Цистеин

Цистеин, относящийся к заменимым амино­кислотам, образуется из незаменимого метионина и заменимого серина. Сначала происходит превра­щение активация метионина с образованием S-аденозилметионина (см. лекцию 3), затем метилтрансфераза переносит метильную группу с S-аденозилметионина на какой-либо акцептор (тетрагидрофолат, диметилглицин, фосфатидилэтаноламин) и образуется S-аденозилгомоцистеин. Данное соединение распадается на аденозин и гомоцистеин. Далее гомоцистеин взаимодействует с серином.

Получаемый в последней реакции α–кетобутират может подвергаться дальнейшему окислению с образованием пропионил-СоА. Тирозин

Тирозин образуется из фенилаланина в реакции, катализируемой фенилаланингидроксилазой, поэтому фенилаланин относится к незамени­мым аминокислотам, а тирозин – нет (при условии, что диета содержит достаточное количество фенила­ланина). Реакция необратима, и поэтому тирозин не может заменить пищевой фенилаланин. Фенилаланингидроксилаза является оксигеназой со смешанной функцией, она имеется в печени млекопитающих и отсутствует в других тканях. В результате реакции один атом молекулярного кислорода включается в пара-положение фенилаланина (в виде гидроксильной группы), а другой восстанавливается, образуя воду. В качестве восстановителя (кофактора фермента) непосредственно в реакции участвует соединение тетрагидробиоптерин (воостановленная форма). В процессе реакции оно окисляется до дигидробиоптерина, восстановление которого в дальнейшем происходит за счет NADH.

Биосинтез незаменимых аминокислот

Ниже кратко описан биосинтез незаменимых аминокислот, осуществляемый в бактериях, грибах и растениях из глутамата, аспартата или других амфиболических мета­болитов. В тканях млекопитающих эти реакции не происходят.

Аргинин

Аргинин – незаменимая пищевая аминокислота для человека в период его роста – может синтезиро­ваться у крыс, но в таких количествах, которые не достаточны для нормального роста этих животных.

В микроорганизмах идет биосинтез аргинина из глутамата с образованием N-ацетилированных интермедиатов. Одним из них является N-ацетилглутамат-γ-полуальдегид, который служит также предше­ственником пролина у бактерий. У человека, а также у животных пролин образуется из глутамата.

Аспартат является предшественником семейства аминокислот, в которое входят лизин, метионин, треонин и изолейцин.

Метионин и треонин

Аспартат сначала превращается (восстанавливается) в аспартат-β-полуальдегида, затем в гомосерин. Далее гомосерин может превратится в метионин (реакции обратные синтезу цистеина) или через гомосеринфосфат в треонин.

Лизин

Наиболее распространены два пути синтеза лизина:

1. Диаминопимелиновый путь (бактерии, низшие грибы, водоросли, высшие растения).

При этом лизин образуется из аспартата, путем конденсации аспартат-β-полуальдегида с пируватом. Образующийся при этом промежуточное соединение – диаминопимелат участвует также в образовании клеточной стенки бак­терий.

2. Аминоадипиновый путь (некоторые низшие грибы, высшие грибы)

Биосинтез лизина начинается с α-кетоглутарата и ацетил-СоА и проходит серию реак­ций, аналогичных реакциям цикла лимонной кисло­ты, катализируемых группой ферментов с несколько иной субстратной специфичностью.