《氨基酸合成》PPT课件.ppt

第31章氨基酸及其重要衍生物的生物合成 一、概论（一）氨的来源（二）碳骨架的来源（三）生物固氮 红色为固氮菌类菌体，蓝色为类菌体周膜，黄色和绿色为被感染细胞的细胞核。硝酸盐同化酶结构域的序列构成硝酸盐和亚硝酸盐还原酶的辅基:(a)硝酸盐还原酶的钼辅因子，钼的载体为喋啉衍生物。(b)是卟啉的衍生物，羧基可以作为氢离子的供体，将亚硝酸盐还原为铵盐。从固氮酶发现的两种金属串:(a)P-串,2个Fe4S3串共用第四个硫，并以二硫键与蛋白质相连。(b)FeMo辅因子，这一新的Fe-S复合物含有1个Mo，7个Fe和9个S，通过Mo和Fe与蛋白质相连。打破3个共价键需要大量的能量固氮酶催化的反应a.固氮酶还原酶(铁蛋白)的带状图解，左侧为ATP结合部位，右侧为Fe4S4 结合部位。b.固氮酶还原酶与固氮酶二聚体形成的复合物，固氮酶还原酶(绿色和黄色)的 Fe4S4中心靠近固氮酶二聚体(红色和蓝色)，P-串和FeMo辅因子位于其中。(四)固氮反应的调控(五)固氮的基因表达调控克氏杆菌的固氮基因研究的较深入，其固氮基因群除固氮酶基因nif HDK外，nif E,nif N,nif B和nif Q与FeMoco的加工或装配有关，nif S及nif U的产物参与FeMoco的加工和装配，nif M的产物参与FeMoco的加工成熟，nif F和nif J的产物与固氮酶系的电子传递有关，nif LA是调控基因。根瘤菌的结瘤基因nod A,B,C 是细胞分裂和宿主根毛弯曲所必需的，核苷酸序列较保守，nod EF,nod G,nod H或nod LMN参与宿主的选择，与根毛弯曲的位置，细胞分裂的效率和持久性有关。固氮基因分为nif基因和fix基因两群，前者与克氏杆菌的固氮基因相似，后者的功能有待进一步研究。豆科植物的早期结瘤素基因与根瘤的早期形成有关，晚期结瘤素基因表达多种酶和一些功能不清的结瘤素。(六)生物固氮的基因工程1.使非豆科植物转变为固氮作物(1)将豆科植物的结瘤基因导入其它作物，使其能够感染固氮菌。(2)改变根瘤菌的遗传结构，使其能够感染其它作物。(3)将固氮基因导入非豆科植物。由于固氮酶复合体对氧的抑制作用十分敏感，消耗大量的ATP，这一领域还有不少问题要研究解决。(1)将固氮效率高的根瘤菌固氮基因族导入结瘤能力强的根瘤菌中。(2)将外源共生基因导入根瘤菌中，提高其结瘤能力或固氮能力。(3)培育抗药的根瘤菌。二.氨基酸的生物合成L-谷氨酸的生物合成L-谷氨酰胺的生物合成(一)谷氨酸族氨基酸的生物合成：L-谷氨酸，L-谷氨酰胺，L-脯氨酸 细菌谷氨酰胺合成酶的结构:(a)十二聚体由两个六聚体组成。(b)谷氨酰胺合成酶的分子结构。谷氨酰胺合成酶的共价修饰，12个单体可以被逐步腺苷酸化而失活。循环串联系统调控谷氨酰胺合成酶的共价修饰谷氨酰胺合成酶的反馈抑制别购调控L-脯氨酸的生物合成细菌合成鸟氨酸的途径氨基移换酶的作用机制氨甲酰磷酸合成酶，即NH3-依赖的线粒体CPS同工酶的作用机制。