生物化学王镜岩氨基酸的生物合成专家讲座

氨基酸代谢概况食物蛋白质氨基酸特殊路径

-酮酸糖及其代谢中间产物脂肪及其代谢中间产物TCA鸟氨酸循环NH4+NH4+NH3CO2H2O体蛋白尿素尿酸激素卟啉尼克酰氨衍生物肌酸胺嘧啶嘌呤（次生物质代谢）CO2胺生物化学王镜岩氨基酸的生物合成专家讲座第1页第31章氨基酸及其主要衍生物生物合成一、概论（一）不一样生物合成氨基酸能力不一样，合成氨基酸种类不一样，利用原料也不一样。从合成种类：

有能合成组成蛋白质全部氨基酸，有能合成部分氨基酸。如高等植物能合成组成蛋白质全部氨基酸，不一样微生物合成氨基酸能力有很大差异，人与动物则必需氨基酸不能合成。生物化学王镜岩氨基酸的生物合成专家讲座第2页对植物来说：能合成全部所需氨基酸，可利用氨和硝酸根来合成氨基酸。对微生物来说：不一样微生物合成氨基酸能力差异很大。大肠杆菌能合成全部氨基酸，乳酸菌则有些氨基酸不能合成。生物化学王镜岩氨基酸的生物合成专家讲座第3页对动物来说：必需氨基酸—动物体内不能合成氨基酸，必须从外界取得才能维持正常生长发育。Phe、Trp

、Leu

、Ile

、Val

、Thr

、Met

、Lys

（His、Arg）。非必需氨基酸——凡是动物体内能合成氨基酸。生物化学王镜岩氨基酸的生物合成专家讲座第4页非必需氨基酸生物合成a、由α-酮酸氨基化生成b、由一些非必需氨基酸转化而来c、由一些必需氨基酸转变而来生物化学王镜岩氨基酸的生物合成专家讲座第5页（一）不一样生物合成氨基酸能力不一样，合成氨基酸种类不一样，利用原料也不一样。从氨基酸合成碳源看：各种氨基酸碳骨架主要起源酮酸，酮酸主要起源于柠檬酸循环、糖酵解和磷酸戊糖路径。氨基多来自于谷氨酸和谷氨酰胺。生物化学王镜岩氨基酸的生物合成专家讲座第6页柠檬酸循环糖酵解戊糖磷酸路径氨基酸分解路径氨基酸合成碳架起源：氨基酸合成氨基起源：起始于无机氮，即无机氮先转变为氨气，再转变为含氮有机化合物。生物化学王镜岩氨基酸的生物合成专家讲座第7页无机界有机界N2NH3NO3-氨基酸核苷酸叶绿素蛋白质DNA、RNA多糖、脂类无机氮和有机氮相互代谢转化固氮作用反硝化作用绝大多数植物及微生物一些微生物同化作用生物合成异化作用分解代谢生物合成分解代谢硝酸基还原生物化学王镜岩氨基酸的生物合成专家讲座第8页（二）按碳骨架起源氨基酸合成份1、α-酮戊二酸衍生物型（谷氨酸型）2、草酰乙酸衍生物型（天冬氨酸型）3、丙酮酸衍生物型4、甘油酸-3-磷酸衍生物型（丝氨酸型）5、磷酸烯醇式丙酮酸衍生物型6、组氨酸合成生物化学王镜岩氨基酸的生物合成专家讲座第9页氨基酸合成总图

谷氨酸族天冬氨酸族丙氨酸族丝氨酸族His和芳香族生物化学王镜岩氨基酸的生物合成专家讲座第10页氨基酸分族柠檬酸循环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）生物化学王镜岩氨基酸的生物合成专家讲座第11页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甘油酸-3-磷酸（丝氨酸族）（丙酮酸族）生物化学王镜岩氨基酸的生物合成专家讲座第12页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-磷酸戊糖磷酸路径戊糖磷酸路径核糖-5-磷酸（芳香族氨基酸）生物化学王镜岩氨基酸的生物合成专家讲座第13页生物体利用3种反应路径把氨转化为有机化合物，这些有机物深入合成氨基酸。1、氨甲酰磷酸合成酶催化CO2（以HCO3-形式）及ATP合成氨甲酰磷酸，经过尿素循环合成精氨酸。2、谷氨酸脱氢酶催化-酮戊二酸还原、氨化，生成谷氨酸。3、谷氨酰胺合成酶催化谷氨酸，转化为谷氨酰胺。生物化学王镜岩氨基酸的生物合成专家讲座第14页NH3+CO2+2ATP+H2ON2H-C-O-P-O-==-OOO+2ADP+Pi氨甲酰磷酸合成酶IMg2+1、氨甲酰磷酸合成氨甲酰磷酸生物化学王镜岩氨基酸的生物合成专家讲座第15页在谷氨酸脱氢酶催化下，将α-酮戊二酸还原、氨化为谷氨酸COO-│C=O│CH2│CH2│COO-谷氨酸脱氢酶NAD(P)H+H+NAD(P)+COO-│C—H│CH2│CH2│COO-H3N—氨2、α-酮戊二酸还原、氨基化为谷氨酸α-酮戊二酸谷氨酸生物化学王镜岩氨基酸的生物合成专家讲座第16页谷氨酸脱氢酶路径这是异养真核生物（如真菌）氨同化主要路径，要求[NH3]高。

