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第31章氨基酸及其重要衍生物的生物合成(Biosynthesisofaminoacidsandseveralimportantderivatives)一、概论1、必需氨基酸和非必需氨基酸动物必需氨基酸指动物体内不能合成的氨基酸，必须从外界获得才能维持正常生长发育。非必需氨基酸——凡是动物体内能合成的氨基酸。植物能合成全部所需的氨基酸，可利用氨和硝酸根来合成氨基酸。微生物不同微生物合成氨基酸的能力差异很大。人的必需氨基酸对于人体的需要来说，20种氨基酸可以分为三类：Lys、Thr、Leu、Ile、Val、Met、Trp、Phe这8种氨基酸，人体不能自己合成，必须通过食物来摄取，这些氨基酸称为必需氨基酸。青少年以前人体合成Arg、His的能力不能满足自身的需要，需要从食物中摄取一部分，称为半必需氨基酸。对于成年人来说，Arg和His是非必需氨基酸。另外的十种氨基酸，人体可以自身合成，称为非必需氨基酸。假设来写一两本书MetTrpLysValIleLeuPheThr蛋白质的营养价值

1.必需氨基酸的种类和数量

2.必需氨基酸的比例(1)氨基酸碳骨架是怎样形成的?(2)氮经怎样的途径流入氨基酸分子?2、有关合成的两个问题2.1氨基酸碳骨架的形成源于代谢的三条“主要干线”的代谢中间产物①柠檬酸循环②糖酵解③磷酸戊糖途径异亮氨酸无机氮（N2、NH3）通过“生物固氮”成为复杂的有机氮。生物体可以通过三条途径将氨转化为有机化合物：①形成氨甲酰磷酸(耗2ATP)②形成谷氨酸(耗NADPHorNADH)③形成谷氨酰胺(耗1ATP)2.2氮经三条途径流入氨基酸分子①形成氨甲酰磷酸机制催化酶：氨甲酰磷酸合成酶Ⅰ调节物：N-乙酰谷氨酸（细菌中由谷氨酸在N-乙酰谷氨酸合成酶的催化下与乙酰-CoA合成。）②形成谷氨酸③形成谷氨酰胺二十种氨基酸生物合成的概况二、氨基酸的生物合成（一）谷氨酸族氨基酸的生物合成Glu、Gln、Pro、Arg、Lys不同生物合成20种氨基酸的能力差异极大，大多数细菌和植物可以合成20种氨基酸，哺乳动物只能以简单的方式合成其中大约一半的氨基酸—非必需氨基酸，其他则为必需氨基酸，必须由食物中摄取。除注明外一般均指细菌。谷氨酸生物合成谷氨酸合酶①通过谷氨酸脱氢酶合成谷氨酸（氧化脱氨的逆反应，在自然界不普遍，要求底物[NH4+]高）。②通过α－酮戊二酸和其他氨基酸的转氨反应合成谷氨酸。③α－酮戊二酸和谷氨酰胺反应生成两分子谷氨酸。α-酮戊二酸形成谷氨酰胺见氨的转运谷氨酰胺合成酶是催化氨转变为有机含氮物的主要酶谷氨酸和谷氨酰胺合成示意图[NH4+]极低时就可以进行由α－酮戊二酸合成脯氨酸α-酮戊二酸谷氨酸γ-谷氨酰磷酸谷氨酸-γ-半醛Δ’

-二氢吡咯-

5

-羧酸脯氨酸

激酶还原酶自发环化还原酶由α－酮戊二酸合成精氨酸见尿素循环几种氨基酸的关系α-酮戊二酸谷AA谷氨酰胺脯AA羟脯AA鸟AA瓜AA精AA（二）天冬氨酸族氨基酸的生物合成Asp、Asn、Met、Thr、

Ile共同碳架：TCA中的草酰乙酸天冬氨酸生物合成谷草转氨酶天冬氨酸天冬酰胺生物合成天冬酰胺合成酶天冬酰胺合成酶①哺乳动物中②细菌中天冬氨酸几种氨基酸的关系草酰乙酸赖氨酸苏氨酸甲硫氨酸异亮氨酸天冬酰胺天冬氨酸β-天冬氨酸半醛（三）丙酮酸族氨基酸的生物合成Ala、Val、Leu共同碳架：EMP中的丙酮酸丙氨酸生物合成谷丙转氨酶（四）丝氨酸族氨基酸的生物合成Ser、Gly、Cys丝氨酸和甘氨酸生物合成磷酸甘油酸脱氢酶磷酸丝氨酸转氨酶丝氨酸转羟甲基酶磷酸丝氨酸磷酸酶甘油酸-3-磷酸3-磷酸羟基丙酮酸3-磷酸丝氨酸丝氨酸甘氨酸半胱氨酸生物合成硫氢解酶转乙酰基酶丝氨酸O

–

乙酰丝氨酸半胱氨酸植物和微生物体内半胱氨酸的合成途径-SH主要来源于硫酸，硫酸要还原为H2S半胱氨酸生物合成胱硫醚

-γ-水解酶胱硫醚

-β-合酶高半胱氨酸胱硫醚α-酮丁酸半胱氨酸动物体内半胱氨酸合成的直接前体是丝氨酸和高半胱氨酸，后者也是甲硫氨酸生物合成中的一个中间产物三种氨基酸的关系甘AA丝AA半胱AA3-磷酸甘油酸SAM（五）芳香族氨基酸的生物合成Phe、Tyr、Trp见P356图31-20、P357图31-21、P358图31-22芳香族AA碳架：4-磷酸-赤藓糖(PPP)和PEP(EMP)芳香族氨基酸的关系色氨酸PEP4-磷酸赤藓糖莽草酸分支酸预苯酸酪氨酸苯丙氨酸虽然苯环非常稳定，但环境中并没有现成的芳香环。细菌和植物中Trp、Phe及Tyr合成的分支在芳香环的形成—一条重要的生物学途径。涉及脂肪族前体的环化及双键添加，前4步由4-P-赤藓糖和PEP形成莽