精氨酸在體內起生理作用的主要是左旋精氨酸。正常情況下，體內精氨酸一部分來源于膳食，一部分通過幾個器官間的協同作用由鳥氨酸通過瓜氨酸合成，其前體物質是谷氨酸或谷氨酰胺。機體中所有組織均利用精氨酸合成細胞漿蛋白和核蛋白，同時精氨酸也是脒基的唯一提供者，進而合成肌酸。精氨酸是堿性氨基酸，可廣泛參與機體組織代謝，與機體免疫功能、蛋白質代謝、創面愈合等密切相關。它還能促進血氨進入尿素循環，防止氨中毒，其代謝中間產物多胺是重要的胃腸粘膜保護劑，能促進粘膜增殖。精氨酸也是合成一氧化氮的唯一底物，可參與免疫和血管張力調節。
精氨酸不僅是機體蛋白質的組成成分，而且還是多種生物活性物質的合成前體，如多胺和NO等，通過刺激部分激素分泌，參與內分泌調節和機體特異性免疫調節等生物學過程，因而L-Arg被科學家譽為“神奇分子”。L-Arg還是內生性一氧化氮(NO)的唯一前體。精氨酸為條件性必需氨基酸，對胎兒期和哺乳期動物來說是一種必需氨基酸，而對成年動物來說是非必需氨基酸，在體內能自身合成，但體內生成速度較慢，有時需要部分從食物中補充。精氨酸的多種生物學功能引起了營養和醫學科研工作者的廣泛關注，從而成為目前氨基酸研究的熱點之一。
精氨酸是幼齡哺乳動物的必需氨基酸，是組織蛋白中最豐富的氮載體。精氨酸是堿性氨基酸，在動物體內有重要的生理生化功能，其不僅是細胞質和核酸蛋白的主要成分，還是將天門冬氨酸、谷氨酸、脯氨酸、羥脯氨酸、聚胺(腐胺、精脒、精胺)等轉換為高能磷酸化合物肌酸磷酸的中間體，是肌酐酸唯一的氨來源；還作為尿素循環的中間體，通過尿素循環解除氨中毒，避免由于氨過量造成的代謝紊亂；在機體的勻質代謝方面也起著重要的作用，可用于多種代謝途徑，包括精氨酸酶、一氧化氮合酶、精氨酸/甘氨酸胍基轉移酶(AGAT)、精氨酰-tRNA合成酶等。另外，精氨酸不僅作為蛋白質合成的重要原料，同時也是機體內肌酸、多胺和一氧化氮(NO)等物質的合成前體，在動物體營養代謝與調控過程中發揮著重要作用，是新生哺乳動物的必需氨基酸，也是成年哺乳動物的條件性必需氨基酸。近年來，研究者對精氨酸營養和生理功能的研究日益增多，且不斷突破。
一、概述
1、發現
Schulze(1886)等首次從羽扇豆幼苗中分離出晶體形式的精氨酸(Arginine，Arg)，并對其進行了命名。
1895年Hedin發現精氨酸存在于哺乳動物的蛋白質中。
其分子結構于20世紀初已經清楚，并能進行人工合成。
2、精氨酸，學名：2-氨基-5-胍基-戊酸。一種脂肪族的堿性的含有胍基的極性α 氨基酸，在生理條件下帶正電荷。L-精氨酸是蛋白質合成中的編碼氨基酸，哺乳動物必需氨基酸和生糖氨基酸。D-精氨酸在自然界中尚未發現。符號：R。
3、理化性質
白色斜方晶系晶體或白色結晶性粉末，熔點244℃。經水重解結晶后，于105℃失去結晶水。其水溶液呈強堿性，可從空氣中吸收二氧化碳。溶于水(15％，21℃)，不溶于乙醚，微溶于乙醇。在自然界中有兩種異構體存在：D-ARG和L-ARG，動物體內具有重要的營養生理作用的是L-ARG。
4、結構
