Page 198 - 第九版生物化学

第八章 蛋白质消化吸收和氨基酸代谢 183

次提出了鸟氨酸循环 (omithine cycle) 学说，又称尿素循环 (urea cycle) , 用来解释尿素的合成过程。两 岔 kky,2018
位科学家根据什么线索提出了这个学说 ？ 此学说又是如何被证实的? 20 世纪 30 年代，组织切片技术
巳普遍应用于中间代谢的研究，这为研究尿素的合成机制提供了有利条件 。 用大鼠肝的薄切片和多
种可能有关的代谢物以及按盐共同保温，发现鸟氨酸 (omithine) 和瓜氨酸 (citrulline) 都有催化按盐合
成尿素的作用 。 赖氨酸与鸟氨酸的结构非常相似，却无这种作用 。 所以较合理的解释是，在尿素合成
的一系列反应中，应当包括 NH3 、 CO2 和鸟氨酸共同合成一种中间化合物，这个中间化合物在 肘忠能以
合理的速度生成尿素，同时再生成鸟氨酸 。 精氨酸符合作为这个中间化合物的要求，下式表示这种
关系：

砰(CH2h NH2 沪2

I I (CH2h NH2
II
比N-CH + 2NH3 + CO2 C=NH :,, H2N-CH + O=C-NH2
I
I 如 尿素
COOH
COOH :,, 妇3
鸟氨酸
鸟氨酸 I

H2N-CH

I

COOH

精氨酸

上述两个反应的结果说明鸟氨酸催化 NH3

和 CO2 生成了尿素，精氨酸是重要的中间化合 鸟氨酸 NH3+C02
物 。 这个学说不仅表明鸟氨酸在合成尿素时起

催化作用，而且也符合前人有关尿素合成的一 H20
些发现 。 如只有哺乳类动物是以尿素为主要的

氮代谢最终产物（鸟类氮代谢的最终产物是尿 比0 瓜氨酸
酸），也只有哺乳类动物的肝存在精氨酸酶 (ar-
精氨酸

ginase) 。精氨酸酶能够催化精氨酸水解生成尿 NH3
素及鸟氨酸。

以 Hans Krebs 和 Kurt Henseleit 的学说为基

础 ， 推断瓜氨酸是鸟氨酸转变为精氨酸的中间 H20
产物（比较这三种化合物的结构） 。 同时实验 图 8-8 尿素生成的鸟氨酸循环
也发现瓜氨酸与鸟氨酸都具有催化按盐合成尿

素的作用。用大量鸟氨酸和按盐及大鼠肝切片共同保温，可观察到 瓜氨酸的积存 。 总结以上，提出了
肝中合成尿素的鸟氨酸循环学说（图 8-8) ~。

妇3NH2 NH2 NH2

I I I

H2N-CH C=O C=NH

I 如 如

COOH 妇3 妇3

鸟氨酸 I I

H2N-CH H2N-CH

I I

COOH COOH

瓜氨酸 精氨酸

（二）肝中鸟氨酸循环的反应步骤 “四 la
鸟氨酸循环的具体过程比较复杂，大体可分为以下五步 。

1. NH 3 、 CO2 和 ATP 缩合生成氨基甲酰磷酸 (carbamoyl phosphate) 尿素的生物合成始

千氨基甲酰磷酸。在 Mg气 ATP 及 N- 乙酰谷氨酸 (N-acetyl glutamic acid, AGA) 存在时， NH3 与 CO2 可

由氨基甲酰磷酸合成酶 I (carbamoyl phosphate synthetase I ,CPS- I) 催化生成氨基甲酰磷酸 。