L-谷氨酸脱氢酶+H2O+NH3NAD(P)+NAD(P)H+H+COOHCH2CH2C=OCOOHCOOHCH2CH2CHNH2COOHα-酮戊二酸谷氨酸（TCA循环产生）生物化学王镜岩氨基酸的生物合成专家讲座第17页由谷氨酸与氨再生成谷氨酰胺，合成谷氨酰胺要消耗ATP.也能把氨转变为有机物。COO-│C—H│CH2│CH2│COO-H3N—+NH4+谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi+H+COO-│C—H│CH2│CH2│C=OH3N—│

NH23、谷氨酸酰胺化为谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酸这是高等植物氨同化主要路径。生物化学王镜岩氨基酸的生物合成专家讲座第18页二、氨基酸合成主要经过转氨基作用AA-R1α-酮酸R1转氨酶AA-R2α-酮酸R2

许多氨基酸能够作为氨基供体，其中最主要是谷氨酸，其被称为氨基“转换站”，Glu其它AA。氨基酸合成｛有C架（α-酮酸）有AA提供氨基(最主要为谷AA)生物化学王镜岩氨基酸的生物合成专家讲座第19页（一）

谷氨酸族氨基酸合成包含：谷AA(Glu)、谷氨酰胺(Gln)、脯(Pro)、

羟脯(Hyp)、精(Arg)赖氨酸（lys)共同碳架：TCA中α-酮戊二酸1、由α-酮戊二酸形成谷氨酸

（动物和真菌，不普遍）生物化学王镜岩氨基酸的生物合成专家讲座第20页2、由α-酮戊二酸形成谷氨酰胺谷氨酰胺合成酶是催化氨转变为有机含氮物主要酶α-酮戊二酸转氨酶氨基酸α-酮酸生物化学王镜岩氨基酸的生物合成专家讲座第21页

（普遍）由α-酮戊二酸形成谷氨酰胺和谷氨酸关系图酸生物化学王镜岩氨基酸的生物合成专家讲座第22页3、由谷AA精AA生物化学王镜岩氨基酸的生物合成专家讲座第23页4、由谷AA脯AA生物化学王镜岩氨基酸的生物合成专家讲座第24页5、L-赖氨酸生物合成

L赖氨酸生物合成在不一样生物有完全不一样两条路径。覃类（和眼虫）L－赖氨酸合成以-酮戊二酸为起始物。细菌和绿色植物则是经过丙酮酸和天冬氨酸-β-半醛缩合路径。生物化学王镜岩氨基酸的生物合成专家讲座第25页生物化学王镜岩氨基酸的生物合成专家讲座第26页几个氨基酸关系α-酮戊二酸谷AA谷氨酰胺脯AA羟脯AA鸟AA瓜AA精AA生物化学王镜岩氨基酸的生物合成专家讲座第27页（二）天冬氨酸族氨基酸合成包含：天冬AA(Asp)、天冬酰胺(Asn)、赖(Lys)、苏(Thr)、甲硫(Met)、异亮(Ile)共同碳架：TCA中草酰乙酸1、L-天冬氨酸生物合成生物化学王镜岩氨基酸的生物合成专家讲座第28页2、L-天冬酰胺生物合成（1）（2）（存在于细菌中）（存在于哺乳动物中）生物化学王镜岩氨基酸的生物合成专家讲座第29页3、细菌和植物L-赖氨酸生物合成生物化学王镜岩氨基酸的生物合成专家讲座第30页4、L-甲硫氨酸生物合成生物化学王镜岩氨基酸的生物合成专家讲座第31页5、L-苏氨酸生物合成生物化学王镜岩氨基酸的生物合成专家讲座第32页6、L-异亮氨酸生物合成生物化学王镜岩氨基酸的生物合成专家讲座第33页几个氨基酸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-天冬氨酸半醛生物化学王镜岩氨基酸的生物合成专家讲座第34页包含：丙(Ala)、缬(Val)、亮(Leu)（三）丙酮酸族氨基酸合成共同碳架：EMP中丙酮酸1、丙氨酸生物合成生物化学王镜岩氨基酸的生物合成专家讲座第35页2、缬氨酸和异亮氨酸生物合成3、亮氨酸生物合成生物化学王镜岩氨基酸的生物合成专家讲座第36页（四）丝氨酸族氨基酸合成包含：丝(Ser)、甘(Gly)、半胱(Cys)（1）甘AA碳架：光呼吸乙醇酸路径中乙醛酸CH2-COOHCH2-CHNH2COOH--