精氨酸的分子式為C6H14N402，精氨酸可以算為一種雙性氨基酸，這是因為與主鏈最接近的側鏈部分是較長、有機且疏水的，而另一端的側鏈則是一個胍基，這個胍基的酸度系數(pKa)為12．48，在中性、酸性或堿性的環境下都是帶正電荷的。因為在其雙鍵及氮孤立電子對之間的共軛體系，使得其正電殛離開原位。這個胍基能形成多重的氫鍵。結構見圖1。
5、合成和代謝
精氨酸是由瓜氨酸透過胞質酵素精氨基琥珀酸合成酶（ASS）及精氨基琥珀酸裂解酶（ASL）合成。這個過程所要求較大的能量，這是因要將每一個分子合成精氨基需要將三磷酸腺苷（ATP）水解成一磷酸腺苷（AMP），即兩個三磷酸腺苷當量。瓜氨酸能從以下各種來源生成：從精氨酸經由一氧化氮合酶（NOS）催成；從鳥氨酸經由脯氨酸或谷氨酰胺/谷氨酸的分解代借催成；從非對稱性二甲基精氨酸（ADMA）經由二甲基精氨酸二甲胺水解酶（DDAH）催成。經由精氨酸或谷氨酰胺及谷氨酸所生成的途徑是雙向性的，因此氨基酸的生成會容易受到細胞的種類及生長階段所影響。在整個身體內看，精氨酸的合成基本是發生在小腸的上皮細胞。上皮細胞會從谷氨酰胺及谷氨酸產生瓜氨酸，再經由腎臟的腎小管細胞協助下抽取出來并轉化為精氨酸。所以，若小腸或腎臟受到損害，精氨酸的內生合成會因而減少，這些人的膳食質素因而要相應提高。
機體精氨酸主要來源于食物蛋白、內源合成和機體蛋白質周轉三個途徑。精氨酸與賴氨酸均為堿性氨基酸，在體內分享同一轉運系統，存在吸收競爭，所以二者存在拮抗作用。過量的賴氨酸會提高機體內精氨酸酶的活性，從而加速精氨酸的分解。二者的拮抗作用可顯著影響肉雞的生產性能，但對仔豬的影響不顯著，因為仔豬對過量精氨酸和賴氨酸均具有良好的排泄能力。
對于哺乳動物，內源精氨酸的合成主要通過小腸-腎代謝軸完成，在胞液精氨酸琥珀酸合成酶和精氨酸琥珀酸裂解酶的作用下，由瓜氨酸轉化為精氨酸。精氨酸在體內主要參與鳥氨酸循環，在精氨酸酶I的作用下脫胍基生成尿素和鳥氨酸，尿素進入血液循環，鳥氨酸在肝(或者腎臟以及腸粘膜)細胞中生成瓜氨酸，在線粒體合成后，即被轉運到胞液，在胞液經精氨酸代琥珀酸合成酶的催化，與天冬氨酸反應生成精氨酸代琥珀酸，此反應由ATP供能。其后，精氨酸代琥珀酸再經精氨酸代琥珀酸裂解酶作用，裂解成精氨酸及延胡索酸，反應部位在胞液。
1、精氨酸體內代謝途徑
通過精氨酸酶分解為尿素和鳥甘酸。鳥甘酸是合成多胺類物質的前體，是調節細胞生長的重要物質，也是細胞增殖的促進劑。通過氧化途徑，經一氧化氮合成酶(NOS)催化生成具有生物活性的一氧化氮(NO)，NO是一種內皮舒張因子，有利于維持血管的通透性，改善腸道的缺血缺氧功能；精氨酸可以由甘氨酸轉脒基酶分解為鳥氨酸和肌酐酸，由精氨酸分解酶降解為鳥氨酸和尿素。精氨酸在相關酶作用下最終分別轉化成腐胺、脯氨酸和谷氨酰胺。腐胺可以生成亞精胺和精胺，三者統稱為多胺，谷氨酰胺可進入三羧酸循環，氧化供能產生CO2；精氨酸在家禽體內通過鳥氨酸循環分解成氨后，合成嘌呤，然后降解為尿酸排出。
2、精氨酸的主要吸收部位
精氨酸主要在畜禽的小腸中段吸收，但在家禽小腸前段、后段、胃甚至特定條件下嗦囊也可以吸收部分精氨酸。
三、功能
１、生化功能 Ａｒｇ 為堿性氨基酸，是人體內必需的一種氨基酸，能催化鳥氨酸循環的進行，促進尿素的形成而使人體內的氨，變成無毒尿素。是內源性合成一氧化氮（ＮＯ）的底物，它在ＮＯ 合成酶的催化下生成ＮＯ 而發揮生理效應。這一生化過程稱為Ａｒｇ 一氧化氮通路。一氧化氮作為細胞間信使及神經遞質，在心血管系統和中樞神經及外周傳遞等發揮重要作用。
