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生物化学与分子生物学/一碳单位代谢
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{{Hierarchy header}} 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)。 {{图片|gra6yk3f.jpg|一碳单位的来源}} 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]](folicacid)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]](dihyclrofolatereductase)所[[催化]]。 {{图片|gra6yqek.jpg|四氢叶酸的生成}} 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 synthase)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=NHFH4。 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。 {{图片|gra6ygx4.jpg|一碳单位的相互转化}} 图7-14 一碳单位的相互转化 {{图片|gra6ynlg.jpg|}} 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。 {{图片|gra6ytgg.jpg|}} '''(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。 {{Hierarchy footer}} {{生物化学与分子生物学图书专题}}
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