氨基酸及其重要衍生物的生物合成課件

氨基酸及其重要衍生物的生物合成氨基酸及其重要衍生物1第一節(jié)氨基酸的生物合成一、必需氨基酸的概念

凡是機(jī)體不能自己合成，必需來自外界的氨基酸，稱為必需氨基酸。

人的必需氨基酸：Ile、Met、Val、Leu、Trp、Phe、Thr、Lys、(His、Arg)

植物能合成20種氨基酸。人和動物只能直接合成部分氨基酸。微生物有差異第一節(jié)氨基酸的生物合成一、必需氨基酸的概念2二、

氮源1、生物固氮（微生物）a.與豆科植物共生的根瘤菌b.自養(yǎng)固氮菌、藍(lán)藻在固氮酶系作用下，將空氣中的N2固定，產(chǎn)生NH32、硝酸鹽和亞硝酸鹽(植物、微生物)3、各種脫氨基作用產(chǎn)生的NH3（所有生物）

二、

氮源3氨的固定方式：（1）通過氨甲酰磷酸合成酶氨甲酰磷酸合成酶谷氨酸脫氫酶+NAD(P)H+NH3CH2-COOHC=O-CH2COOH--CH2-COOHCHNH2-CH2COOH--+NAD(P)++H2O（2）通過谷氨酸脫氫酶氨的固定方式：（1）通過氨甲酰磷酸合成酶氨甲酰磷酸合成酶谷4（3）通過谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺合成酶+CH2-COOHCHNH2-CH2C=O--+ADP+Pi+H++NH4+

ATPCH2-COOHCHNH2-CH2COOH--NH2三、碳源直接碳源是相應(yīng)的α-酮酸。主要來源：糖酵解、TCA、磷酸已糖支路。（3）通過谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺+CH2-COOHCHNH25谷氨酸族天冬氨酸族丙氨酸族絲氨酸族His和芳香族四、二十種氨基酸的生物合成概況谷氨酸族天冬氨酸族丙氨酸族絲氨酸族His和芳香族四、二十種6五、氨基酸分族的生物合成情況1.谷氨酸族

-酮戊二酸

Glu、Gln、Pro、ArgGlu的合成由α-酮戊二酸與游離氨，經(jīng)L-Glu脫氫酸催化。對于植物和微生物，氨的來源是Gln的酰胺基。

NH3+α-酮戊二酸Glu脫氫酶／NADPHGlu+H2OGln+α-酮戊二酸Glu合酶／NADPH2Glu

五、氨基酸分族的生物合成情況1.谷氨酸族Glu的合成NH37Glu+NH4++ATP谷胺酰胺合成酶Gln+ADP+Pi+H+Gln合成酶是催化氨轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)含氮物的主要酶，活性受9種含氮物反饋調(diào)控：氨基Glc-6-P、Trp、Ala、Gly、Ser、His和CTP、AMP、氨甲酰磷酸。除Gly、Ala。Gln的合成由α-酮戊二酸形成Glu，由Glu可以進(jìn)一步形成GlnPro的合成（Glu環(huán)化而成）

Arg合成Lys合成Glu+NH4++ATP谷胺酰胺合成酶Gln+ADP+8谷草轉(zhuǎn)氨酶草酰乙酸+GluAsp+α-酮戊二酸天冬氨酸

Asn合成酶Asp+NH4++ATPAsn+AMP+PPi(細(xì)菌)Asn合成Asn合成酶Asp+Gln+ATPAsn+Glu+AMP+PPiMg2+（哺乳動物）2.天冬氨酸族草酰乙酸→Asp、Asn、Lys、Thr、Ile、Met谷草轉(zhuǎn)氨酶草酰乙酸+GluAsp+α-酮戊二酸天冬氨酸9

Thr合成

Lys、Met、Thr合成中，有一段共同途徑，即生成Asp-β-半醛，是一個分枝點(diǎn)化合物。Ile合成

Ile的合成途徑與Val極為相似。6個C中4個來自Asp（Asp→Thr），2個來自丙酮酸，所以也可以歸入丙酮酸衍生型。Met合成Lys

Thr合成103.丙氨酸族丙酮酸Ala、Val、Leu谷氨酸+丙酮酸α-酮戊二酸+丙氨酸谷丙轉(zhuǎn)氨酶ValLeu3.丙氨酸族谷氨酸+丙酮酸α-酮戊二酸+丙氨酸谷114.絲氨酸族