2、藥理作用 ①心血管系統作用現在認為血管的內皮細胞通過改變ＮＯ的釋放量來調節血管的張力。精氨酸通過精氨酸－ＮＯ通道平衡交感神經和腎素－血管緊張素收縮血管作用的內源性血管舒張系統，緩解ＮＯ合成不足，誘發高血壓等心血管疾病的問題。②Ａｒｇ對中樞神經系統的作用ＮＯ是中樞神經系統遞質，它的傳遞是雙向的，機體在許多情況下存在著逆行神經傳遞，從而調節遞質的釋放。缺少ＮＯ，大腦內信息傳遞發生障礙，引起老年性癡呆和多種腦血管病變。Ａｒｇ 可增加內源性ＮＯ 的釋放，能有效地預防和治療老年性癡呆。③Ａｒｇ 對免疫系統的作用Ａｒｇ 可促進自然殺傷細胞（ＮＫＣ）的功能，增加巨噬細胞活性，增加胸腺內淋巴細胞數量，使淋巴細胞對ＣｏｎＡ 刺激的轉化率增加，從而提高機體抗感染、抗腫瘤能力。④此外Ａｒｇ 能促進多種內分激素的釋放，包括生長激素、胰島素等，這些激素可糾正代謝紊亂，從而加速創傷的愈合。
1.2.1 作為前體
精氨酸是一氧化氮、尿素、鳥氨酸及肌丁胺的直接前體，是合成肌肉素的重要原素，且被用作聚胺、瓜氨酸及谷氨酰胺的合成。精氨酸作為合成一氧化氮（NO）的唯一前體，其能夠參與免疫和血管張力調節。非對稱性二甲基精氨酸（A DMA）會壓抑一氧化氮的化學作用，所以ADMA 被認為是血管疾病的標記，就像精氨酸是健康內皮細胞層的象征一樣。
1.2.2 營養增補劑
精氨酸是鳥氨酸循環中的一個組成成分具有極其重要的生理功能。多吃精氨酸, 可以增加肝臟中精氨酸(arginase) 的活性，有助于將血液中的氨轉變為尿素而排泄出去。精氨酸也是精子蛋白的主要成分，有促進精子的質量，提高精子運動能量的作用。機體對精氨酸的需要: 精氨酸是一種雙基氨基酸, 對成人來說雖然不是必需氨基酸, 但在有些情況如機體發育不成熟或在嚴重應激條件下，如果缺乏精氨酸, 機體便不能維持正氮平衡與正常的生理功能。病人若缺乏精氨酸，會導致血氨過高,甚至昏迷。嬰兒基先天性缺乏尿素循環的某些酶, 精氨酸對其也是比需的, 否則不能維持正常的生長與發育。但一般認為對嬰兒不說組氨酸與精氨酸也屬必需氨基本。也就是說, 嬰兒有10 種必需氨基酸。缺少精氨酸會導致嬰兒生長發育遲緩，而補充適量的精氨酸可以滿足動物機體尿素循環對精氨酸的需要，使病情得到緩解，補充精氨酸可增加血漿合成蛋白質的底物濃度，有效減少癌癥患者體重的下降。臨床上，已將血漿中精氨酸濃度的降低作為機體癌變的一個重要癥狀。外源性精氨酸可以增加NO的合成速度，有利于保護急性胃黏膜損傷，提高內皮細胞功能障礙高血壓患者體內的NO濃度，降低患者的血壓。在小鼠心臟離體試驗中發現，灌喂適量精氨酸可促進NO生成與釋放，減少氧自由基的生成，降低過氧亞硝酸陰離子（ONOO－）的合成，從而緩解自由基對心肌細胞的損害。
1、精氨酸與心腦血管疾病
根據1 998年諾貝爾醫學獎獲獎者的研究成果，補充精氨酸對于心腦血管疾病等老年慢性疾病有顯著的保健作用。精氨酸是人體內合成一氧化氮的前體物質，一氧化氮對于增強體內肺臟、肝臟、腎臟、胃腸等重要臟器功能有重要的作用。補充精氨酸有助于增加體內一氧化氮的合成，而體內一氧化氮合成的增加，對于平衡血壓、增強血流、改善心腦供血、增強血管彈性、恢復動脈硬化效果顯著。
