氨基酸合成

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氨基酸合成是生物代謝過(guò)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(yīng)。

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(nèi)合成的氨基酸稱為非必需氨基酸，不能在生物體內(nèi)合成的氨基酸則稱為必需氨基酸。

動(dòng)物不能合成全部氨基酸，昆蟲(chóng)不能合成甘氨酸。人類最多只能合成20種標(biāo)準(zhǔn)氨基酸中的12種，成年人體內(nèi)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(rèn)為必需氨基酸應(yīng)是以上8種再加組氨酸，共9種^[2]）。嬰幼兒時(shí)期的人類體內(nèi)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(huán)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(jiǎn)單。幾種非必需氨基酸的合成途徑的概述見(jiàn)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(chǎn)生。
丙氨酸由丙酮酸經(jīng)轉(zhuǎn)氨作用合成。
天冬氨酸由草酰乙酸經(jīng)轉(zhuǎn)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(chǎn)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(jīng)羥化產(chǎn)生。

氮的來(lái)源

進(jìn)行氨基酸合成前要解決的基本問(wèn)題是獲得以易于利用的形式存在的氮元素。這一過(guò)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(gè)氨分子來(lái)完成。微生物可利用三磷酸腺苷及具有強(qiáng)還原性的已還原了的鐵氧化還原蛋白來(lái)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(nèi)中以胺類化合物的形式存在。較高級(jí)的生物耍依靠攝入微生物固定的氮來(lái)合成氨基酸。微生物固定的氮是所有氨基酸中的氮的來(lái)源。

立體化學(xué)控制

在氨基酸合成過(guò)程中要攻克的主要問(wèn)題之一是立體化學(xué)控制（stereochemical control）。由于所有氨基酸中除甘氨酸外其余都是不對(duì)稱的，所以通過(guò)生物合成途徑必須能以高度選擇性產(chǎn)生是兩種互為對(duì)映異構(gòu)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(xué)性質(zhì)都是由一種有磷酸吡哆醛參與的轉(zhuǎn)氨反應(yīng)產(chǎn)生的。幾乎所有催化轉(zhuǎn)氨反應(yīng)的轉(zhuǎn)氨酶的基因都遺傳自同一祖先。^[5]