第二节 个别氨基酸代谢
一、一碳单位代谢
某些氨基酸在代谢过程中能生成含一个碳原子的基团，经过转移参与生物合成过程。这些含一个碳原子的基团称为一碳单位(C1unit或one carbon unit)。有关一碳单位生成和转移的代谢称为一碳单位代谢。
体内的一碳单位有：甲基(－CH3，methyl)、甲烯基(－CH2 ,methylene)，甲炔基(－CH＝,methenyl)、甲酰基(-CHO,formyl)及亚氨甲基(-CH＝NH,formimino)等。它们可分别来自甘氨酸、组氨酸、丝氨酸、色氨酸、蛋氨酸等(图7-12)。
图7-12 一碳单位的来源
(一)一碳单位代酸的辅酶
一碳单位不能游离存在，通常与四氢叶酸(Tetrahydrofolic acid,FH4)结合而转运或参加生物代谢，FH4是一碳单位代谢的辅酶。
四氢叶酸由叶酸(folic acid)衍生而来。叶酸需经二次还原方可转变为活性辅酶形式－FH4(图7-13)。两次还原均由二氢叶酸还原酶(dihyclrofolate reducta)所催化。
图7-13 四氢叶酸的生成
一碳单位共价连接于FH4分子的N5、N10位或N5和N10位上。
(二)一碳单位的来源及转换
一碳单位主要来源于丝氨酸，在丝氨酸羟甲基转移酶催化为甘氨酸过程中产生的N5，N10 甲烯 FH4；甘氨酸在甘氨酸合成酶(glycine syntha)催化下可分解为CO2，NH+4和N5，N10桟H2桭H4。此外，苏氨酸和丝氨酸都可经相应酶催化转变为丝氨酸。因此亦可产生N5、N10桟H2桭H4。
在组氨酸转变为谷氨酸过程中由亚胺甲基谷氨酸提供了N5桟H＝NH FH4。
色氨酸分解代谢能产生甲酸，甲酸可与FH4结合产生N10桟HO桭H4。
体内一碳单位分别处于甲酸、甲醛不同的氧化水平，在相应的酶促氧化还原反应下可相互转换(图7-14)。这些反应中，N5-CH3-FH4的生成基本是不可逆的。N5-CH3桭H4可将甲基转移给同型半胱氨酸生成蛋氨酸和FH4。催化此反应的酶是N5-CH3FH4同型半胱氨酸甲基转移酶，辅酶为甲基B12。此反应不可逆，故N5-CH3FH4不能自蛋氨酸生成。
图7-14 一碳单位的相互转化
蛋氨酸分子中的甲基也是一碳单位。在ATP的参与下蛋氨酸转变生成S－腺苷蛋氨酸(Sadenosylmethionine,又称活性蛋氨酸)。S 腺苷蛋氨酸是活泼的甲基供体。因此四氢叶酸并不是一碳单位的唯一载体。
(三)一碳单位的功能
1.一碳单位是合成嘌呤和嘧啶的原料，在核酸生物合成中有重要作用。如N5－N10－CH＝FH4直接提供甲基用子脱氧核苷酸dUMP向dTMP的转化。N10-CHO-FH4和N5N10-CH=FH4分别参与嘌呤碱中C2，C3原子的生成。
2.SAM提供甲基可参与体内多种物质合成。例如肾上腺素、胆碱、胆酸等。
一碳单位代谢将氨基酸代谢与核苷酸及一些重要物质的生物合成联系起来。一碳单位代谢的障碍可造成某些病理情况，如巨幼红细胞贫血等。磺胺药及某抗癌药(氨甲喋呤等)正是分别通过干扰细菌及瘤细胞的叶酸、四氢叶酸合成，进而影响核酸合成而发挥药理作用的。
二、含硫氨基酸的代谢
含硫氨基酸共有蛋氨酸、半胱氨酸和胱氨酸三种，蛋氨酸可转变为半胱氨酸和胱氨酸，后两者也可以互变，但后者不能变成蛋氨酸，所以蛋氨酸是必需氨基酸。
(一)蛋氨酸代谢
1.转甲基作用与蛋氨酸循环 蛋氨酸中含有S甲基，可参与多种转甲基的反应生成多种含甲基的生理活性物质。在腺苷转移酶催化下与ATP反应生成S-腺苷蛋氨酸(S-adenosgl methiomine,SAM)。SAM中的甲基是高度活化的，称活性甲基，SAM称为活性蛋氨酸。
SAM可在不同甲基转移酶(methyl transfera)的催化下，将甲基转移给各种甲接受体而形成许多甲基化合物，如肾上腺素、胆碱、甜菜碱、肉毒碱、肌酸等都是从SAM中获得甲基的。SAM是体内最主要的甲基供体。
SAM转出甲基后形成S 腺苷同型半胱氨酸S adenosyl homocystine，SAH)，SAH水解释出腺苷变为同型半胱氨酸(homocystine,hCys)。同型半胱氨酸可以接受N5桟H3桯F4提供的甲基再生成蛋氨酸，形成一个循环过程，称为蛋氨酸循环(methionine cycle)。此循环的生理意义在于蛋氨酸分子中甲基可间接通过N5桟H3桭H4由其它非必需氨基酸提供，以防蛋氨酸的大量消耗(图7－15)。