2、提高機體免疫力
精氨酸也是多胺合成的起始物。多胺是重要的生物學調控物質，與DNA、RNA及蛋白質的生物代謝有關，在細胞生長周期過程中起關鍵的調節作用，參與分裂素誘導的T細胞免疫反應，在調控中樞神經系統原發性免疫反應中起關鍵性作用。NO具有抑制血小板聚集和黏附、抑制急性炎癥早期中性粒細胞聚集和黏附、降低內皮細胞通透性和抑制炎性滲出等免疫功能。
精氨酸還可通過促進多種內分泌激素(包括胰島素、生長激素、催乳素、抗利尿激素和兒茶酚胺等)的釋放，達到調節免疫的作用。
近年來，有關精氨酸與免疫功能之間的關系已進行了較為廣泛的研究，但研究結果不盡一致。雖然多數結果表明，精氨酸對免疫功能有促進作用，但由于精氨酸的添加量、動物健康狀況、動物種類以及實驗模型不同，所得的結果很不穩定。初步認為，精氨酸的調理作用主要表現為上調免疫抑制，下調過高的炎癥反應，維持機體的免疫平衡。精氨酸由于在尿素循環中的特殊位置，可以降低血氨濃度，減少機體細胞損傷。精氨酸對動物疾病的作用大多通過巨噬細胞生成NO或通過精氨酸酶代謝產生鳥氨酸(進一步產生多胺分子)。當巨噬細胞被激活后，其釋放的NO可以通過抑制靶細胞線粒體中三羧酸循環、電子傳遞和細胞DNA合成等途徑，NO在體內可以殺死寄生蟲、細菌和病毒、抑制癌癥細胞增殖和促進血管舒張等，發揮殺傷靶細胞的效應，保護機體。同時，精氨酸對于T細胞增殖和功能非常重要。在正常條件下，T細胞中的精氨酸利用維持在最低水平。麻名文等在肉兔基礎日糧中添加不同水平的精氨酸(0、0．2％、0．4％、0．6％和0．8％)，結果表明，添加不同水平的精氨酸對生長肉兔的尿氮水平影響極顯著(P<0．01)。此外，還有報道表明，高溫下補充精氨酸可以減少小鼠熱應激時蛋白質分解代謝的作用，可防止氮的丟失，促進氮的存留。
精氨酸可以促進機體內免疫球蛋白的產生，顯著提高動物體液免疫功能以及對抗糖皮質激素的免疫抑制，對前B細胞的成熟起著非常重要的作用。精氨酸還能夠促進胰島素樣生長因子（IGF-1）、生長激素、胰島素、胰高血糖素、催乳素、生長抑素、胰多肽等的生成。動物下丘腦產生的促生長激素，通過胰島素樣生長因子發揮作用，機體內的淋巴細胞大部分都是胰島素樣生長因子的靶細胞。有試驗證明，胰島素樣生長因子可以刺激淋巴細胞DNA 的合成以及白細胞介素2（IL-2）的分泌。近年來，已對精氨酸和免疫功能之間的關系進行大量的研究工作，由于精氨酸的添加量、動物健康狀況、動物種類以及實驗模型等的不同，研究結果不盡相同，但多數研究結果都表明，精氨酸對免疫功能有非常重要的積極作用，精氨酸對機體免疫功能的作用主要是通過上調免疫抑制和下調過高的炎癥反應來維持免疫平衡的。
3、促進肌肉合成
精氨酸增加有利于組織合成蛋白質，提高蛋白質的利用率。以新生仔豬為模型，在7日齡的仔豬中添加精氨酸組比對照組體重提高了28％，顯著提高了背最長肌、十二指腸等組織中的蛋白質合成率，血清Arg含量和生長激素水平也顯著提高。
4、促進腸道發育
