النبات
مواضيع عامة في علم النبات
الجذور - السيقان - الأوراق
النباتات الوعائية واللاوعائية
البذور (مغطاة البذور - عاريات البذور)
الطحالب
النباتات الطبية
الحيوان
مواضيع عامة في علم الحيوان
علم التشريح
التنوع الإحيائي
البايلوجيا الخلوية
الأحياء المجهرية
البكتيريا
الفطريات
الطفيليات
الفايروسات
علم الأمراض
الاورام
الامراض الوراثية
الامراض المناعية
الامراض المدارية
اضطرابات الدورة الدموية
مواضيع عامة في علم الامراض
الحشرات
التقانة الإحيائية
مواضيع عامة في التقانة الإحيائية
التقنية الحيوية المكروبية
التقنية الحيوية والميكروبات
الفعاليات الحيوية
وراثة الاحياء المجهرية
تصنيف الاحياء المجهرية
الاحياء المجهرية في الطبيعة
أيض الاجهاد
التقنية الحيوية والبيئة
التقنية الحيوية والطب
التقنية الحيوية والزراعة
التقنية الحيوية والصناعة
التقنية الحيوية والطاقة
البحار والطحالب الصغيرة
عزل البروتين
هندسة الجينات
التقنية الحياتية النانوية
مفاهيم التقنية الحيوية النانوية
التراكيب النانوية والمجاهر المستخدمة في رؤيتها
تصنيع وتخليق المواد النانوية
تطبيقات التقنية النانوية والحيوية النانوية
الرقائق والمتحسسات الحيوية
المصفوفات المجهرية وحاسوب الدنا
اللقاحات
البيئة والتلوث
علم الأجنة
اعضاء التكاثر وتشكل الاعراس
الاخصاب
التشطر
العصيبة وتشكل الجسيدات
تشكل اللواحق الجنينية
تكون المعيدة وظهور الطبقات الجنينية
مقدمة لعلم الاجنة
الأحياء الجزيئي
مواضيع عامة في الاحياء الجزيئي
علم وظائف الأعضاء
الغدد
مواضيع عامة في الغدد
الغدد الصم و هرموناتها
الجسم تحت السريري
الغدة النخامية
الغدة الكظرية
الغدة التناسلية
الغدة الدرقية والجار الدرقية
الغدة البنكرياسية
الغدة الصنوبرية
مواضيع عامة في علم وظائف الاعضاء
الخلية الحيوانية
الجهاز العصبي
أعضاء الحس
الجهاز العضلي
السوائل الجسمية
الجهاز الدوري والليمف
الجهاز التنفسي
الجهاز الهضمي
الجهاز البولي
المضادات الحيوية
مواضيع عامة في المضادات الحيوية
مضادات البكتيريا
مضادات الفطريات
مضادات الطفيليات
مضادات الفايروسات
علم الخلية
الوراثة
الأحياء العامة
المناعة
التحليلات المرضية
الكيمياء الحيوية
مواضيع متنوعة أخرى
الانزيمات
Biosynthesis of Nonessential amino acids
المؤلف:
Denise R. Ferrier
المصدر:
Lippincott Illustrated Reviews: Biochemistry
الجزء والصفحة:
10-11-2021
1711
Biosynthesis of Nonessential amino acids
Nonessential amino acids are synthesized from intermediates of metabolism or, as in the case of tyrosine and cysteine, from the essential amino acids phenylalanine and methionine, respectively. The synthetic reactions for the nonessential amino acids are described below and are summarized in Figure 1. [Note: Some amino acids found in proteins, such as hydroxyproline and hydroxylysine , are produced by posttranslational modification (after incorporation into a protein) of their precursor (parent) amino acids.]
A. Synthesis from α-keto acids
Alanine, aspartate, and glutamate are synthesized by transfer of an amino group to the α-keto acids pyruvate, oxaloacetate, and α-ketoglutarate, respectively. These transamination reactions (Fig. 2) are the most direct of the biosynthetic pathways. Glutamate is unusual in that it can also be synthesized by reversal of oxidative deamination, catalyzed by glutamate dehydrogenase, when ammonia levels are high ).
Figure 1:Summary of the metabolism of amino acids in humans. Genetically determined enzyme deficiencies are summarized in white boxes. Nitrogencontaining compounds derived from amino acids are shown in small, yellow boxes. Classification of amino acids is color coded: Red = glucogenic; brown = glucogenic and ketogenic; green = ketogenic. Compounds in BLUE ALL CAPS are the seven metabolites to which all amino acid metabolism converges. CoA = coenzyme A; NAD(H) = nicotinamide adenine dinucleotide.
Figure 2: Formation of alanine, aspartate, and glutamate from the corresponding α-keto acids by transamination. PLP = pyridoxal phosphate.
B. Synthesis by amidation
1. Glutamine: This amino acid, which contains an amide linkage with ammonia at the γ-carboxyl, is formed from glutamate by glutamine synthetase . The reaction is driven by the hydrolysis of ATP. In addition to producing glutamine for protein synthesis, the reaction also serves as a major mechanism for the transport of ammonia in a nontoxic form.
2. Asparagine: This amino acid, which contains an amide linkage with ammonia at the β-carboxyl, is formed from aspartate by asparagine synthetase, using glutamine as the amide donor. Like the synthesis of glutamine, the reaction requires ATP and has an equilibrium far in the direction of amide synthesis.
C. Proline
Glutamate via glutamate semialdehyde is converted to proline by cyclization and reduction reactions. [Note: The semialdehyde can also be transaminated to ornithine.]
D. Serine, glycine, and cysteineThe pathways of synthesis for these amino acids are interconnected.
1. Serine: This amino acid arises from 3-phosphoglycerate, a glycolytic intermediate , which is first oxidized to 3-phosphopyruvate and then transaminated to 3-phosphoserine. Serine is formed by hydrolysis of the phosphate ester. Serine can also be formed from glycine through transfer of a hydroxymethyl group by serine hydroxymethyltransferase using N5,N10-MTHF as the one-carbon donor (see Fig. 20.6A). [Note: Selenocysteine (Sec), the 21st genetically encoded amino acid, is synthesized from serine and selenium , while serine is attached to transfer RNA. Sec is found in ~25 human proteins including glutathione peroxidase and thioredoxin reductase .]
2. Glycine: This amino acid is synthesized from serine by removal of a hydroxymethyl group, also by serine hydroxymethyltransferase . THF is the one-carbon acceptor. 3. Cysteine: This amino acid is synthesized by two consecutive reactions in which Hcy combines with serine, forming cystathionine, which, in turn, is hydrolyzed to α-ketobutyrate and cysteine . [Note: Hcy is derived from methionine. Because methionine is an essential amino acid, cysteine synthesis requires adequate dietary intake of methionine.]
E. Tyrosine
Tyrosine is formed from phenylalanine by PAH . The reaction requires molecular oxygen and the coenzyme tetrahydrobiopterin (BH4), which is synthesized from guanosine triphosphate. One atom of molecular oxygen becomes the hydroxyl group of tyrosine, and the other atom is reduced to water. During the reaction, BH4 is oxidized to dihydrobiopterin (BH2). BH4 is regenerated from BH2 by NADH-requiring dihydropteridine reductase. Tyrosine, like cysteine, is formed from an essential amino acid and is, therefore, nonessential only in the presence of adequate dietary phenylalanine.