大学课程生物化学第27章2-氨基酸的合成与固氮ppt课件.ppt

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1、第27章 氨基酸的生物合成和生物固氮 自然界的氮素循环自然界的氮素循环硝酸盐硝酸盐亚硝酸亚硝酸NH3生物固氮生物固氮工业固氮工业固氮固氮生物固氮生物动植物动植物硝酸盐还原硝酸盐还原大气固氮大气固氮大气氮素大气氮素岩浆源的岩浆源的固定氮固定氮火成岩火成岩反硝化作用反硝化作用氧化亚氮氧化亚氮蛋白质蛋白质入地下水入地下水动植物废物动植物废物死的有机体死的有机体生物固氮生物固氮作用：生物固氮作用：某些某些 微生物和藻类微生物和藻类通过其体内固氮酶系的作用将分通过其体内固氮酶系的作用将分子氮转变为氨的作用。子氮转变为氨的作用。植物植物一般能利用一般能利用NH4+或硝酸化物（或硝酸化物（NO2-、NO3-

2、）作为所需氮源，但不能利用空气中的氮气。作为所需氮源，但不能利用空气中的氮气。蓝细菌根瘤菌根瘤菌生物固氮机制固氮酶固氮酶Fe-蛋白蛋白，供给强还原力的电子；，供给强还原力的电子；MoFe-蛋白：蛋白：用强还原力电子使用强还原力电子使N2还原成还原成NH3。N2+8H+8e-+16ATP 2NH3+H2+16ADP+16Pi生物生物固固N的化学本质的化学本质2NH2NH3 33H3H2 26e6e-N N2 2+12ATP+12H12ATP+12H2 2OO12ADP+12Pi12ADP+12Pi固氮酶固氮酶固氮酶固氮酶（厌氧环境）（厌氧环境）（厌氧环境）（厌氧环境）N2还原剂还原剂铁蛋白铁蛋白

3、钼铁蛋白钼铁蛋白NADPHNADPH生物固氮的作用机理生物固氮的作用机理e e-e e-e e-e e-固 N 酶 ATP酶酶活活性性：能能催催化化ATP分分解解，从从中中获获取取能量推动电子向还原底物上转移。能量推动电子向还原底物上转移。（2）作用机理：作用机理：（3）特点：特点：是一种多功能酶是一种多功能酶N2还原剂还原剂铁蛋白铁蛋白钼铁蛋白钼铁蛋白 氧化还原酶：不仅能催化氧化还原酶：不仅能催化N2还原，还可还原，还可催化催化N2O化合物等还原。化合物等还原。（1）结构组成结构组成二聚体、含二聚体、含Fe和和S 形成形成Fe4S4簇簇 四聚体（四聚体（2 22 2）含含Mo、Fe和和S硝酸

4、还原作用硝酸还原作用（2）硝酸还原酶硝酸还原酶(3)亚硝酸还原酶亚硝酸还原酶（1）硝酸还原作用的化学本质硝酸还原作用的化学本质NH+4NO-32e-6e-硝酸还原酶硝酸还原酶亚硝酸还原酶亚硝酸还原酶NO-2硝酸还原酶硝酸还原酶a、铁氧还蛋白、铁氧还蛋白硝酸还原酶硝酸还原酶b、NAD(P)H-硝酸还原酶硝酸还原酶H2ONO-3+2Fd还原态还原态+2H+NO-2+2Fd氧化态氧化态+NAD(P)H+H+NO-2+NAD(P)+H2ONO3-亚硝酸还原酶2H2Oa a、铁氧还蛋白、铁氧还蛋白亚硝酸还原酶亚硝酸还原酶NO-2+6Fd还原态还原态+8H+NH+4+6Fd氧化态氧化态+2H2Ob b、N

5、AD(P)HNAD(P)H亚硝酸还原酶亚硝酸还原酶NO-2+3NAD(P)H+NH+4+3NAD(P)+5H+NH3进入有机物的途径 NH4+Glu 谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶-酮戊二酸酮戊二酸+NH4+Glu+H2O需要需要NADPH或或NADH王镜岩王镜岩P342 Glu Gln 谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺合成酶Glu+NH3+ATP Gln+ADP+Pi+H+生成氨甲酰磷酸生成氨甲酰磷酸参与尿素循环和嘧啶合成参与尿素循环和嘧啶合成氨甲酰磷酸合成酶氨甲酰磷酸合成酶I 转氨基作用在转氨酶的催化下，将某一氨基酸的在转氨酶的催化下，将某一氨基酸的-氨基转移到氨基转移到另一种另一种-酮酸的酮基上，生成相

