赖氨酸：特征，结构，功能，生物合成 - 生物学 - 2025

的赖氨酸（赖氨酸，ķ）或-diaminocaproicε酸，是22种氨基酸，使之一向上蛋白活生物体的和对人，被认为是对是必不可少的，因为它具有用于生物合成的路由。

Drechsel于1889年发现它是酪蛋白原水解（分解）的产物。几年后，费舍尔，齐格弗里德和海丁确定它也是蛋白质的一部分，例如明胶，蛋清，凝集素，纤维蛋白和其他蛋白质。

氨基酸赖氨酸的化学结构（资料来源：Borb，通过Wikimedia Commons）

后来在发芽的幼苗和大多数检查过的植物蛋白中证实了它的存在，并以此确定了其含量作为所有细胞蛋白的一般组成元素。

在富含谷物的饮食中，它被认为是主要的“限制性”氨基酸之一，因此，人们认为它会影响世界上不同的不发达人群消耗的蛋白质含量的质量。

一些研究已经确定，赖氨酸的摄入有利于胰岛素和胰高血糖素的产生和释放，这对人体的能量代谢具有重要影响。

特点

赖氨酸是一种带正电荷的α-氨基酸，分子量为146 g / mol，其侧链的解离常数（R）为10.53，这表明在生理pH值下，其取代基氨基它被完全离子化，使氨基酸具有净正电荷。

它在不同类型的生物体的蛋白质中的发生率接近6％，许多作者认为赖氨酸对于组织的生长和充分修复至关重要。

细胞具有大量的赖氨酸衍生物，它们可以满足多种生理功能。其中有羟基赖氨酸，甲基赖氨酸等。

它是一种生酮氨基酸，意味着它的代谢产生了中间底物的碳骨架，从而形成了诸如乙酰辅酶A等分子的形成途径，随后在肝脏中形成了酮体。

与其他必需氨基酸不同，它不是糖原氨基酸。换句话说，其降解不会随着葡萄糖生产途径中间体的产生而结束。

结构体

赖氨酸属于碱性氨基酸，其侧链具有带正电荷的可电离基团。

它的侧链或R基团在其脂族链的ε位上具有连接到碳原子上的第二个伯氨基，因此命名为“ε-氨基己酸”。

它具有一个α碳原子，其上连接有一个氢原子，一个氨基，一个羧基和一个R侧链，其特征在于分子式（-CH2-CH2-CH2-CH2-NH3 +）。

由于侧链具有三个亚甲基，尽管赖氨酸分子在生理pH下具有带正电荷的氨基，但是该R基团具有很强的疏水性，这就是为什么它经常被“掩埋”在蛋白质结构中的原因。 ，仅留下ε-氨基。

赖氨酸侧链上的氨基具有很高的反应性，通常参与许多具有酶促活性的蛋白质的活性中心。

特征

赖氨酸是必需氨基酸，可作为多种微量营养素发挥多种功能，尤其是在人类和其他动物中，但它还是细菌，酵母，植物和藻类等不同生物体中的代谢产物。

其侧链的特性，特别是与烃链上能够形成氢键的ε-氨基基团的特性，使其具有特殊的特性，使其可以参与各种酶的催化反应。

这对于正常的肌肉生长和重塑非常重要。此外，它是肉碱的前体分子，肉碱是在肝脏，大脑和肾脏中合成的化合物，负责将脂肪酸运输至线粒体以产生能量。

该氨基酸对于胶原蛋白的合成和形成也是必需的，胶原蛋白是人体结缔组织系统中的重要蛋白质，因此有助于维护皮肤和骨骼的结构。

它具有以下实验认可的功能：

-保护肠道免受压力刺激，细菌和病毒病原体污染等。

-减轻慢性焦虑症状

-促进低质量饮食喂养的婴儿的成长

生物合成

人类和其他哺乳动物无法在体内合成氨基酸赖氨酸，因此，他们必须从食物中摄取的动植物蛋白质中获得氨基酸。

在自然界中，赖氨酸生物合成的两种不同途径已被开发出来：一种途径被“低等”细菌，植物和真菌所利用，另一种途径则由白骨鱼和“高等”真菌所利用。

植物，低级真菌和细菌中赖氨酸的生物合成

在这些生物中，赖氨酸是从二氨基庚二酸通过丙酮酸酯和天冬氨酸半醛开始的7步路线获得的。例如，对于细菌而言，此途径涉及赖氨酸的生产，以用于（1）蛋白质合成，（2）二氨基庚二酸酯合成和（3）赖氨酸合成，将用于肽聚糖细胞壁。