甘油酸-3-磷酸Ser、Gly、CysSerGlyCys5.組氨酸和芳香氨基酸族

磷酸核糖His磷酸赤蘚糖+PEPPhe、Tyr、Trp4.絲氨酸族Ser5.組氨酸和芳香氨基酸族12第二節(jié)、氨基酸生物合成的調(diào)節(jié)

最有效的調(diào)節(jié)是通過合成過程的終端產(chǎn)物，反饋抑制反應(yīng)系列中第一個酶的活性，即通過別構(gòu)效應(yīng)調(diào)節(jié)第一個酶的活性第二節(jié)、氨基酸生物合成的調(diào)節(jié)

最有效的調(diào)節(jié)是通過合成過程的終13一、通過終端產(chǎn)物對氨基酸合成的反饋抑制1、簡單的終端產(chǎn)物反饋抑制ABCDE-如由Thr合成Ile(反饋抑制蘇氨酸脫氨酶）一、通過終端產(chǎn)物對氨基酸合成的反饋抑制1、簡單的終端產(chǎn)物反饋142、不同終端產(chǎn)物對共同合成途徑的協(xié)同抑制ABCD-EFGH---如由Glu合成Gln第一步反應(yīng)的酶-Gln合成酶2、不同終端產(chǎn)物對共同合成途徑的協(xié)同抑制A153、不同分枝產(chǎn)物對多個同工酶的抑制ABCD-EFGH---如由赤蘚糖-4-磷酸和PEP合成三種芳香族氨基酸3、不同分枝產(chǎn)物對多個同工酶的抑制AB164、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酶的活性。

ABCD-EFGH-fea4、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17二、通過酶量調(diào)節(jié)阻遏酶同工酶二、通過酶量調(diào)節(jié)阻遏酶18第三節(jié)

幾種重要的

氨基酸衍生物的生物合成（1）氧化氮:由Arg在NOS催化下合成（2）

谷光甘肽：Glu+Cys→gGlu-Cys

gGlu-Cys+Gly→gGlu-Cys+Gly

（3）

肌酸:

Gly+Arg→胍基乙酸胍基乙酸+SAM→肌酸（4）

卟啉

血紅素、細(xì)胞色素、葉綠素。卟啉由Gly和琥珀酰CoA合成（4）

D-氨基酸：由L-氨基酸通過消旋酶作用形成。第三節(jié)

幾種重要的氨基酸衍生物的生物合成19

氨基酸及其重要衍生物的生物合成氨基酸及其重要衍生物20第一節(jié)氨基酸的生物合成一、必需氨基酸的概念

凡是機(jī)體不能自己合成，必需來自外界的氨基酸，稱為必需氨基酸。

人的必需氨基酸：Ile、Met、Val、Leu、Trp、Phe、Thr、Lys、(His、Arg)

植物能合成20種氨基酸。人和動物只能直接合成部分氨基酸。微生物有差異第一節(jié)氨基酸的生物合成一、必需氨基酸的概念21二、

氮源1、生物固氮（微生物）a.與豆科植物共生的根瘤菌b.自養(yǎng)固氮菌、藍(lán)藻在固氮酶系作用下，將空氣中的N2固定，產(chǎn)生NH32、硝酸鹽和亞硝酸鹽(植物、微生物)3、各種脫氨基作用產(chǎn)生的NH3（所有生物）

二、

氮源22氨的固定方式：（1）通過氨甲酰磷酸合成酶氨甲酰磷酸合成酶谷氨酸脫氫酶+NAD(P)H+NH3CH2-COOHC=O-CH2COOH--CH2-COOHCHNH2-CH2COOH--+NAD(P)++H2O（2）通過谷氨酸脫氫酶氨的固定方式：（1）通過氨甲酰磷酸合成酶氨甲酰磷酸合成酶谷23（3）通過谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺合成酶+CH2-COOHCHNH2-CH2C=O--+ADP+Pi+H++NH4+