強化精氨酸的胃腸營養支持，可增加機體內的氮儲留，有助于改善機體氮平衡，并有效發揮調節、控制蛋白質的更新，為腸上皮細胞的損傷修復提供物質基礎，從而改善腸道的機械屏障功能。精氨酸能改善大鼠腸道在灌注損傷后的黏膜屏障功能。精氨酸分解是多胺合成的第一步，細胞內精氨酸的濃度可以調控多胺的合成。多胺可以調節DNA和蛋白質的合成，從而調協細胞增殖和分化。在加快細胞增殖、組織形成及細胞分化中起著重要的作用，是小腸黏膜生長、發育、成熟、適應及恢復創傷必需的物質。
5、改善性欲
精氨酸不僅參與精子的形成，也是精子各種核蛋白的基本成分。NO對雄性生殖系統具有重要作用，它是陰莖勃起的主要介質，通過傳遞氮能神經信息刺激血管和陰莖海綿體平滑肌松弛，引起陰莖勃起。NO參與睪丸的微循環調節，促進和調節精子的活力和精子的受精能力．因此，精子量少的雄動物性多食富含精氨酸的飼糧，有利于精子量增加，從而促進生殖功能。另外，精氨酸在調節母畜生殖道內酸堿度，提高雌性仔畜產率方面也有一定效果。
6、促進傷口愈合的作用
可促進膠原組織的合成，故能修復傷口。在傷口分泌液中可觀察到精氨酸酶活性的升高，這也表明傷口附近的精氨酸需要量增加。精氨酸能促進傷口周圍的微循環，從而促使傷口早日痊愈。
7、精氨酸的抗腫瘤和抗肥胖作用與機制
隨著人們生活水平不斷提高，物質生活都得到極大滿足，同時也給全球環境造成了很多無法挽回的摧殘，很多疾病隨之而來。物質生活變好，肥胖現象隨處可見。國內外學者針對這些現象，研究發現精氨酸具有抗腫瘤和肥胖的作用。
抗腫瘤作用與機制
精氨酸具有很重要的與免疫有關的抗腫瘤特性，其可在不同動物模型中防止由乙酸胺、7，12-二甲基苯并蒽和N-甲基-N-亞硝基脲誘導的化學轉化，但不阻止異煙肼(抗結核病藥)和肼轉化。而且精氨酸作為NO合成的前體，可以抑制基質金屬蛋白酶、抑制細胞黏附分子和提高基質金屬蛋白酶組織抑制物的表達，從而阻止細胞黏附；另外，一定濃度的精氨酸可通過增加NO的合成而發揮細胞毒性作用，誘導凋亡、抑制腫瘤細胞增殖。在沒有其他影響因素時，小鼠接種致瘤病毒后，精氨酸能提高潛伏時間，減少腫瘤的尺寸，縮短腫瘤倒退的時間；精氨酸可抑制腫瘤的生長。Rhoads等研究證明了精氨酸的抗腫瘤作用和腫瘤免疫原性之間的關系，精氨酸降低了腫瘤生長速度，提高了小鼠感染中性和弱性激發免疫應
答的神經母細胞的存活時間。
精氨酸具有與免疫有關的抗腫瘤特性，其可在不同動物模型中防止由乙酸胺、7，12 －二甲基苯并蒽和N －甲基－ N －亞硝基脲誘導的化學轉化，且不阻止異煙肼（抗結核病藥）和肼。在沒有其他影響因素時，小鼠接種致瘤病毒后，精氨酸能提高潛伏時間、減少腫瘤的尺寸和縮短腫瘤倒退的時間；在幾種可轉移腫瘤模型中，精氨酸可抑制腫瘤的生長，減少潛伏的時間并增長宿主的生存時間。依靠人類白細胞抗原（HLA）的相溶性、腫瘤相關抗原的表達和腫瘤繼代轉移的次數，相反，化學轉移和幾種不同的誘導轉移有高度的免疫原性。相關研究表明了精氨酸的抗腫瘤作用和腫瘤免疫原性之間的關系，精氨酸降低腫瘤生長速度并提高了小鼠感染中性和弱性激發免疫應答的神經母細胞瘤的存活時間；在小鼠適度產生免疫的腫瘤中，精氨酸提高了淋巴細胞－腫瘤混合培養基中宿主的反應性，相反，小鼠宿主抗腫瘤反應性在弱免疫應答的腫瘤是不可預測的。相似的研究表明，在宿主腫瘤的相互影響中，供給精氨酸的積極作用是提高了脾細胞對抗原Con A 和IL-2 的有絲分裂。