氨基酸及其重要衍生物的生物合成.ppt

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1、 氨基酸及其重要衍生物氨基酸及其重要衍生物 的生物合成的生物合成第一节第一节 氨基酸的生物合成氨基酸的生物合成一、必需氨基酸的概念一、必需氨基酸的概念 凡是机体不能自己合成，必需来自外界的氨凡是机体不能自己合成，必需来自外界的氨基酸，称为必需氨基酸。基酸，称为必需氨基酸。人的必需氨基酸：人的必需氨基酸：IleIle、MetMet、ValVal、LeuLeu、Trp Trp、PhePhe、Thr Thr、Lys Lys、(HisHis、Arg Arg)q 植物能合成植物能合成2020种氨基酸。种氨基酸。q 人和动物只能直接合成部分氨基酸。人和动物只能直接合成部分氨基酸。q 微生物有差异微生物有差

2、异二、二、氮源氮源1 1、生物固氮（微生物）、生物固氮（微生物）a.a.与豆科植物共生的根瘤菌与豆科植物共生的根瘤菌 b.b.自养固氮菌、自养固氮菌、蓝藻蓝藻 在固氮酶系作用下，将空气中的在固氮酶系作用下，将空气中的N N2 2固定，产生固定，产生NHNH3 32 2、硝酸盐和亚硝酸盐、硝酸盐和亚硝酸盐(植物、微生物植物、微生物)3 3、各种脱氨基作用产生的、各种脱氨基作用产生的NHNH3 3（所有生物）（所有生物）v 氨的固定方式：氨的固定方式：（1）通过氨甲酰磷酸合成酶）通过氨甲酰磷酸合成酶氨甲酰磷酸合成酶氨甲酰磷酸合成酶谷氨酸谷氨酸脱氢酶脱氢酶+NAD(P)H+NH3CH2-COOHC=

3、O-CH2COOH-CH2-COOHCHNH2-CH2COOH-+NAD(P)+H2O（2）通过谷氨酸脱氢酶）通过谷氨酸脱氢酶（3）通过谷氨酰胺合成酶）通过谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺谷氨酰胺 合成酶合成酶+CH2-COOHCHNH2-CH2C=O-+ADP+Pi+H+NH4+ATPCH2-COOHCHNH2-CH2COOH-NH2三、碳源三、碳源直接碳源是相应的-酮酸。主要来源：糖酵解、TCA、磷酸已糖支路。谷氨酸族谷氨酸族天冬氨天冬氨酸族酸族丙丙氨氨酸酸族族丝丝氨氨酸酸族族His和和芳香芳香族族四、二十种氨基酸的生物合成概况四、二十种氨基酸的生物合成概况五、氨基酸分族的生物合成情况五、氨基酸分族

4、的生物合成情况1 1 1 1.谷氨酸族谷氨酸族-酮戊二酸酮戊二酸Glu、Gln、Pro、ArgGluGlu的合成的合成 由由-酮戊二酸与游离氨，经酮戊二酸与游离氨，经L-L-GluGlu脱氢酸催化。脱氢酸催化。对于植物和微生物，氨的来源是对于植物和微生物，氨的来源是GlnGln的酰胺基。的酰胺基。NH3+-酮戊二酸酮戊二酸Glu脱氢酶脱氢酶NADPHGlu+H2OGln+-酮戊二酸酮戊二酸Glu合酶合酶NADPH2GluGlu+NHGlu+NH4 4+ATP+ATP谷胺酰胺合成酶谷胺酰胺合成酶谷胺酰胺合成酶谷胺酰胺合成酶Gln+ADP+Pi+HGln+ADP+Pi+H+GlnGln合合成成酶酶

5、是是催催化化氨氨转转变变为为有有机机含含氮氮物物的的主主要要酶酶，活活性性受受9 9种种含含氮氮物物反反馈馈调调控控：氨氨基基Glc-6-PGlc-6-P、TrpTrp、AlaAla、GlyGly、SerSer、HisHis和和CTPCTP、AMPAMP、氨氨甲甲酰酰磷磷酸酸。除除GlyGly、AlaAla。GlnGln的合成的合成由由-酮戊二酸形成酮戊二酸形成GluGlu，由，由GluGlu可以进一步形成可以进一步形成GlnGlnProPro的合成（的合成（GluGlu环化而成）环化而成）ArgArg合成合成LysLys合成合成谷草转氨酶谷草转氨酶草酰乙酸草酰乙酸+GluAsp+-酮戊二酸酮

