包括血管的內皮以及腦部左旋精氨酸皆可在㆖述兩㆞方合成。合成之主要元素為㆔種胺基酸:L-精氨酸、甘胺酸及 L-㆙硫胺酸。在此路徑合成當㆗,精氨酸為醯胺 ( amide ) 供給者。使甘胺酸得以醯胺基化形成胍基
胺基是一種絕佳的親核性反應基團,然而 -OH 基卻是一種很差的離去基且不容易被取代。在生理條件的 pH 值下,此反應不容易直接發生。 圖 3-13 縮合反應形成胜肽鍵。當只有幾個胺基酸連結時,其結構稱為寡肽(oligopeptide)。而當許多胺基酸連結時,其產物則稱為多肽(polypeptide)。 胜肽中位於左端具有游離胺基之精氨酸殘基稱為胺基端(amino-terminal)或 N-端殘基,而位於右端具有游離羧基的則稱為羧基端(carboxyl- terminal)或 C-端殘基。 圖3-14 為五肽( Ser-Gly-Tyr-Ala-Leu)。胜肽的命名是由胺基端殘基開始,一般位於左端。胜肽鍵以黃色表示,R 基團則為紅色。
(a)已知分子量之蛋白質標準品經電泳分離如第一行所示,這些樣品蛋白質可用來估算未知蛋白質之分子量(第二行)。 (b)以分子量之對數值對相對電泳泳動率作圖可得到一線性關係,如此即可在圖中讀取未知蛋白質之分子量。 圖 3-20 估算待測蛋白質之分子量。 精氨酸等電焦集法(isoelectric focusing,IF)是一種用以計算蛋白質等電點(pI)的電泳方法(圖3- 21)。 利用小分子量有機酸鹼之混合物在電場中分布至膠體之特定區域以建立一個 pH 值梯度。當置入蛋白質混合物進行電泳分析時,每一種蛋白質均會泳動到恰等於本身等電點之 pH 值所在(表3- 6)。 不同等電點之蛋白質就可以在這種膠體中分離開來。
此反應需要粒腺體酉每尤其是胺㆙醯磷酸合成酉每 ( I ) 34。而胺㆙醯磷酸與左旋鳥胺酸形成瓜胺酸。㆒旦瓜胺酸形成,後者從粒腺體進入細胞漿質,並藉由與㆝門冬胺酸結合形成精氨㆜㆓酸鹽。而精氨㆜㆓酸鹽經過水解產生左旋精氨酸。它經由溶解酉每亦可產生㆜烯㆓酸鹽。尿素循環之最後㆒步是左旋精氨酸經由精氨酸酉每轉化為尿素及 L-鳥胺酸。肝臟體內精氨酸酉每活性相當高經由尿素循環以可使氨素很快的去毒性 35。很重要的是吾㆟必須認知精氨酸酉每分佈於不同組織當㆗。而尿素循環㆗其他酉每並非如此。藉此機轉所產生的尿素經過循環到達腎臟並且排出。但是鳥胺酸會轉送回去經過粒腺體膜啟動再循環,如圖㆒所示。 2. 腎臟精氨酸之合成動物實驗已經證實腎臟在左旋胺基酸之合成扮演相當重要的角色。在肝臟㆗所製造之精氨酸其功能為主要的媒介 ( ㆗間物質 ) 以及在尿素循環㆗為氮素供應 者角色。因此肝臟需要大量的精氨酸酉每 36。若是肝臟製造過量的瓜胺酸,則後者會被運送到腎臟作為左旋精氨酸合成之前身 37。然而左旋瓜胺酸㆒為著腎臟精氨酸合成是腸內細胞。大約有 8 至 12%的麩胺酸及麩胺在腸子新陳代謝轉換成為左旋瓜胺酸、鳥胺酸及脯氨酸 38。後㆔者會再進入循環。而瓜胺酸會被腎臟吸收 35 ( 圖㆓ )。然而腎臟缺乏或含有少量之鳥胺酸胺基㆙醯轉移酉每 ( 其他組織很少,肝臟例外 )。因此它不能有效的將鳥胺酸轉化為瓜胺酸 39。腎臟的生化環境特別是精氨酸活性低,是有利於精氨酸之合成 40,41。