COOH

CHO-+

COOH

CH2NH2-CH2-COOHCH2-C=OCOOH--+α-酮戊二酸甘AA

谷AA乙醛酸1、丝氨酸和甘氨酸生物合成路径（有两条路径）生物化学王镜岩氨基酸的生物合成专家讲座第37页

COOH

CH2NH2-

COOH

CH2OH

CHNH2-+NH3+CO2+2H++

2e-2H2O

丝AA

甘AA

（2）碳架:EMP中3-磷酸甘油酸甘氨酸脱羟酶丝氨酸羟甲基转移酶生物化学王镜岩氨基酸的生物合成专家讲座第38页2、半胱氨酸生物合成（1）一些植物和微生物体内半胱氨酸合成路径-SH主要起源于硫酸，硫酸要还原为H2S；在动物体内起源于高半胱氨酸。植物和微生物体内合成生物化学王镜岩氨基酸的生物合成专家讲座第39页在动物休内半胱氨酸直接前体为丝氨酸和高半胱氨酸，后者也是甲硫氨酸生物合成中一个中间产物，也可称为前体。（2）动物体内半胱氨酸合成路径三种氨基酸关系乙醛酸甘AA丝AA半胱AA3-磷酸甘油酸生物化学王镜岩氨基酸的生物合成专家讲座第40页（五）组氨酸和芳香族氨基酸生物合成包含：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)生物化学王镜岩氨基酸的生物合成专家讲座第41页1、芳香族氨基酸生物合成芳香族AA碳架：赤藓糖-4-磷酸(PPP)和PEP(EMP)生物化学王镜岩氨基酸的生物合成专家讲座第42页（1）由分支酸形成苯丙氨酸和酪氨酸酪氨酸生物合成除上述路径外，还可由苯丙氨酸羟基化而形成。催化此反应酶称为苯丙氨酸羟化酶，又称苯丙氨酸-4-单加氧酶。生物化学王镜岩氨基酸的生物合成专家讲座第43页（2）由分支酸形成色氨酸生物化学王镜岩氨基酸的生物合成专家讲座第44页色氨酸碳原子和氮原子起源总结生物化学王镜岩氨基酸的生物合成专家讲座第45页芳香族氨基酸关系色氨酸

PEP4-磷酸赤藓糖莽草酸分支酸预苯酸酪氨酸苯丙氨酸若将莽草酸看作芳香族氨基酸合成前体，所以芳香族氨基酸合成时相同一段过程叫莽草酸路径生物化学王镜岩氨基酸的生物合成专家讲座第46页2、组氨酸生物合成生物化学王镜岩氨基酸的生物合成专家讲座第47页CH2HCCCH-NH2COOH--NHCHN来自核糖来自谷氨酰胺酰胺基从谷氨酸经转氨作用而来来自ATP组氨酸碳原子和氮原子起源总结生物化学王镜岩氨基酸的生物合成专家讲座第48页氨基酸生物合成碳架起源（1）非必需氨基酸生物合成（2）各族氨基酸前体及相互关系a、由α-酮酸氨基化生成b、由一些非必需氨基酸转化而来c、由一些必需氨基酸转变而来生物化学王镜岩氨基酸的生物合成专家讲座第49页非必需氨基酸生物合成生物化学王镜岩氨基酸的生物合成专家讲座第50页各种氨基酸前体及相互关系

谷氨酸族天冬氨酸族丙氨酸族丝氨酸族His和芳香族生物化学王镜岩氨基酸的生物合成专家讲座第51页三、氨基酸生物合成调整（一）经过终端产物对氨基酸生物合成抑制1、简单终端产物抑制2、不一样终端产物对共经合成路径协同抑制生物化学王镜岩氨基酸的生物