氨基酸生物合成

氨基酸生物合成是氨基酸代谢的合成侧：从主要来自中心代谢途径的更简单前体构建氨基酸。在人类中，这种能力是部分的，这就是为什么有些氨基酸是非必需的，可以在体内合成，而另一些则是必需的，必须从饮食中获取。

Definition

氨基酸生物合成是指以中心代谢提供的碳骨架和由其他氮载体提供的氨基为原料合成氨基酸的过程，在人体内产生非必需氨基酸，而必需氨基酸则必须从饮食中获取。

Scope

本条目涵盖了非必需氨基酸如何从糖酵解和柠檬酸循环中间体合成，谷氨酸和谷氨酰胺等氮供体在其中的作用，以及人类必需氨基酸和非必需氨基酸之间的区别。氨基酸读取和组装成蛋白质在翻译条目中介绍，其分解在分解代谢条目中介绍。

Core questions

• 哪些碳骨架作为非必需氨基酸的前体？
• 生物合成过程中氮是如何供应的？
• 为什么人类可以合成某些氨基酸而不能合成其他氨基酸？

Key concepts

• 必需氨基酸与非必需氨基酸
• 糖酵解和柠檬酸循环的中间体作为前体
• 谷氨酸和谷氨酰胺作为氨基供体
• 合成方向的转氨作用
• 酰胺化反应（谷氨酰胺和天冬酰胺的合成）
• 条件必需氨基酸

Mechanisms

非必需氨基酸由少数中心代谢物构建。丙酮酸、草酰乙酸和α-酮戊二酸通过转氨作用（向合成方向进行）分别转化为丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸，其中谷氨酸常作为氨基供体。糖酵解的3-磷酸甘油酸是丝氨酸的前体，甘氨酸和半胱氨酸可由丝氨酸衍生。酰胺化反应通过添加第二个氮原子将谷氨酸转化为谷氨酰胺，将天冬氨酸转化为天冬酰胺，后者由天冬酰胺合成酶催化。相比之下，人类不具备必需氨基酸的碳骨架和生物合成途径，因此这些氨基酸必须通过饮食提供；在压力下或某些条件下，这种界限可能会发生变化，从而产生条件必需氨基酸。

Clinical relevance

某些组织对氨基酸供应的依赖性，包括对膳食必需氨基酸的需求，是营养科学的基础，并有助于解释为什么某些无法合成特定氨基酸的肿瘤对其耗竭敏感。本条目描述的是生物化学，不作为个体饮食或治疗决策的依据。

Evidence & guidelines

生物合成途径是标准教科书和综述中已确立的生物化学知识；这是一个参考性主题，而非临床指南领域。

History

个体氨基酸的生物合成途径是通过20世纪中叶的酶学和微生物遗传学绘制出来的，包括使用生物合成突变体来确定途径的步骤，这项工作确定了哪些碳骨架和氮供体为每种氨基酸提供原料。

Key figures

• David Greenberg
• Bernard Davis

Seminal works

• wu-2009
• lomelino-2017

Frequently asked questions

什么使氨基酸成为必需氨基酸？

当身体缺乏以足够量合成氨基酸的途径时，该氨基酸就是必需氨基酸，因此必须从饮食中获取；非必需氨基酸可以在体内由其他代谢物合成。

非必需氨基酸的碳骨架来自哪里？

它们主要来自糖酵解和柠檬酸循环的中间体，如丙酮酸、草酰乙酸、α-酮戊二酸和3-磷酸甘油酸，这些中间体通过添加氨基转化为氨基酸。