6、应的酮酸的酮基上，生成相应的-酮酸和另一酮酸和另一种氨基酸的作用。种氨基酸的作用。必需氨基酸的概念Thr、Val、Leu、Ile、Met、Lys、Phe、Trp(His、Arg)凡是机体不能自己合成，必需来自外界的氨基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。酸，称为必需氨基酸。*人的必需氨基酸：二十种氨基酸的生物合成概况谷氨酸族谷氨酸族天冬氨天冬氨酸族酸族丙氨丙氨酸族酸族丝氨丝氨酸族酸族His 和和芳香族芳香族氨基酸生物合成的分族情况氨基酸生物合成的分族情况（1 1）丙氨酸族丙氨酸族 丙酮酸丙酮酸 Ala、Val、Leu（2 2）丝氨酸族丝氨酸族 甘油酸甘油酸-3-磷酸磷酸

7、 Ser、Gly、Cys（3 3）谷氨酸族谷氨酸族 -酮戊二酸酮戊二酸 Glu、Gln、Pro、Arg（4 4）天冬氨酸族天冬氨酸族 草酰乙酸草酰乙酸 Asp、Asn、Lys、Thr、Ile、Met（5 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 磷酸赤藓糖磷酸赤藓糖+PEP Phe、Tyr、Trp谷胱甘肽的合成谷胱甘肽是一种含-酰胺键和巯基的三肽，由谷氨酸、半胱氨酸及甘氨酸组成。存在于几乎身体的每一个细胞。谷胱甘肽能帮助保持正常的免疫系统的功能，并具有抗氧化作用和整合解毒作用，半胱氨酸上的巯基为其活性基团（故常简写为G-SH），易与某些药物（如扑热息痛）、毒素（如

8、自由基、碘乙酸、芥子气，铅、汞、砷等重金属）等结合，而具有整合解毒作用。肌酸的合成 在人体内，肌酸主要在肝肝中利用三个不同氨基酸合成，这三个氨基酸包括精氨酸、甘氨酸和蛋氨蛋氨酸酸。合成后95%的肌酸被贮存于骨骼肌中，剩下的存在与大脑、心脏心脏和睾丸中。作用：作用：肌酸能够与磷酸肌酸磷酸肌酸相互转化，因此可以作为作用于很多无脊椎动物体内的基于精氨酸和磷酸精氨酸磷酸精氨酸的一个系统的一部分。由于这个能量运输器的存在，使得ATP与ADP的比例保持在一个很高的水平。这样就既保证了ATP中的自由能在一个很高的水平，又使得腺苷的流失最小化，而腺苷流失可能会导致细胞功能紊乱。这样一个高能的磷酸缓冲溶液也被叫

9、做磷酸原磷酸原。肌酸的合成肌酸的合成甘氨酸甘氨酸精氨酸精氨酸肌酸肌酸转甲基酶转甲基酶SAM SAH 胍乙酸胍乙酸鸟氨酸鸟氨酸 转脒基酶转脒基酶 肌酸酐的合成肌酸酐的合成肌酸肌酸肌酸激酶肌酸激酶(CK)ATP ADP磷酸肌酸磷酸肌酸PO3H2H2O+PiH2O肌酸酐肌酸酐氨基酸生物合成的调节(1)(1)通过终端产物对氨基酸通过终端产物对氨基酸 生物合成的抑制生物合成的抑制(2)(2)通过酶生成量的改变调节通过酶生成量的改变调节 氨基酸的生物合成氨基酸的生物合成氨基酸合成的反馈调控氨基酸合成的反馈调控反硝化作用反硝化作用氧化亚氮氧化亚氮氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸分支酸分支酸脱氧庚酮糖酸脱氧庚酮糖酸-7-

10、磷酸磷酸天冬氨酸天冬氨酸天冬氨酰磷酸天冬氨酰磷酸赤藓糖赤藓糖-4-磷酸磷酸脱氢奎尼酸脱氢奎尼酸莽草酸莽草酸谷氨酸谷氨酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸+预苯酸预苯酸TryPheTrpIleTrpHisCTPAMPGlnLysMetThr酮丁酸酮丁酸GlyAla谷氨酰胺合酶谷氨酰胺合酶天冬氨酰半醛天冬氨酰半醛高丝氨酸高丝氨酸氨基苯甲酸氨基苯甲酸氨基酸代谢概况氨基酸代谢概况食物蛋白质食物蛋白质氨基酸氨基酸特殊途径特殊途径-酮酸酮酸糖及其代谢糖及其代谢中间产物中间产物脂肪及其代谢脂肪及其代谢中间产物中间产物TCATCA鸟氨酸鸟氨酸鸟氨酸鸟氨酸循环循环循环循环NHNH4 4+NHNH4 4+NHNH3 3COCO2 2HH2 2OO体蛋白体蛋白尿素尿素尿酸尿酸激素激素卟啉卟啉尼克酰氨尼克酰氨衍生物衍生物肌酸胺肌酸胺嘧啶嘧啶嘌呤嘌呤生物固氮生物固氮生物固氮生物固氮硝酸还原硝酸还原硝酸还原硝酸还原（次生物质代谢）（次生物质代谢）（次生物质代谢）（次生物质代谢）COCO2 2胺胺