高中生物竞赛课件：氨基酸的合成

由糖代谢中间产物转化而来。蛋白质氨基酸非必需氨基酸(10种)糖必需氨基酸(10种)酮体动物Val、Ile、Leu、Thr、Met、Lys、Phe、Trp、His、Arg半必需氨基酸少氨基酸的合成自身合成的非必需氨基酸都是生糖氨基酸(氨基酸⟺

糖)必需氨基酸中少部分为生糖氨基酸(氨基酸⇒糖)所有生酮氨基酸都是必需氨基酸，转变为酮体的过程不可逆(氨基酸⇒酮体)氮源1、生物固氮(微生物)a.与豆科植物共生的根瘤菌b.自养固氮菌、蓝藻在固氮酶系作用下，将空气中的N2固定，产生NH3

2、硝酸盐和亚硝酸盐(植物、微生物)3、各种脱氨基作用产生的NH3(所有生物)氨基酸的合成(1)通过氨甲酰磷酸合成酶氨甲酰磷酸合成酶+2ADP+Pi氨甲酰磷酸CO2+NH3+H2O+2ATP尿素循环精氨酸(2)通过谷氨酸脱氢酶α-酮戊二酸+NAD(P)H+NH3L-谷氨酸+NAD(P)++H2OL-谷氨酸脱氢酶(3)通过谷氨酰胺合成酶谷氨酸+NH4++ATP谷氨酰胺+ADP+Pi+H+谷氨酰胺合成酶氨基酸的合成氨的固定方式碳源直接碳源是相应的α-酮酸主要来源：糖酵解、TCA、磷酸戊糖途径氨基酸的合成CO2+H2O戊糖磷酸途径葡萄糖6-葡糖磷酸3-磷酸甘油酸丙酮酸三羧酸循环乙醛酸循环核糖-5-磷酸酵解组氨酸色氨酸

苯丙氨酸

酪氨酸丝氨酸

半胱氨酸

甘氨酸亮氨酸缬氨酸丙氨酸草酰乙酸α-酮戊二酸天冬氨酸

天冬酰胺

甲硫氨酸

苏氨酸异亮氨酸赖氨酸微生物和植物可以合成所有类型氨基酸谷氨酸谷氨酰胺精氨酸脯氨酸1、氨基酸合成途径的类型α-酮戊二酸衍生类(TCA):Arg、Pro、Glu、Gln草酰乙酸衍生类(TCA):Asp、Asn、Met、Thr、Lys、Ile丙酮酸衍生类(EMP):Ala、Ile、Leu、Val3-磷酸甘油酸衍生类(EMP)：Ser、Gly、Cys4-磷酸赤藓糖+磷酸烯醇式丙酮酸:Phe、Tyr、Trp5-磷酸核糖基焦磷酸(PRPP)+ATP→→→His(特例)依起始物不同氨基酸合成分六类氨基酸的合成柠檬酸循环α-酮戊二酸草酰乙酸谷氨酸天冬氨酸脯氨酸精氨酸谷氨酰胺天冬酰胺甲硫氨酸苏氨酸赖氨酸(天冬氨酸族)(谷氨酸族)α-酮戊二酸衍生类(TCA):Arg、Pro、Glu、Gln草酰乙酸衍生类(TCA):Asp、Asn、Met、Thr、Lys、Ile1、氨基酸合成途径的类型依起始物不同氨基酸合成分六类氨基酸的合成包括：谷氨酸(Glu)、谷氨酰胺(Gln)、脯(Pro)、羟脯(Hyp)、精(Arg)共同碳架：TCA中的α-酮戊二酸Glu+NAD++H2O