鸟氨酸经过尿素循环生成瓜氨酸和精氨酸蕈类和眼虫L-赖氨酸的生物合成途径高柠檬酸高柠檬酸顺顺-高乌头酸高乌头酸高异柠檬酸高异柠檬酸-酮己二酸酮己二酸-氨基己二酸氨基己二酸6-腺苷基腺苷基-氨基己酸氨基己酸-氨基己酸氨基己酸-半醛半醛酵母氨酸酵母氨酸(二)天冬氨酸族的生物合成：L-天冬氨酸，L-天冬酰胺，L-甲硫氨酸，L-苏氨酸 L-天冬氨酸的生物合成L-天冬酰胺的生物合成L-甲硫氨酸，L-苏氨酸和L-赖氨酸的生物合成途径胱硫醚胱硫醚琥珀酰二氨基庚二酸琥珀酰二氨基庚二酸琥珀酰琥珀酰-2-氨基氨基6酮庚二酸酮庚二酸六氢吡啶六氢吡啶-2，6-二羧酸二羧酸二氢吡啶二氢吡啶-二羧酸二羧酸消旋二氨消旋二氨基庚二酸基庚二酸二氨基二氨基庚二酸庚二酸由甲硫氨酸合成的S-腺苷甲硫氨酸(SAM)是多胺转移反应和多胺合成反应的甲基供体腐胺（丁二胺）腐胺（丁二胺）亚精胺亚精胺(三)丙酮酸族的生物合成：L-丙氨酸；L-缬氨酸、L-亮氨酸；L-缬氨酸、L-异亮氨酸的生物合成L-亮氨酸的生物合成(四)丝氨酸族的生物合成：L-丝氨酸、L-甘氨酸、L-半胱氨酸的生物合成及固硫作用 L-丝氨酸的生物合成异丙基苹果酸异丙基苹果酸-酮异己酸酮异己酸L-甘氨酸的生物合成L-半胱氨酸的生物合成硫的同化和产硫化合物的生物合成(五)苯丙氨酸、酪氨酸及色氨酸的生物合成 芳香族化合物由分枝酸转化而成对氨基苯甲酸邻氨基苯甲酸对羟基苯甲酸预苯酸质体醌木质素分支酸的生物合成 2-酮酮-3脱氧脱氧7-磷酸庚酮糖酸磷酸庚酮糖酸5-脱氧奎尼酸脱氧奎尼酸5-脱氧莽草酸脱氧莽草酸莽草酸莽草酸3-稀丙基莽草酸稀丙基莽草酸分支酸分支酸苯丙氨酸、酪氨酸及色氨酸的生物合成预苯酸预苯酸邻氨基苯甲酸邻氨基苯甲酸N-（5-磷酸核糖）磷酸核糖）-氨基苯甲酸氨基苯甲酸稀醇式稀醇式L-(O-羧基羧基苯氨酸）苯氨酸）-L-脱氧脱氧核酮糖核酮糖-5-磷酸磷酸吲哚吲哚-3-甘油磷酸甘油磷酸由苯丙氨酸生成酪氨酸的途径色氨酸合成酶是通道多酶复合体的一个典型的例子。组氨酸的生物合成5-磷酸核磷酸核糖糖-4-酰胺酰胺-5-氨基咪唑氨基咪唑核苷酸核苷酸N1-5-磷酸核酮糖亚氨甲基磷酸核酮糖亚氨甲基-5-氨基咪唑羧酰核苷酸氨基咪唑羧酰核苷酸N1-5-磷酸核酮糖亚氨甲基磷酸核酮糖亚氨甲基-5-氨基咪唑氨基咪唑-4-羧酰核苷酸羧酰核苷酸咪唑甘油磷酸咪唑甘油磷酸咪唑丙酮磷酸咪唑丙酮磷酸组氨醇磷酸组氨醇磷酸组氨醇组氨醇组氨酸组氨酸N1-5-磷酸磷酸核糖核糖-ATPN1-5-磷酸核磷酸核糖糖-AMP三、氨基酸生物合成的调节(一)通过终端产物对氨基酸生物合成的抑制 (二)通过酶生成量的改变调节氨基酸的生物合成(参阅基因表达的调控)四、氨基酸转化为其他氨基酸及其他代谢物(一)一氧化氮的形成(二)谷胱甘肽(glutathion)的合成(三)肌酸(creatine)的生物合成胍基乙酸胍基乙酸(四)卟啉，血红素(Heme)的生物合成-氨基氨基-酮戊酸酮戊酸-aminolevulinatesynthase(maincontrol target forheme biosynthesis)胆色素原胆色素原原卟啉原卟啉-氨基氨基-酮基己二酸酮基己二酸-氨基氨基-酮基己二酸酮基己二酸-氨基氨基-酮戊酸酮戊酸谷氨酸半醛谷氨酸半醛-氨基氨基-酮戊酸酮戊酸胆色素原胆色素原前尿卟啉原前尿卟啉原尿卟啉原尿卟啉原粪卟粪卟啉原啉原原卟啉原原卟啉原原卟啉原卟啉胆绿素胆绿素胆红素胆红素*胆红素二葡糖苷酸胆红素二葡糖苷酸尿胆素原尿胆素原粪胆色素粪胆色素尿胆素尿胆素*重要的抗氧化剂重要的抗氧化剂(五)短杆菌肽S(gramicidinS)The plant growth hormone,indole-3-acetate,is derived from Trp.肉桂酸肉桂酸Many neurotransmitters are derived from amino acids基本要求1.熟悉生物固氮的基本过程（教材第32章）。2.熟悉氨基酸生物合成的基本过程。3.熟悉氨基酸生物合成的调节。4.熟悉氨基酸转化为其他重要代谢物的过程。