ATPCH2-COOHCHNH2-CH2COOH--NH2三、碳源直接碳源是相應(yīng)的α-酮酸。主要來源：糖酵解、TCA、磷酸已糖支路。（3）通過谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺+CH2-COOHCHNH224谷氨酸族天冬氨酸族丙氨酸族絲氨酸族His和芳香族四、二十種氨基酸的生物合成概況谷氨酸族天冬氨酸族丙氨酸族絲氨酸族His和芳香族四、二十種25五、氨基酸分族的生物合成情況1.谷氨酸族

-酮戊二酸

Glu、Gln、Pro、ArgGlu的合成由α-酮戊二酸與游離氨，經(jīng)L-Glu脫氫酸催化。對于植物和微生物，氨的來源是Gln的酰胺基。

NH3+α-酮戊二酸Glu脫氫酶／NADPHGlu+H2OGln+α-酮戊二酸Glu合酶／NADPH2Glu

五、氨基酸分族的生物合成情況1.谷氨酸族Glu的合成NH326Glu+NH4++ATP谷胺酰胺合成酶Gln+ADP+Pi+H+Gln合成酶是催化氨轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)含氮物的主要酶，活性受9種含氮物反饋調(diào)控：氨基Glc-6-P、Trp、Ala、Gly、Ser、His和CTP、AMP、氨甲酰磷酸。除Gly、Ala。Gln的合成由α-酮戊二酸形成Glu，由Glu可以進(jìn)一步形成GlnPro的合成（Glu環(huán)化而成）

Arg合成Lys合成Glu+NH4++ATP谷胺酰胺合成酶Gln+ADP+27谷草轉(zhuǎn)氨酶草酰乙酸+GluAsp+α-酮戊二酸天冬氨酸

Asn合成酶Asp+NH4++ATPAsn+AMP+PPi(細(xì)菌)Asn合成Asn合成酶Asp+Gln+ATPAsn+Glu+AMP+PPiMg2+（哺乳動物）2.天冬氨酸族草酰乙酸→Asp、Asn、Lys、Thr、Ile、Met谷草轉(zhuǎn)氨酶草酰乙酸+GluAsp+α-酮戊二酸天冬氨酸28

Thr合成

Lys、Met、Thr合成中，有一段共同途徑，即生成Asp-β-半醛，是一個分枝點(diǎn)化合物。Ile合成

Ile的合成途徑與Val極為相似。6個C中4個來自Asp（Asp→Thr），2個來自丙酮酸，所以也可以歸入丙酮酸衍生型。Met合成Lys

Thr合成293.丙氨酸族丙酮酸Ala、Val、Leu谷氨酸+丙酮酸α-酮戊二酸+丙氨酸谷丙轉(zhuǎn)氨酶ValLeu3.丙氨酸族谷氨酸+丙酮酸α-酮戊二酸+丙氨酸谷304.絲氨酸族

甘油酸-3-磷酸Ser、Gly、CysSerGlyCys5.組氨酸和芳香氨基酸族

磷酸核糖His磷酸赤蘚糖+PEPPhe、Tyr、Trp4.絲氨酸族Ser5.組氨酸和芳香氨基酸族31第二節(jié)、氨基酸生物合成的調(diào)節(jié)

最有效的調(diào)節(jié)是通過合成過程的終端產(chǎn)物，反饋抑制反應(yīng)系列中第一個酶的活性，即通過別構(gòu)效應(yīng)調(diào)節(jié)第一個酶的活性第二節(jié)、氨基酸生物合成的調(diào)節(jié)

最有效的調(diào)節(jié)是通過合成過程的終32一、通過終端產(chǎn)物對氨基酸合成的反饋抑制1、簡單的終端產(chǎn)物反饋抑制ABCDE-如由Thr合成Ile(反饋抑制蘇氨酸脫氨酶）一、通過終端產(chǎn)物對氨基酸合成的反饋抑制1、簡單的終端產(chǎn)物反饋332、不同終端產(chǎn)物對共同合成途徑的協(xié)同抑制ABCD-EFGH---如由Glu合成Gln第一步反應(yīng)的酶-Gln合成酶2、不同終端產(chǎn)物對共同合成途徑的協(xié)同抑制A343、不同分枝產(chǎn)物對多個同工酶的抑制ABCD-EF