Synthese nicht essenzieller Aminosäuren

Serin, Glycin und Cystein:

1. Serinsynthese

• Ausgangsstoff: 3-Phosphoglycerat (Intermediat der Glycolyse)
• Syntheseschritte:
  1. Oxidation von 3-Phosphoglycerat → 3-Phosphohydroxypyruvat
  2. Transaminierung mit Glutamat als Aminogruppendonator → 3-Phosphoserin
  3. Hydrolyse durch Phosphoserinphosphatase → Serin

2. Umwandlung von Serin in Glycin

• Abspaltung eines Kohlenstoffatoms aus Serin
• Übertragung des Kohlenstoffs auf Tetrahydrofolat (THF) → Bildung von Methylentetrahydrofolat
• Ergebnis: Glycin entsteht

3. Cysteinsynthese

• Beteiligte Ausgangsstoffe:
  • Methionin (über Homocystein) → liefert Schwefelatom
  • Serin → liefert Kohlenstoffgerüst
• Syntheseschritte:
  • Cystathionin-β-Synthase katalysiert die Verbindung von Serin + Homocystein → Cystathionin
  • Cystathioninlyase spaltet Cystathionin → Cystein + α-Ketobutyrat

Alanin

• Ausgangsstoff: Pyruvat
• Reaktion: Transaminierung von Pyruvat mit Glutamat als Aminogruppendonator
• Enzym: Alanintransaminase (ALT)
• Ergebnis: Aminogruppe wird übertragen → Alanin entsteht

Glutamat, Glutamin, Prolin, Arginin:

• Ausgangsstoff: α-Ketoglutarat (Intermediat des Citratzyklus)
• Glutamatsynthese:
  • Transaminierung mit Aspartat oder Alanin
  • Reduktive Aminierung durch Glutamatdehydrogenase (Umkehrung der oxidativen Desaminierung)
  • Ergebnis: Glutamat
• Glutaminbildung:
  • Enzym: Glutaminsynthetase
  • Reaktion: Amidierung von Glutamat + Ammoniak
  • Ergebnis: Glutamin
• Prolinsynthese:
  • Zwischenschritt:: Prolin Glutamat → Glutamat-5-semialdehyd
  • Ringbildung: nichtenzymatische zyklische Umwandlung
  • Reduktion zum Endprodukt
• Argininsynthese
  • Enzym: Ornithintransaminase
  • Reaktion: Übertragung einer Aminogruppe von Glutamat auf Glutamat-5- semialdehyd → Ornithin entsteht
  • Weiterer Weg:
    • Ornithin durchläuft mehrere Teilschritte des Harnstoffzyklus
    • Endprodukt: Arginin

Aspartat und Asparagin:

• Aspartat-Synthese:
  • Ausgangsstoff: Oxalacetat
  • Reaktion: Transaminierung mit Übertragung einer Aminogruppe
  • Enzym: Aspartattransaminase
  • Produkt: Aspartat
• Asparagin-Synthese:
  • Ausgangsstoff: Aspartat
  • Reaktion: Amidierung durch Übertragung einer Aminogruppe
  • Aminogruppen-Donor: Glutamin
  • Enzym: Asparaginsynthetase
  • Produkt: Asparagin

Tyrosin:

• Entsteht durch Hydroxylierung von Phenylalanin (Enzym: Phenylalaninhydroxylase)
• Wird bei Phenylketonurie essenziell 

Histidin:

• Synthese aus PRPP und ATP in 8 Schritten
• ATP liefert Stickstoff und Kohlenstoff, Glutamin und Glutamat weitere Bausteine