在存在该途径的生物中，天冬氨酸不仅会产生赖氨酸，还会导致蛋氨酸和苏氨酸的产生。

该途径分为赖氨酸生产的天冬氨酸半醛和苏氨酸和蛋氨酸的前体高丝氨酸。

高，粗真菌中赖氨酸的生物合成

新型L-α-氨基己二酸通过高级真菌和粗粒微生物从头合成赖氨酸，与细菌和植物相比，该L-α-氨基己二酸的转化方式不同。

该路线由8个酶促步骤组成，涉及7个游离中间体。该途径的前半部分发生在线粒体中，并实现了α-氨基己二酸酯的合成。α-氨基己二酸酯向L-赖氨酸的转化发生在细胞质中。

-该路线的第一步是由α-酮戊二酸和乙酰辅酶A分子通过高柠檬酸合酶进行缩合，产生高柠檬酸。

-将同柠檬酸脱水成顺-同ac酸，然后将其通过均质硝酸酶转化为均异柠檬酸。

-均异柠檬酸被均异柠檬酸脱氢酶氧化，从而实现了氧代戊二酸的短暂形成，后者失去了二氧化碳（CO2）分子，最终成为α-己二酸。

-由于氨基己二酸氨基转移酶的作用，该最后一种化合物通过谷氨酸依赖性过程进行氨基转移，该酶产生L-α-氨基己二酸。

-通过氨基己二酸还原酶的作用，L-α-氨基己二酸的侧链被还原形成L-α-氨基己二酸-δ-半醛酸，该反应需要ATP和NADPH。

-Sacropin还原酶然后催化L-α-氨基己二酸-δ-半醛与L-谷氨酸分子的缩合。随后还原亚氨基并获得sucropin。

-最后，糖精脱氢酶“切断”了糖精的谷氨酸部分中的碳-氮键，产生了L-赖氨酸和α-酮戊二酸作为终产物。

赖氨酸的替代品

在成年期对大鼠进行的实验测试和分析使得阐明ε-N-乙酰基赖氨酸可以代替赖氨酸来支持后代的生长成为可能，这要归功于酶的存在：ε-赖氨酸酰基转移酶。

该酶催化ε-N-乙酰基赖氨酸的水解以产生赖氨酸，并且它非常迅速且大量地进行。

降解

在所有哺乳动物物种中，赖氨酸降解的第一步是由赖氨酸-2-氧代戊二酸还原酶催化的，该酶能够将赖氨酸和α-氧代戊二酸转化为糖精（一种动物生理液中存在的氨基酸衍生物）， 60年代末证明了它们的存在。

在糖精脱氢酶的作用下，sucropin被转化为α-氨基己二酸δ-半醛和谷氨酸。另一种酶也能够以sa草苷为底物将其水解为赖氨酸和α-氧代戊二酸酯，这被称为糖精氧化还原酶。

萨克罗平是赖氨酸降解的主要代谢中间产物之一，在生理条件下具有极高的周转率，这就是为什么它不会积存在体液或组织中的原因，这一点已被发现具有很高的活性。糖精脱氢酶

但是，赖氨酸代谢中涉及的酶的数量和活性在很大程度上取决于每种特定物种的各个遗传方面，因为存在内在的变异和特定的控制或调节机制。

“ Sacaropinuria”

有一种与尿液中赖氨酸，瓜氨酸和组氨酸等氨基酸大量流失有关的病理状况，这被称为“糖尿症”。Sucropin是赖氨酸代谢的氨基酸衍生物，与“ sa尿症”患者尿液中提到的三种氨基酸一起排泄。

Sucropin最初是在啤酒酵母中发现的，并且是这些微生物中赖氨酸的前体。在其他真核生物中，该化合物是在肝细胞线粒体中赖氨酸降解期间产生的。

富含赖氨酸的食物

赖氨酸是从饮食中摄取的食物中获得的，成人平均每天至少需要0.8克赖氨酸。它存在于许多动物来源的蛋白质中，尤其是在红肉中，例如牛肉，羊肉和鸡肉。

它存在于金枪鱼和鲑鱼等鱼类以及牡蛎，大虾和贻贝等海鲜中。它也存在于乳制品及其衍生物的组成蛋白中。

在植物性食品中，它存在于土豆，胡椒和韭菜中。它也存在于鳄梨，桃子和梨中。在豆类中，例如菜豆，鹰嘴豆和大豆；在南瓜子，澳洲坚果和腰果中（酥油，腰果等）。

摄入的好处

这种氨基酸包含在许多营养保健配方药物中，即从天然化合物（尤其是植物）中分离出来。

它被用作抗惊厥药，并且还被证明可有效抑制1型单纯疱疹病毒（HSV-1）的复制，当免疫系统受压或“虚弱”成水泡时，这种复制通常表现在压力时期。或嘴唇上的疱疹。

L-赖氨酸补充剂治疗唇疱疹的有效性是由于它“竞争”或“阻断”了精氨酸（另一种蛋白质氨基酸），这是HSV-1繁殖所必需的。

已确定赖氨酸还具有抗焦虑作用，因为它除了参与降低“应激激素”皮质醇的水平之外，还有助于阻断​​参与对不同压力刺激的反应的受体。

一些研究表明，它对于抑制癌性肿瘤的生长，对眼睛的健康，对血压的控制尤其有用。

在动物中

治疗猫科动物疱疹病毒I的常见策略是补充赖氨酸。但是，一些科学出版物确定该氨基酸在猫科动物中没有任何抗病毒特性，而是通过降低精氨酸的浓度起作用。

关于婴儿的健康

在哺乳期添加到婴儿乳汁中的L-赖氨酸的实验摄入量已显示出对出生后发育初期儿童体重增加和食欲诱导的好处。

但是，过量的L-赖氨酸会导致尿液中性和碱性氨基酸的排泄过度，从而导致它们的身体失衡。

补充过量的L-赖氨酸会导致主要器官的生长受到抑制以及其他明显的组织学影响，这可能是由于尿液中氨基酸的损失所致。

在同一研究中，还表明补充赖氨酸可改善摄入的植物蛋白的营养特性。

在加纳，叙利亚和孟加拉国的成年和男女两性儿童中进行的其他类似研究表明，摄入赖氨酸对减少儿童的腹泻和成年男性的某些致命的呼吸道疾病具有有益的作用。

赖氨酸缺乏症

像所有必需氨基酸和非必需氨基酸一样，赖氨酸是正确合成有助于人体有机系统形成的细胞蛋白质所必需的。

饮食中赖氨酸的明显缺陷，因为它是人体无法产生的必需氨基酸，因此除了腹泻外，还可能导致由5-羟色胺介导的焦虑症状的发展，腹泻也与5-羟色胺受体有关。

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