6、戊二酸天冬氨酸天冬氨酸Asn合成酶合成酶Asp+NH4+ATPAsn+AMP+PPi(细菌细菌)Asn合成合成Asn合成酶合成酶Asp+Gln+ATPAsn+Glu+AMP+PPiMg2+（哺乳动物）（哺乳动物）2.2.天冬氨酸族天冬氨酸族草酰乙酸草酰乙酸AspAsp、AsnAsn、LysLys、ThrThr、IleIle、MetMetThrThr合成合成 LysLys、MetMet、ThrThr合合成成中中，有有一一段段共共同同途途径径，即生成即生成Asp-Asp-半醛半醛，是一个分枝点化合物。是一个分枝点化合物。IleIle合成合成 IleIle的合成途径与的合成途径与ValVal极为相似

7、。极为相似。6 6个个C C中中4 4个个来来自自AspAsp（Asp Asp ThrThr），2 2个个来来自丙酮酸，所以也可以归入丙酮酸衍生型。自丙酮酸，所以也可以归入丙酮酸衍生型。MetMet合成合成LysLys3.3.丙氨酸族丙氨酸族丙酮酸丙酮酸 Ala Ala、ValVal、LeuLeu谷氨酸谷氨酸 +丙酮酸丙酮酸-酮戊二酸酮戊二酸 +丙氨酸丙氨酸谷丙转氨酶谷丙转氨酶ValLeu4.4.丝氨酸族丝氨酸族 甘油酸甘油酸-3-3-磷酸磷酸 Ser Ser、GlyGly、CysCysSerGlyCys5.5.组氨酸和芳香氨基酸族组氨酸和芳香氨基酸族 磷酸核糖磷酸核糖 His His 磷酸赤

8、藓糖磷酸赤藓糖+PEP Phe+PEP Phe、TyrTyr、TrpTrp第二节、第二节、氨基酸生物合成的调节氨基酸生物合成的调节最有效的调节是通过合成过程的终端产物，最有效的调节是通过合成过程的终端产物，反馈抑制反应系列中第一个酶的活性，即反馈抑制反应系列中第一个酶的活性，即通过别构效应调节第一个酶的活性通过别构效应调节第一个酶的活性一、一、通过终端产物对氨基酸合成的反馈抑制通过终端产物对氨基酸合成的反馈抑制1、简单的终端产物反馈抑制、简单的终端产物反馈抑制ABCDE-如由如由Thr合成合成Ile(反馈抑制苏氨酸脱氨酶）反馈抑制苏氨酸脱氨酶）2、不同终端产物对共同合成途径的协同抑制、不同终端

9、产物对共同合成途径的协同抑制ABCD-EFGH-如由如由Glu合成合成Gln第一步反应的酶第一步反应的酶-Gln合成酶合成酶3、不同分枝产物对多个同工酶的抑制、不同分枝产物对多个同工酶的抑制ABCD-EFGH-如由赤藓糖如由赤藓糖-4-磷酸和磷酸和PEP合成三种芳香族氨基酸合成三种芳香族氨基酸4、顺序反馈抑制、顺序反馈抑制终端产物E和H，只分别抑制分道后自己的分支途径中第一个酶的活性。ABCD-EFGH-fea二、二、通过酶量调节通过酶量调节阻遏酶阻遏酶同工酶同工酶第三节第三节几种重要的几种重要的氨基酸衍生物的生物合成氨基酸衍生物的生物合成（1）氧化氮氧化氮:由由Arg在在NOS催化下合成催化下合成（2）谷光甘肽：谷光甘肽：Glu+Cysg gGlu-Cysg gGlu-Cys+Glyg gGlu-Cys+Gly（3）肌酸肌酸:Gly+Arg胍基乙酸胍基乙酸胍基乙酸胍基乙酸+SAM肌酸肌酸（4）卟啉卟啉血红素、细胞色素、叶绿素。卟啉由血红素、细胞色素、叶绿素。卟啉由Gly和琥珀酰和琥珀酰CoA合成合成（4）D-氨基酸：氨基酸：由由L-氨基酸通过消旋酶作用形成。氨基酸通过消旋酶作用形成。