一些研究表明，小鼠在蛋白質衰竭的情況下，精氨酸的抗腫瘤作用和腫瘤免疫遺傳性之間存在聯系。在中性免疫激發的腫瘤中，精氨酸降低腫瘤的生長率并提高小鼠的營養狀況，但是對少量免疫激發腫瘤的小鼠則無作用。這說明，精氨酸對小鼠產生免疫激發免疫應答的腫瘤非特異性免疫有積極作用，但是，精氨酸不能克服蛋白質營養不良造成的免疫缺陷和少量的免疫應答。精氨酸對腫瘤的生長和轉移的積極作用與提高肺泡巨噬細胞的吞噬作用有關，這些研究表明，精氨酸通過自然細胞毒性和依靠細胞毒性T 淋巴細胞的無性繁殖的細胞中間免疫影響腫瘤的生長。研究表明，精氨酸能夠通過影響腫瘤的生長，明顯地增強巨噬細胞、自然殺傷細胞以及細胞毒T 淋巴細胞的活性。
抗肥胖作用與機制
體內能量攝入和消耗的不平衡往往會導致脂肪的蓄積，引發肥胖，繼而誘發心血管和糖尿病等疾病。近年來，隨著肥胖及其相關疾病的蔓延，控制肥胖已經成為全球范圍內普遍關注的問題。作為生物活性因子一氧化氮(NO)的前體，精氨酸在控制肥胖方面的效果及其機理研究取得了突破性的進展。如L一精氨酸可減少肥胖，增加肌肉質量。另外，在豬日糧中添加精氨酸1．0％可調節骨骼肌和白色脂肪組織的脂肪代謝相關基因的表達，促進脂肪組織中的脂肪分解，有效改善肥胖危機。研究表明，精氨酸處理可通過激活AMPK通路而增強糖原和脂肪的降解、減少脂類和糖類物質的合成，減少脂肪細胞的大小、提高胰島素敏感性而降低胞質中葡萄糖、甘油三酯和瘦素濃度。研究表明，精氨酸的作用機理主要包括精氨酸產生的NO可以刺激AMPK的磷酸化，從而通過抑制乙酰CoA羧化酶的活性和激活丙二酰CoA脫羧酶的活性而降低丙二酰CoA的含量，并且降低脂肪與糖原合成相關基因的表達；NO增加了激素敏感脂酶的磷酸化，使其轉位至中性脂肪粒，從而激活脂肪降解；NO激活PPARγ共激活子α1的表達，從而增加了線粒體的氧化磷酸化；NO增加了胰島素敏感組織的血流，從而增加了底物代謝。可見，通過精氨酸和瓜氨酸添加來減少肥胖和動物體中的代謝紊亂綜合征將具有良好的應用前景。
五、精氨酸的毒副作用
在應激狀態下和特殊生長階段，精氨酸為必需氨基酸，體內合成的精氨酸也不能滿足生理代謝需要。但是直接口服補充精氨酸得不到最佳效果，因為精氨酸的吸收與色氨酸、賴氨酸和組氨酸等拈抗。而且，精氨酸過量具有毒副作用。因為Arg是合成NO的唯一底物，外源性的L-Arg使機體在短時間內的NO含量急劇增高，而使NO的負性作用突出，不僅沒有保護機體免受致死性損害，反而使NO在體內泛濫成災而導致廣泛損害，對機體造成強烈破壞。有研究表明，在14日仔豬日糧中添加1．2％的精氨酸的生長性能低于對照組，而且第6日和10日血清賴氨酸含量顯著降低。而通過調控內源性精氨酸的合成補充機體內精氨酸的不足則可以避免其毒副作用。目前市場上不同形式的精氨酸補品層出不窮，甚至被吹噓為無所不能。事實上，長期或者過量補充精氨酸會對機體造成損傷。有研究發現，給人補充精氨酸時，可出現輕度消化道癥狀、代謝性堿中毒、高血鉀、低磷酸血癥和過敏反應等癥狀。另外，機體在遭受外傷侵襲，患合并性敗血癥或肝、腎疾患等惡性病時，過量補充精氨酸也會產生毒副作用 https://wk.baidu.com/view/1b61df75700abb68a982fbe8?pcf=2
