氨基酸及其重要衍生物的生物合成

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節(jié)第一節(jié) 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 凡是機(jī)體不能自己合成，必需來(lái)自外界的氨凡是機(jī)體不能自己合成，必需來(lái)自外界的氨基酸，稱為必需氨基酸?；幔Q為必需氨基酸。人的必需氨基酸：人的必需氨基酸：IleIle、MetMet、ValVal、LeuLeu、 TrpTrp、 PhePhe、 ThrThr、 LysLys、 ( (HisHis、 ArgArg) )q 植物能合成植物能合成2020種氨基酸。種氨基酸。q 人和動(dòng)物只能直接合成部分氨基酸。人和動(dòng)物只能直接合成部分氨基酸。q 微生物有差

2、異微生物有差異二、二、 氮源氮源1 1、生物固氮（微生物）、生物固氮（微生物） a.a.與豆科植物共生的根瘤菌與豆科植物共生的根瘤菌 b.b.自養(yǎng)固氮菌、自養(yǎng)固氮菌、 藍(lán)藻藍(lán)藻 在固氮酶系作用下，將空氣中的在固氮酶系作用下，將空氣中的N N2 2固定，產(chǎn)生固定，產(chǎn)生NHNH3 32 2、硝酸鹽和亞硝酸鹽、硝酸鹽和亞硝酸鹽 ( (植物、微生物植物、微生物) )3 3、各種脫氨基作用產(chǎn)生的、各種脫氨基作用產(chǎn)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）通過(guò)氨甲酰磷酸合成酶）通過(guò)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脫氫酶脫氫酶+NAD(P)

3、H+NH3CH2-COOHC=O-CH2COOH- -CH2-COOHCHNH2-CH2COOH- -+NAD(P)+H2O（2）通過(guò)谷氨酸脫氫酶）通過(guò)谷氨酸脫氫酶（3）通過(guò)谷氨酰胺合成）通過(guò)谷氨酰胺合成酶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、碳源直接碳源是相應(yīng)的-酮酸。主要來(lái)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絲絲氨氨酸酸族族His 和和芳香芳香族族四、二十種氨基酸的生物合成概況四、二十種氨基酸的生物合

4、成概況五、氨基酸分族的生物合成情況五、氨基酸分族的生物合成情況. . 谷氨酸族谷氨酸族GluGlu的合成的合成 由由-酮戊二酸與游離氨，經(jīng)酮戊二酸與游離氨，經(jīng)L-GluL-Glu脫氫酸催化。脫氫酸催化。對(duì)于植物和微生物，氨的來(lái)源是對(duì)于植物和微生物，氨的來(lái)源是GlnGln的酰胺基。的酰胺基。 NH3 + -酮戊二酸酮戊二酸Glu脫氫酶脫氫酶NADPHGlu + H2OGln + -酮戊二酸酮戊二酸Glu合酶合酶NADPH2 Glu 谷草轉(zhuǎn)氨酶谷草轉(zhuǎn)氨酶草酰乙酸草酰乙酸 +GluAsp +-酮戊二酸酮戊二酸天冬氨酸天冬氨酸 Asn合成酶合成酶Asp+ NH4+ +ATPAsn+AMP+ PPi(細(xì)

5、菌細(xì)菌)Asn合成合成Asn合成酶合成酶Asp +Gln +ATPAsn+Glu+AMP+PPiMg2+（哺乳動(dòng)物）（哺乳動(dòng)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、MetMet ThrThr合成合成 LysLys、MetMet、ThrThr合成中，有一段共同途徑，即合成中，有一段共同途徑，即生成生成Asp-Asp-半醛半醛，是一個(gè)分枝點(diǎn)化合物。是一個(gè)分枝點(diǎn)化合物。 IleIle合成合成 IleIle的合成途徑與的合成途徑與ValVal極為相似。極為相似。 6 6個(gè)個(gè)C C中中4 4個(gè)來(lái)自個(gè)來(lái)自AspAsp（Asp T

6、hrAsp Thr），），2 2個(gè)來(lái)個(gè)來(lái)自丙酮酸，所以也可以歸入丙酮酸衍生型。自丙酮酸，所以也可以歸入丙酮酸衍生型。 MetMet合成合成LysLys3.3.丙氨酸族丙氨酸族丙酮酸丙酮酸 AlaAla、ValVal、LeuLeu谷氨酸谷氨酸 + + 丙酮酸丙酮酸-酮戊二酸酮戊二酸 + + 丙氨酸丙氨酸谷丙轉(zhuǎn)氨酶谷丙轉(zhuǎn)氨酶ValLeu4. 4. 絲氨酸族絲氨酸族 甘油酸甘油酸-3-3-磷酸磷酸 SerSer、GlyGly、CysCysSerGlyCys5. 5. 組氨酸和芳香氨基酸族組氨酸和芳香氨基酸族 磷酸核糖磷酸核糖 HisHis 磷酸赤蘚糖磷酸赤蘚糖+PEP Phe+PEP Phe、Tyr

7、Tyr、TrpTrp第二節(jié)、第二節(jié)、氨基酸生物合成的調(diào)節(jié)氨基酸生物合成的調(diào)節(jié)最有效的調(diào)節(jié)是通過(guò)合成過(guò)程的終端產(chǎn)物，最有效的調(diào)節(jié)是通過(guò)合成過(guò)程的終端產(chǎn)物，反饋抑制反應(yīng)系列中第一個(gè)酶的活性，即反饋抑制反應(yīng)系列中第一個(gè)酶的活性，即通過(guò)別構(gòu)效應(yīng)調(diào)節(jié)第一個(gè)酶的活性通過(guò)別構(gòu)效應(yīng)調(diào)節(jié)第一個(gè)酶的活性一、一、通過(guò)終端產(chǎn)物對(duì)氨基酸合成的反饋抑制通過(guò)終端產(chǎn)物對(duì)氨基酸合成的反饋抑制1、簡(jiǎn)單的終端產(chǎn)物反饋抑制、簡(jiǎn)單的終端產(chǎn)物反饋抑制A B C D E-如由如由Thr合成合成Ile(反饋抑制蘇氨酸脫氨酶）反饋抑制蘇氨酸脫氨酶）2、不同終端產(chǎn)物對(duì)共同合成途徑的協(xié)同抑制、不同終端產(chǎn)物對(duì)共同合成途徑的協(xié)同抑制A B C D-E

8、F G H-如由如由Glu合成合成Gln第一步反應(yīng)的酶第一步反應(yīng)的酶-Gln合成酶合成酶3、不同分枝產(chǎn)物對(duì)多個(gè)同工酶的抑制、不同分枝產(chǎn)物對(duì)多個(gè)同工酶的抑制A B C D-EF G H-如由赤蘚糖如由赤蘚糖-4-磷酸和磷酸和PEP合成三種芳香族氨基酸合成三種芳香族氨基酸4、順序反饋抑制、順序反饋抑制終端產(chǎn)物E和H，只分別抑制分道后自己的分支途徑中第一個(gè)酶的活性。A B C D-EF G H-fea二、二、 通過(guò)酶量調(diào)節(jié)通過(guò)酶量調(diào)節(jié)阻遏酶阻遏酶同工酶同工酶第三節(jié)第三節(jié) 幾種重要的幾種重要的 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-Cys g gGlu-Cys+Gly g gGlu-Cys+Gly （3） 肌酸肌酸: Gly+Arg 胍