘌呤核苷酸。
甘氨酸的分解代谢（甘氨酸合酶）产生 CO₂、NH₃ 和亚甲基-H₄-叶酸。
H₄-叶酸的合成与磺胺类药物
在肝脏中，叶酸经 NADPH 催化的两次连续还原反应生成 H₄-叶酸：首先由叶酸还原酶生成二氢叶酸（H₂-叶酸），然后由二氢叶酸还原酶生成 H₄-叶酸。后一种酶可被抗肿瘤药物甲氨蝶呤抑制。
叶酸维生素缺乏症发生于蔬菜摄入不足、吸收不良（缺乏内因子、肝炎、肝硬化）时。叶酸缺乏会减少核苷酸的合成，这对于快速分裂的细胞（红细胞生成）至关重要，并会导致巨幼细胞性贫血。
磺胺类药物是细菌叶酸前体对氨基苯甲酸（PABA）的结构类似物。它们充当细菌叶酸合成酶的竞争性抑制剂。人体通过饮食摄取叶酸，因此该类药物具有选择性抑菌作用。
甲硫氨酸和 S-腺苷甲硫氨酸的代谢
甲硫氨酸是一种必需氨基酸，可启动翻译（起始密码子 AUG）并作为主要的甲基供体。其活性形式为S-腺苷甲硫氨酸（SAM），由甲硫氨酸和 ATP 在甲硫氨酸腺苷转移酶的作用下生成。在脱去甲基后，转化为S-腺苷同型半胱氨酸（SAH），进而转化为同型半胱氨酸。
同型半胱氨酸再生成蛋氨酸需要甲基-H₄-叶酸和维生素B₁₂，这把蛋氨酸代谢与丝氨酸、甘氨酸及叶酸代谢联系在了一起。另一条途径是在磷酸吡哆醛（B₆）的参与下，将同型半胱氨酸转化为半胱氨酸。
当酶发生基因缺陷或缺乏叶酸及维生素 B₆ 时，会发生同型胱氨酸尿症：同型胱氨酸在血液和组织中蓄积、晶状体异位、骨质疏松、血栓形成。
SAM 的生物学功能
SAM 参与多种甲基化化合物的合成：
- 磷脂酰胆碱 — 磷脂酰乙醇胺经过连续三次甲基化（消耗三个 SAM）。
- 肉碱 — 线粒体中酰基的载体；由赖氨酸经三次甲基化作用合成。
- 肌酸 — 由精氨酸、甘氨酸和甲硫氨酸合成；在肌肉中被磷酸化为磷酸肌酸，作为 ATP 再生的快速储备。
- 合成肾上腺素，以及 DNA 和 RNA 碱基的甲基化。
- 通过甲基化作用解毒有毒物质和药物。
关键要点
- 氨的毒性通过耗竭 α-酮戊二酸、抑制 TCA 循环、GABA 缺乏以及渗透性脑水肿来实现。
- 氨基酸分为生糖、生酮（亮氨酸、赖氨酸）和混合型；其代谢产物可补充 TCA 循环。
- H₄-叶酸是用于核苷酸合成和甲硫氨酸再生的转移一碳单位的辅酶。
- 甲氨蝶呤抑制人体的二氢叶酸还原酶，磺胺类药物抑制细菌的叶酸合成。
- 叶酸缺乏由于核苷酸合成受损而引起巨幼细胞性贫血。
- SAM 是通用的甲基供体；可转化为 SAH 和同型半胱氨酸。
- 同型半胱氨酸的再甲基化需要 B₁₂ 和甲基-H₄-叶酸；半胱氨酸的合成需要 B₆。
- 甲硫氨酸是合成磷脂酰胆碱、肉碱、肌酸、肾上腺素及解毒反应所必需的。