A+醫學百科 >> 氨基酸合成

氨基酸合成是生物代謝過程中由其他化合物合成各種氨基酸的一系列酶促生化反應。

目錄 1 合成能力 2 氮的來源 3 立體化學控制 4 氨基酸合成調節 5 氨基酸合成 6 參考文獻 7 參考來源

合成能力

并非所有生物都能自身合成全部氨基酸，能在生物體內合成的氨基酸稱為非必需氨基酸，不能在生物體內合成的氨基酸則稱為必需氨基酸。

動物不能合成全部氨基酸，昆蟲不能合成甘氨酸。人類最多只能合成20種標準氨基酸中的12種，成年人體內不能合成其余8種包括蘇氨酸、賴氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、纈氨酸、甲硫氨酸、亮氨酸和異亮氨酸等要從食物中吸收的氨基酸。^[1]（也有研究認為必需氨基酸應是以上8種再加組氨酸，共9種^[2]）。嬰幼兒時期的人類體內也能合成少量精氨酸與組氨酸。精氨酸、甘氨酸、脯氨酸、谷氨酸、絲氨酸、半胱氨酸、天冬酰胺和酪氨酸在某些特定條件下也是人類的必需氨基酸。^[3][4]

(例如, 成人可利用尿循環urea cycle合成出足夠的精氨酸但孩童卻不能.)

合成非必需氨基酸的途徑比必需氨基酸的較為簡單。幾種非必需氨基酸的合成途徑的概述見下：

• 谷氨酸由α-酮戊二酸在谷氨酸脫氫酶催化下還原氨化產生。
• 丙氨酸由丙酮酸經轉氨作用合成。
• 天冬氨酸由草酰乙酸經轉氨作用合成。
• 谷氨酰胺由谷氨酸與氨合成。
• 天冬酰胺的合成方式和谷氨酰胺的類似，由天冬氨酸與氨合成。
• 脯氨酸和精氨酸都由谷氨酸產生。
• 絲氨酸由3-磷酸甘油酸形成，是甘氨酸及半胱氨酸的前體。
• 酪氨酸由苯丙氨酸（一種必需氨基酸）經羥化產生。

氮的來源

進行氨基酸合成前要解決的基本問題是獲得以易于利用的形式存在的氮元素。這一過程在生物圈中主要由具有固氮能力的微生物將惰性的氮分子還原成兩個氨分子來完成。微生物可利用三磷酸腺苷及具有強還原性的已還原了的鐵氧化還原蛋白來將氮分子還原為氨分子，而固氮酶中的鐵鉬簇合物能催化氮的固定。已固定的氮在微生物體內中以胺類化合物的形式存在。較高級的生物耍依靠攝入微生物固定的氮來合成氨基酸。微生物固定的氮是所有氨基酸中的氮的來源。

立體化學控制

在氨基酸合成過程中要攻克的主要問題之一是立體化學控制（stereochemical control）。由于所有氨基酸中除甘氨酸外其余都是不對稱的，所以通過生物合成途徑必須能以高度選擇性產生是兩種互為對映異構物的氨基酸中正確的一種。在各種氨基酸合成途徑中，α-碳原子上的立體化學性質都是由一種有磷酸吡哆醛參與的轉氨反應產生的。幾乎所有催化轉氨反應的轉氨酶的基因都遺傳自同一祖先。^[5]

氨基酸合成調節

氨基酸的生物合成途徑在很大程度上是被限制的，僅當供應短缺時才會合成。氨基酸合成中高濃度的代謝最終產物（亦即合成的氨基酸）往往會抑制在該途徑前期起作用的酶的活性。一般可以對某種氨基酸濃度感知并作出應答的酶為對應氨基酸的變構酶。這類酶在功能上與天冬氨酸轉氨甲酰酶及其調節酶相似。反饋及變構機制保證了合成蛋白質、生物堿等物質及其他過程中需要的氨基酸的量都能保持在較充足而不過量的水平。