Glu脱H酶/NADPHα-酮戊二酸+NH3

+NADH1)谷氨酸族氨基酸的合成Glu+NH3

+ATPGln+ADP+Pi+H2O

Gln合成酶谷氨酸的生成由α-酮戊二酸与游离氨，经L-Glu脱氢酶催化对于植物和微生物，氨的来源是Gln的酰胺基2Glu

Glu合酶/NADPHα-酮戊二酸+GlnGln的生成氨基酸的合成CH2-COOHCH2-CHNH2COOH--CH2-COOHCH2-CHNH2CHO--NAD(P)HNAD(P)+ATPADPMg2+H2CCH2HCNCHCOOHNADHNAD+H2CCH2H2CNHCHCOOH1/2O2CCH2H2CNHCHCOOHHHO(谷氨酸)(谷氨酸半醛)(5-羧酸二氢吡咯)(脯氨酸)(羟脯氨酸)γ谷氨酸→脯氨酸氨基酸的合成谷氨酸转乙酰基酶谷氨酸→精氨酸N-乙酰谷氨酸激酶ATPN-乙酰-γ-谷氨酰磷酸N-乙酰谷氨酸-γ-半醛还原酶NADPH+H+N-乙酰鸟氨酸转氨酶谷氨酸供α-氨基鸟氨酸去乙酰基尿素循环精氨酸氨基酸的合成α-酮戊二酸衍生类(TCA):Arg、Pro、Glu、Gln草酰乙酸衍生类(TCA):Asp、Asn、Met、Thr、Lys、Ile1、氨基酸合成途径的类型依起始物不同氨基酸合成分六类氨基酸的合成柠檬酸循环α-酮戊二酸草酰乙酸谷氨酸天冬氨酸脯氨酸精氨酸谷氨酰胺天冬酰胺甲硫氨酸苏氨酸赖氨酸(天冬氨酸族)(谷氨酸族)包括：天冬氨酸(Asp)、天冬酰胺(Asn)、赖(Lys)、苏(Thr)、甲硫(Met)、异亮(Ile)共同碳架：TCA中的草酰乙酸草酰乙酸+GluAsp+

α-酮戊二酸谷草转氨酶2)天冬氨酸族氨基酸的合成天冬酰胺合成酶动物Mg2+Asp+Gln+ATPAsn+Glu+AMP+PPi天冬氨酸合成天冬酰胺合成(植，细)Mg2+Asp+NH3+ATPAsn+H2O

+AMP+PPi天冬酰胺合成酶氨基酸的合成ATPADP天冬氨酸激酶NADPH+H+NADP+β-天冬氨酸半醛脱氢酶β-天冬氨酰磷酸天冬氨酸-β-半醛L-高丝氨酸高半胱氨酸α,ε-二氨基庚二酸赖氨酸天冬氨酸天冬氨酸族其它氨基酸的合成天冬氨酸-β-半醛高丝氨酸脱氢酶NADPH+H+NADP+苏氨酸O-琥珀酰高丝氨酸甲硫氨酸丙酮酸异亮氨酸丙酮酸衍生类(EMP):Ala、Ile、Leu、Val3-磷酸甘油酸衍生类(EMP)：Ser、Gly、Cys糖酵解丙酮酸丝氨酸半胱氨酸甘氨酸丙氨酸缬氨酸亮氨酸3-磷酸甘油酸(丝氨酸族)(丙酮酸族)1、氨基酸合成途径的类型氨基酸的合成包括：丝(Ser)、甘(Gly)、半胱(Cys)共同碳架：3-磷酸甘油酸1)丝氨酸族氨基酸的合成NAD+NADH+H+磷酸甘油酸脱氢酶3-磷酸羟基丙酮酸3-磷酸甘油酸Gluα-酮戊二酸磷酸丝氨酸转氨酶3-磷酸丝氨酸丝氨酸磷酸丝氨酸磷酸酶丝氨酸转羟甲基酶甘氨酸四氢叶酸甲叉四氢叶酸O-乙酰丝氨酸半胱氨酸乙酰CoACoA丝氨酸乙酰基转移酶O-乙酰丝氨酸裂合酶硫化物氨基酸的合成2)丙酮酸族氨基酸的合成包括：丙(Ala)、缬(Val)、亮(Leu)共同碳架：EMP中的丙酮酸丙酮酸+Glu丙氨酸

+

α-酮戊二酸谷丙转氨酶丙氨酸α-乙酰乳酸α,β-二羟异戊酸羟乙酰-TPPα-酮异己酸α-异丙基苹果酸亮氨酸β-异丙基苹果酸丙酮酸α-酮异戊酸缬氨酸氨基酸的合成4-磷酸赤藓糖+磷酸烯醇式丙酮酸:Phe、Tyr、Trp5-磷酸核糖基焦磷酸(PRPP)+ATP→→→His(特例)糖酵解苯丙氨酸色氨酸酪氨酸组氨酸磷酸烯醇式丙酮酸赤藓糖-4-磷酸戊糖磷酸途径核糖-5-磷酸(芳香族氨基酸)氨基酸的合成1、氨基酸合成途径的类型组氨酸族和芳香族氨基酸的合成包括：组AA(His)、色AA(Trp)、酪AA(Tyr)、苯丙AA(Phe)His族碳架：PPP中的磷酸核糖CH2HCCCH-NH2COOH--NHCHN来自核糖来自谷氨酰胺的酰胺基从谷氨酸经转氨作用而来来自ATP组氨酸氨基酸的合成色氨酸PEP4-磷酸赤藓糖莽草酸分支酸预苯酸酪氨酸苯丙氨酸氨基酸的合成组氨酸族和芳香族氨基酸的合成包括：组AA(His)、色AA(Trp)、酪AA(Tyr)、苯丙AA(Phe)芳香族AA碳架：4-磷酸-赤藓糖(PPP)和PEP(EMP)定义某些氨基酸代谢过程中产生的只含有一个碳原子的基团，称为一碳单位

