必需氨基酸

氨基酸是构成蛋白质的基本单位。 从人体营养角度，可将构成人体蛋白质的20种氨基酸分为必需氨基酸、条件必需氨基酸和非必需氨基酸。 

必需氨基酸是指人体需要但自己不能合成或合成速度不能满足机体需要的氨基酸必需氨基酸共有9种，即赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、甲硫氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸和组氨酸，其中组氨酸为婴幼儿所必需。此外，精氨酸、胱氨酸、酪氨酸、牛磺酸是早产儿所必需的氨基酸。

不同氨基酸存在不同的转运机制以维持不同的浓度梯度。必需氨基酸在细胞内外的梯度比非必需氨基酸低。氨基酸进出细胞的转运由膜结合蛋白来完成。氨基酸通过膜上载体的转运机制，不仅存在于肠粘膜细胞上，类似的作用也存在于肾小管细胞、肌肉细胞、脂肪细胞、白细胞、网织红细胞、成纤维细胞上，对于细胞内聚集氨基酸具有普遍意义。但是，在不同细胞中，载体的性质可能有所差异。 

存在于人体各组织、器官和体液中游离氨基酸统称为氨基酸池，在细胞内、外游离氨基酸池中，不同氨基酸浓度差异很大。碱性氨基酸（精氨酸和谷氨酰胺）浓度在血浆中很低，但在细胞内（骨骼肌细胞）却是最高的。 

氨基酸池中的游离氨基酸除来自于食物外，大部分来自体内蛋白质的分解产物。这些氨基酸少数用于合成体内含氮化合物，主要被用来重新合成人体蛋白质，以达到机体蛋白质的不断更新和修复。未被利用的的含氮部分则经过代谢转变成尿素、氨和肌酐等，由尿排出体外，其含碳部分转化为糖原和脂肪。因此，由尿排出的氮包括食物氮和内源性氮。正常人在细胞外约有氨基酸氮55 mg/L，而在细胞内约有氨基酸氮800 mg/L，但游离氨基酸氮的总量比蛋白结合状态的氨基酸氮少，游离氨基酸总氮量为0.33 g/kg体重，而机体氮量为24 g/kg体重。

机体内的蛋白质总是处于分解、合成的动态变化之中。不同蛋白质更新率有所不同，蛋白质如果是信号分子类，则其更新率相对较高。反之，结构蛋白（胶原蛋白和心肌纤维蛋白）具有相对长的寿命。机体内存在合成蛋白质所需氨基酸的特殊代谢路径，也存在降解氨基酸的代谢途径。

各种氨基酸可按照特定的化学反应进行降解。多数必需氨基酸主要在肝内降解，异亮氨酸、亮氨酸和缬氨酸则主要在肌肉以及肾、脑中降解。氨基酸降解后的产物，一方面可以通过糖异生过程，生成葡萄糖，如葡萄糖一丙氨酸循环的代谢途径，就是有效的氨基酸糖异生途径，还有就是通过氨基酸的氧化作用为机体供能，如支链氨基酸（亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸）通过氧化，可为长时间持续运动提供能量。此外，氨基酸降解产物也为其它含氮物质，如谷胱甘肽、肌酐、肌酸、肉碱、吡啶等提供重要氮源。

必需氨基酸对人体健康至关重要，缺乏会导致生长发育迟缓、免疫力下降、蛋白质合成减少等问题。在医学领域，研究必需氨基酸与疾病的关系，有助于开发新的治疗方法和营养干预策略。在食品科学中，确保食品中必需氨基酸的均衡供给，对于提高食品的营养价值和改善人体健康具有重要意义。在农业科学中，研究作物和动物体内必需氨基酸的合成和积累机制，有助于提高农产品的营养品质和生产效率。

研究热点

代谢调控机制：研究必需氨基酸在体内的代谢途径和调控机制，探讨如何通过调节代谢过程来提高必需氨基酸的利用率和合成效率。

与疾病的关系：研究必需氨基酸缺乏或代谢异常与各种疾病（如心血管疾病、糖尿病、神经退行性疾病等）的发生发展机制，寻找新的疾病标志物和治疗靶点。

新型检测技术：开发快速、准确、灵敏的必需氨基酸检测方法，如高效液相色谱法、质谱法等，为必需氨基酸的研究和应用提供技术支持。

生物合成途径：探索微生物和植物中必需氨基酸的生物合成途径，寻找提高必需氨基酸产量和质量的新方法，为氨基酸工业生产提供理论依据。

未来方向

个性化营养：根据个体的基因特征、生理状态和生活方式，制定个性化的必需氨基酸营养方案，满足不同人群的健康需求。

疾病治疗：开发基于必需氨基酸的新型药物和治疗策略，如氨基酸补充剂、营养疗法等，用于预防和治疗相关疾病。

功能性食品开发：研制富含必需氨基酸的新型功能性食品，如强化食品、营养补充剂等，提高食品的营养价值和功能特性。

农业应用：通过基因工程和育种技术，培育富含必需氨基酸的作物品种和动物品种，提高农产品的营养品质和经济效益。

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