氨基酸合成

氨基酸都是由α-酮酸開始合成的。它們在合成過程中在特定的轉氨酶催化下通過轉氨作用從另一個氨基酸分子（一般為谷氨酸）上得到氨基。反應過程可簡化為如下方程：

α-酮酸 + 谷氨酸 某種氨基酸 + α-酮戊二酸

谷氨酸自身則是由α-酮戊二酸經胺化形成的。反應過程如下：

α-酮戊二酸 谷氨酸

參考文獻

代謝：氨基酸代謝 · 氨基酸合成及催化氨基酸合成的酶 生酮氨基酸→ 乙酰輔酶A 賴氨酸→ 酵母氨酸脫氫酶 戊二酰輔酶A脫氫酶 亮氨酸→ 支鏈氨基轉移酶 支鏈α-酮酸脫氫酶復合物 異戊酰輔酶A脫氫酶 甲基巴豆酰輔酶A羧化酶 甲基戊烯二酰輔酶A水合酶 3-羥基-3-甲基戊二酸酰輔酶A裂合酶 色氨酸→ 吲哚胺2,3-雙加氧酶/色氨酸2,3-雙加氧酶 芳犬尿氨酸甲酰胺酶 犬尿氨酸酶 3-羥基氨基苯甲酸氧化酶 氨基羧基粘糠酸半醛脫羧酶 氨基粘糠酸半醛脫氫酶 苯丙氨酸→酪氨酸→ （見下） 生糖氨基酸 生糖氨基酸→ 丙酮酸→ 檸檬酸鹽 甘氨酸→ 絲氨酸→ 絲氨酸羥甲基轉移酶 絲氨酸脫水酶 甘氨酸→ 肌酸：胍基乙酸N-甲基轉移酶 肌酸激酶 丙氨酸→ 丙氨酸轉氨酶 半胱氨酸→ D-半胱氨酸脫巰基酶 蘇氨酸→ L-蘇氨酸脫氫酶 生糖氨基酸→ 谷氨酸→ α-酮戊二酸 組氨酸→ 組氨酸解氨酶 尿刊酸水合酶 胺亞甲基四氫葉酸環化脫氫酶 脯氨酸→ 脯氨酸氧化酶 吡咯啉-5-羧酸還原酶 1-吡咯啉-5-羧酸脫氫酶/醛脫氫酶4A1 吡咯啉-5-羧酸還原酶1 精氨酸→ 鳥氨酸轉氨酶 鳥氨酸脫羧酶 鯡精胺酶 →α-酮戊二酸鹽→TCA 谷氨酸脫氫酶 其他 半胱氨酸 + 谷氨酸鹽→ 谷胱甘肽：γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶 谷胱甘肽合成酶 γ-谷氨酰轉肽酶 谷氨酸鹽→谷氨酰胺：谷氨酰胺合成酶 谷氨酰胺酶 生糖氨基酸→ 丙酰輔酶A→ 琥珀酰輔酶A 纈氨酸→ 支鏈氨基轉移酶 支鏈α-酮酸脫氫酶復合物 烯酰輔酶A水合酶 3-羥異丁酰-輔酶A水解酶 3-羥異丁酸脫氫酶 半醛脫氫酶 異亮氨酸→ 支鏈氨基轉移酶 支鏈α-酮酸脫氫酶復合物 3-羥基-2-甲基丁烷基-輔酶A脫氫酶 甲硫氨酸→ 高半胱氨酸的產生： 甲硫氨酸腺苷轉移酶 腺苷高半胱氨酸酶 甲硫氨酸的再生： 甲硫氨酸合成酶/高半胱氨酸甲基轉移酶 甜菜堿高半胱氨酸甲基轉移酶 到半胱氨酸的轉化： 胱硫醚-β-合成酶 胱硫醚-γ-裂解酶 蘇氨酸→ 蘇氨酸醛縮酶 →琥珀酰輔酶A→TCA 丙酰輔酶A羧化酶 甲基丙二酸單酰輔酶A差向異構酶 甲基丙二酸單酰輔酶A變位酶 G→富馬酸 苯丙氨酸→酪氨酸→ 苯丙氨酸羥化酶 酪氨酸轉氨酶 4-羥苯丙酮酸雙加氧酶 尿黑酸-1,2-雙加氧酶 延胡索酰乙酰乙酸水解酶 酪氨酸→黑色素：酪氨酸酶 G→草酰乙酸鹽 天門冬酰胺→天門冬氨酸→ 門冬酰胺酶/天門冬酰胺合成酶 天門冬氨酸氨基轉移酶

代謝（分解代謝和合成代謝） 主要概念 代謝途徑 · 代謝網絡 · 基本營養類型 細胞呼吸 呼吸作用 糖酵解 → 丙酮酸脫羧 → 三羧酸循環 → 氧化磷酸化（電子傳遞鏈 + 三磷酸腺苷合酶） 特殊途徑 蛋白質代謝 蛋白質生物合成 · 蛋白質分解代謝 糖代謝 （糖分解代謝 和糖合成代謝） 人類 糖酵解 ? 糖異生 糖原分解 ? 糖原生成 磷酸戊糖途徑 · 果糖分解 · 半乳糖分解 糖基化（N-連接糖基化 · O-連接糖基化） 非人類 光合作用 · 不生氧光合作用 · 化能合成 · 碳固定 · 木糖代謝 脂類代謝 （脂類分解, 脂類合成） 脂肪酸代謝 脂肪酸降解（β-氧化） · 脂肪酸合成 其他 甾族化合物代謝 · 鞘脂類 · 類花生酸代謝 · 酮癥 氨基酸 氨基酸合成  · 尿素循環 核苷酸代謝 嘌呤代謝  · 補救途徑 · 嘧啶代謝 其他 金屬代謝（鐵代謝） · 乙醇代謝 生化：小分子代謝：醇 · 糖類（糖醇、糖酸、苷） · 脂類（酸/中、磷、甾、鞘、類） · 氨基酸/中 · 核（核苷/中） · 四吡咯/中

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參考來源

• 維基百科-氨基酸合成

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