种类甲基-CH3亚甲基/甲叉基-CH2-次甲基/甲川基-CH=甲酰基-CHO亚氨甲基-CH=NH

羟甲基-CH2OH氨基酸的合成2、氨基酸代谢与一碳单位四氢叶酸是一碳单位的载体

一碳单位通常是结合在FH4分子的N5、N10位上N5、N10-CH2-FH4N5、N10=CH-FH4N10-CHO-FH4N5-CH=NH-FH4亚甲基/甲叉基次甲基/甲川基甲酰基亚氨甲基氨基酸的合成2、氨基酸代谢与一碳单位一碳单位主要来源于氨基酸代谢

N5,N10-CH2-FH4丝氨酸

N5,N10-CH2-FH4

+甘氨酸组氨酸

N5-CH=NH-FH4一碳单位与氨基酸代谢Gly合酶Ser转羟甲基酶His酶咪唑丙烯酸咪唑丙烯酸水合酶咪唑酮丙酸NH4+咪唑酮丙酸酶N-亚氨甲基谷氨酸H2OH2O谷氨酸FH4FH4FH4苏氨酸丝氨酸羟甲基转移酶甘氨酸+乙醛CoA乙酰CoA氨基酸的合成2、氨基酸代谢与一碳单位一碳单位与含硫氨基酸代谢胱氨酸甲硫氨酸半胱氨酸

含硫氨基酸氨基酸的合成2、氨基酸代谢与一碳单位(一)甲硫氨酸的代谢腺苷转移酶PPi+Pi+甲硫氨酸ATPS-腺苷甲硫氨酸(SAM)食物供给氨基酸的合成一碳单位与含硫氨基酸代谢2、氨基酸代谢与一碳单位甲基转移酶RHRH—CH3腺苷S-腺苷甲硫氨酸S-腺苷同型半胱氨酸同型半胱氨酸S-腺苷甲硫氨酸为体内甲基的直接供体N5-CH3-FH4

转甲基酶FH4N5-CH3-FH4甲硫氨酸氨基酸的合成(一)甲硫氨酸的代谢一碳单位与含硫氨基酸代谢2、氨基酸代谢与一碳单位甲硫氨酸循环甲硫氨酸S-腺苷同型半胱氨酸S-腺苷甲硫氨酸同型半胱氨酸FH4N5-CH3-FH4N5-CH3-FH4

转甲基酶(VitB12)H2O腺苷RHATPPPi+PiRH-CH3腺苷转移酶甲基转移酶氨基酸的合成高等植物和微生物利用无机含硫化合物合成Cys，为Met提供硫原子高等动物食物获取Met，由Met合成Cys氨基酸的合成(二)半胱氨酸的代谢一碳单位与含硫氨基酸代谢2、氨基酸代谢与一碳单位一碳单位的生理功能作为合成嘌呤和嘧啶的原料把氨基酸代谢和核酸代谢联系起来氨基酸的合成2、氨基酸代谢与一碳单位1)儿茶酚胺与黑色素的合成酪氨酸多巴多巴胺去甲肾上腺素肾上腺素酪氨酸羟化酶S-腺苷同型半胱氨酸S-腺苷甲硫氨酸酪氨酸氨基酸的合成3、氨基酸与某些重要生物活性物质的合成帕金森病患者多巴胺生成减少在黑色素细胞中，酪氨酸可经酪氨酸酶等催化合成黑色素人体缺乏酪氨酸酶，黑色素合成障碍，皮肤、毛发等发白，称为白化病(albinism)氨基酸的合成3、氨基酸与某些重要生物活性物质的合成1)儿茶酚胺与黑色素的合成2)酪氨酸代谢与尿黑酸症状