Szlak biosyntezy aminokwasów nie tylko odgrywa kluczow? rol? w czynno?ciach ?yciowych, ale tak?e promuje rozwój wydajnej i przyjaznej dla ?rodowiska produkcji aminokwasów i biologii syntetycznej w fermentacji przemys?owej. Bia?ka s? podstaw? ?ycia i odgrywaj? ró?norodne role w komórkach, od wsparcia strukturalnego po katalizowanie reakcji chemicznych. Wszystkie bia?ka sk?adaj? si? z 20 ró?nych aminokwasów, które s? wytwarzane wewn?trz komórek poprzez z?o?one procesy biosyntezy. Odkrycie 20 aminokwasów trwa?o prawie stulecie, zaczynaj?c od pierwszej izolacji glicyny przez francuskiego chemika H. Braconnota w 1820 r., a kończ?c na odkryciu treoniny przez W. Rose'a w 1935 r. Odkrycie tych aminokwasów wymaga?o zaanga?owania wielu naukowców, których praca nie tylko ujawni?a struktur? i w?a?ciwo?ci aminokwasów, ale tak?e po?o?y?a podwaliny pod pó?niejsze badania biochemiczne i biologii molekularnej. Biosynteza aminokwasów jest g?ówn? tre?ci? metabolizmu sk?adu mikrobiologicznego. Ten artyku? przeprowadzi Ci? przez to, jak te aminokwasy s? syntetyzowane z prostszych cz?steczek i jak s? klasyfikowane. Biosynteza wszystkich aminokwasów jest syntetyzowana przez rozga??zione ?cie?ki przy u?yciu po?redników centralnych ?cie?ek metabolicznych jako prekursorów. Zgodnie z rodzajem pocz?tkowego prekursora, biosyntez? aminokwasów mo?na podzieli? na 5 grup: Grupy glutaminianu, w tym glutaminian (Glu), glutamina (Gln), prolina (Pro) i arginina (Arg). Synteza tych aminokwasów rozpoczyna si? od glutaminianu, kluczowej cz?steczki w centralnej ?cie?ce metabolicznej. Rodzina asparaginianów obejmuje asparaginian (Asp), aspartamid (Asn), lizyn? (Lys), treonin? (Thr), metionin? (Met) i izoleucyn? (Ile). Synteza aminokwasów tej rodziny rozpoczyna si? od kwasu asparaginowego, który jest równie? produktem centralnych ?cie?ek metabolicznych. Rodzina aromatycznych aminokwasów, w tym fenyloalanina (Phe), tyrozyna (Tyr) i tryptofan (Trp). Synteza tych aminokwasów rozpoczyna si? od erytrozy-4-fosforanu (E4P) i fosfoenolopirogronianu (PEP), dwóch cz?steczek, które s? równie? wa?nymi po?rednikami w szlakach metabolicznych. Rodzina seryn obejmuje seryn? (Ser), glicyn? (Gly) i cystein? (Cys). Synteza aminokwasów tej rodziny rozpoczyna si? od seryny, która jest punktem rozga??zienia wielu szlaków biosyntezy. Grupa alanin obejmuje alanin? (Ala), walin? (Val) i leucyn? (Leu). Chocia? te aminokwasy nale?? do ró?nych rodzin, maj? podobne reakcje podczas syntezy, a reakcje te s? zwykle katalizowane przez t? sam? klas? enzymów.

Izoleucyna, walina i leucyna, mimo ?e nale?? do ró?nych rodzin, maj? podobne reakcje katalizowane przez ten sam enzym. Konwersja seryny do cysteiny jest g?ówn? reakcj? asymilacyjnej redukcji siarczanu. Biosynteza grupy aromatycznych aminokwasów zosta?a zainicjowana przez erytroz?-4-P i PEP. Biosynteza histydyny jest szczególna, a jej szkielet w?glowy pochodzi z pirofosforanu fosforybozy (PRPP). Dwa C w rybozie PRPP s? wykorzystywane do budowy 5-cz?onowego pier?cienia imidazolowego, a pozosta?e s? wykorzystywane do tworzenia ?ańcucha bocznego 3C. Biosynteza aminokwasów odgrywa kluczow? rol? w fermentacji przemys?owej. S? one nie tylko podstawowym sk?adnikiem wzrostu mikroorganizmów i aktywno?ci metabolicznej, ale tak?e kluczowym surowcem dla wielu produktów fermentowanych. Produkcja aminokwasów poprzez fermentacj? mikrobiologiczn? mo?e zapewni? wydajn? i tani? produkcj? przy jednoczesnym zmniejszeniu zanieczyszczenia ?rodowiska, co jest kluczowe dla przemys?u spo?ywczego, paszowego, medycznego i innych ga??zi przemys?u.

Ponadto biosynteza aminokwasów promowa?a rozwój biologii syntetycznej i in?ynierii metabolicznej, umo?liwiaj?c produkcj? okre?lonych aminokwasów i ich pochodnych przez mikroorganizmy. To nie tylko poprawia wydajno?? produkcji, ale tak?e zapewnia platform? do opracowywania nowych produktów biotechnologicznych i dalej rozszerza zakres zastosowań przemys?owej fermentacji.