氨基酸在生物体内的代谢路径多样,而通过乙酰辅酶A进入三羧酸循环的氨基酸主要分为两类:丙酮酸途径与乙酰乙酰辅酶A途径。其中,丙酮酸途径包括丙氨酸、丝氨酸、苏氨酸、甘氨酸、半胱氨酸等,这些氨基酸主要通过转氨作用生成乙酰辅酶A。而乙酰乙酰辅酶A途径则涉及苯丙氨酸、酪氨酸、亮氨酸、赖氨酸和色氨酸等分子较大的氨基酸,其代谢较为复杂。
在丙酮酸途径中,氨基酸代谢相对简单。丙氨酸直接通过转氨生成丙酮酸,而苏氨酸的降解途径较为多元,包括琥珀酰辅酶A途径和由苏氨酸醛缩酶裂解生成甘氨酸和乙醛,后者可进一步氧化为乙酸并生成乙酰辅酶A。丝氨酸的代谢则经过脱水脱氨生成丙酮酸,该过程主要由丝氨酸羟甲基转移酶催化,同时也是甘氨酸合成的重要途径。甘氨酸作为代谢节点,参与多种方向的代谢反应,其降解途径多样,主要通过甘氨酸裂解酶复合物催化脱羧,生成亚甲基四氢叶酸和二氧化碳及氨,此过程也被称为甘氨酸脱羧酶。
半胱氨酸的代谢涉及脱硫过程,可以由半胱氨酸脱硫酶催化生成丙氨酸,或者通过半胱氨酸双加氧酶氧化生成半胱氨酸亚磺酸,后者是牛磺酸的前体。牛磺酸具有多种生理功能,并且在能量饮料和保健品中被添加。然而,牛磺酸摄入过多可能会导致认知能力下降、酒精损害增加等不良影响。半胱氨酸亚磺酸在代谢过程中可以进一步氧化分解,生成丙酮酸,而亚硫酸氢盐则被氧化生成硫酸,参与脑硫脂合成。
乙酰乙酰辅酶A途径中的5个氨基酸包括苯丙氨酸、酪氨酸、亮氨酸、赖氨酸和色氨酸,其代谢过程较为复杂。苯丙氨酸、酪氨酸通过特定酶的催化生成酪氨酸,酪氨酸进一步代谢生成尿黑酸,尿黑酸最终裂解为延胡索酸和乙酰乙酸,分别进入三羧酸循环和酮体代谢。亮氨酸的代谢途径属于支链氨基酸,通过特定酶催化生成异戊酰辅酶A,并进一步裂解为乙酰乙酸和乙酰辅酶A。赖氨酸的代谢途径则涉及脱去侧链氨基的反应,生成α-氨基己二酸半醛,该过程包括酵母氨酸和哌可酸两条分支途径,最终生成肉碱。色氨酸代谢复杂,涉及不同支路生成多种活性物质,如犬尿酸和喹啉酸等。
氨基酸根据其碳架是否能作为糖异生的前体,可以分为生糖氨基酸与生酮氨基酸。生酮氨基酸包括苯丙氨酸、酪氨酸、亮氨酸、赖氨酸和色氨酸,它们在代谢过程中主要生成酮体。而生糖氨基酸包括丙氨酸、丝氨酸、苏氨酸、甘氨酸、半胱氨酸等,主要参与糖异生途径。苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸在代谢过程中部分碳架可以生成糖,因此被称为生糖生酮氨基酸。而严格生酮的氨基酸仅有亮氨酸和赖氨酸。