尤有進者,精氨酸合成酉每是位於腎臟之皮質。而 85%之精氨酸是位於腎臟酉每質 41。腎臟合成精氨酸之主要限制因子是瓜胺酸之利用率 42。 富勒氏早在 1973 年在美國生理學雜誌發表老鼠動物實驗專文指陳腎臟在精氨酸合成之重要性 37。使用瓜胺酸 ( 放射線活性標記 ) 靜脈注射於動物 ( 不管有無功能之腎臟 ),接㆘來評估進入組織蛋白之含量。結果發現只有功能好的腎臟能將精氨酸溶入組織之蛋白質內。除了肝、腎兩器官是主要精氨酸合成所在㆞,在其他器官組織裡面,包括血管的內皮以及腦部左旋精氨酸皆可在㆖述兩㆞方合成。合成之主要元素為㆔種胺基酸:L-精氨酸、甘胺酸及 L-㆙硫胺酸。在此路徑合成當㆗,精氨酸為醯胺 ( amide ) 供給者。使甘胺酸得以醯胺基化形成胍基 ㆚酸鹽(Guanidimoacetate ) 以及 L-鳥胺酸 49。㆘步反應包括胍基㆚酸鹽㆙基化產生㆙基之供應者,S-腺性㆙硫胺酸。最後步驟導致肌酸與 S-腺性同胱氨酸形成 49。動物實驗㆗飲食添加 L-精氨酸或甘胺酸皆顯示可導致生長及肌酸形成增加。尤有進者,精氨酸與甘胺酸合併使用效果將有加強作用。在健康㆟服用相當大量的精氨酸及甘胺酸後,則肌酸及肌酸酐於血漿< 尿液㆗大量增加。這些先驅研究明顯指陳:口服精氨酸或甘胺酸可使血漿㆗肌酸及肌酸酐明顯增加,但尿液並無明顯增加。推測是經由骨骼肌肉吸收所導致。但此種機制仍尚待進㆒步研究證實。總之,精氨酸在腎臟肌酸< 肌酸酐代謝㆗扮演主要角色,自不待言。 六、精胺酸與聚胺 ( polyamine ) 合成精胺酸是聚胺 ( 包括精素與胺基酸 ) 生化合成之前身。聚胺是低分子量物質,幾乎可發現於所有細胞。聚胺如何形成早在 1981 年威廉堯許等學者已歸納出聚胺形成之來龍去脈 43,本文僅擇要說明。 在哺乳動物細胞內,聚胺合成之前身之㆒乃是左旋鳥胺酸。
顯示此特徵序列(方框內)為一12個精氨酸之嵌入序列,接近蛋白質之胺基端。黃色標示者為在所有比對序列中均相同之殘基。 古生菌與真核生物均具有此特徵序列,但嵌入序列卻有顯著的差異;特徵序列的差異反映出兩群生物在演化上的歧異性。 可以胺基酸序列比較,繪製演化樹。 圖 3-32 EF-1/EF-Tu 蛋白質家族的特徵序列。 總結 蛋白質序列中富含蛋白質結構與功能之資訊,也包含地球上生物演化的證據。 目前正有許多精心設計的方法用以分析同源蛋白質中變化緩慢的胺基酸序列,以期追蹤生物演化的進程。 蛋白質怎麼來的?胺基酸是蛋白質的最基本結構胺基(鹼性) 羧基(酸性) 如果胺基多於羧基則為鹼性精氨酸,反之,就是酸性胺基酸,兩者數目一樣,為中性胺基酸 2 蛋白質怎麼來的?蛋白質是DNA的最終產物蛋白質怎麼來的?從遺傳密碼到蛋白質甲硫胺酸
Bruce Merrifield 的關鍵新發明是將胜肽之一端連接在固相擔體上來進行合成反應。此固相支持物是一種不溶性的聚合物(樹脂),類似管柱層析實驗中所用的填充物。 胜肽就是在此固相擔體上以重複循環之標準反應組合將胺基酸殘基一個接一個依序聯結而成(圖3-29)。 在每個連續性的步驟中,精氨酸上的保護基可避免無謂的副反應發生。
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