生物化学：第27 章 氨基酸生物合成代谢

1.氮源（1）生物固氮（微生物）NH3

a.与豆科植物共生的根瘤菌

b.自养固氮菌兰藻在固氮酶系作用下，将空气中的N2固定，产生NH3。

N2+6e-+12ATP+12H2O2NH4++12ADP+12Pi+4H+第27章

氨基酸生物合成代谢一、氨基酸合成中的原料：氮源和碳源生物固氮红色为固氮菌类菌体，蓝色为类菌体周膜，黄色和绿色为被感染细胞的细胞核。（3）各种脱氨基作用产生的NH3（所有生物）（2）硝酸盐和亚硝酸盐(植物、微生物)NO3-+NADPH+H+

→→→→NO2-+NADP++H2O硝酸还原酶NO2-+3NADPH+H+

→→→→NH3+3NADP++2H2O亚硝酸还原酶NH3的三种固定方式：1）形成氨甲酰磷酸（见尿素循环）2）形成Glu(谷氨酸脱氢酶）3）形成Gln（谷氨酰胺酶）

自然界的氮循环2.碳源

直接碳源是相应的α-酮酸。

主要来源：糖酵解、TCA、磷酸已糖支路

植物、微生物能合成20种氨基酸相应的全部碳架或前体。

人和动物只能直接合成部分氨基酸相应的α-酮酸。必需氨基酸：Ile、Leu、Lys、Met、Phe、Thr、Trp、Val、（Arg、His）。

GlcG-6-P

3-磷酸甘油醛③

4-磷酸赤藓糖5-磷酸核糖⑥

磷酸烯醇丙酮酸莽草酸⑤

丙酮酸④

②草酰乙酸柠檬酸α-酮戊二酸①Phe,Tyr,TrpHisGlu,Gln,Arg,Pro，(Lys)Asp,Asn,Met,Thr,Lys,IleAla,Val,LeuSer,Cys，Gly1.氨基酸合成分族二.氨基酸生物合成氨基酸合成分族

①α-酮戊二酸衍生类型（4）

Glu、Gln、Pro、Arg。

与氨基酸分解进入α-酮戊二酸的途径比较，少了一种氨基酸，即His。

Glnα-酮戊二酸Glu

Pro

Arg②草酰乙酸衍生类型（6）

Asp、Asn、Met、Thr、Ile（也可归入丙酮类）、Lys（植物、细菌）

Asn

草酰乙酸AspMetLysThrIle

经TCA中间产物（α-酮戊二酸、草酰乙酸）可合成10种氨基酸。即Glu、Gln、Pro、Arg、Asp、Asn、Met、Thr、Ile、Lys。③丙酮酸衍生类型（3）Ala、Val、Leu

Ala丙酮酸ValLeu④3-磷酸甘油酸衍生类型（3）Ser、Gly、CysGly

3-磷酸甘油酸SerCys

经酵解中间产物（3-磷酸甘油酸、丙酮酸），可合成Ala、Val、Leu、Ser、Cys、Gly等6种氨基酸。⑤酵解及磷酸戊糖中间产物（3）可合成Phe、Tyr、Trp等3种芳香族氨基酸。磷酸烯醇丙酮酸Phe

4-磷酸赤藓糖TyrTrp

⑥磷酸戊糖中间产物（1）

His有自己独特的合成途径，与其它氨基酸之间没有关系。5-磷酸核糖His2.氨基酸生物合成途径详解

（除Glu/Gln,Asp/Asn,Ala，其它反应过程不要求，只知道碳架来源即可）1）α-酮戊二酸衍生类型（Glu、Gln、Pro、Arg）（1）Glu的合成由α-酮戊二酸与游离氨，经L-Glu脱氢酸催化。对于植物和微生物，氨的来源是Gln的酰胺基。Glu脱氢酶／NADPHNH3+

-酮戊二酸Glu+H2OGlu合酶／NADPHGln+

-酮戊二酸2GluL-谷氨酸的生物合成（2）Gln的合成由α-酮戊二酸形成Glu，由Glu可以进一步生成Gln。Gln合成酶是催化氨转变为有机含氮物的主要酶，活性受9种含氮物反馈调控：氨基Glc-6-P、Trp、Ala、Gly、Ser、His和CTP、AMP、氨甲酰磷酸。谷氨酰胺合成酶Glu+NH4++ATPGln+ADP+Pi+H+L-谷氨酰胺的生物合成（3）Pro的合成(Glu-COOH的还原、环化）细菌合成鸟氨酸的途径（4）Arg合成(Glu鸟氨酸Arg）尿素循环鸟氨酸经过尿素循环生成瓜氨酸和精氨酸（5）Lys合成（蕈类和眼虫L-赖氨酸的生物合成途径）高柠檬酸顺-高乌头酸高异柠檬酸α-酮己二酸α-氨基己二酸6-腺苷基α-氨基己酸α-氨基己酸-δ-半醛酵母氨酸

-KG+乙酰-CoA高柠檬酸α-酮己二酸Lys

2)草酰乙酸衍生类型

Asp、Asn、Met、Thr、Ile、Lys（植物、细菌）（1）谷草转氨酶

谷草转氨酶草酰乙酸+GluAsp+

-酮戊二酸（2）Asn合成（转移酰胺基）哺乳动物：Asn合成酶／Mg2+Asp+Gln+ATPAsn+Glu+AMP+PPi细菌：Asp+NH4++ATPAsn+AMP+PPiAsn合成酶L-天冬酰胺的生物合成（3）Lys（植物、细菌）

（4）Met合成（5）Thr合成

Lys、Met、Thr合成中，有一段共同途径，生成Asp-β-半醛，是一个分枝点化合物。（6）Ile合成（与Val极为相似）

Ile的合成途径与Val极为相似。6个C中4个来自Asp（Asp→Thr），2个来自丙酮酸，所以也可归入丙酮酸衍生型。L-甲硫氨酸，L-苏氨酸和L-赖氨酸的生物合成途径胱硫醚琥珀酰二氨基庚二酸琥珀酰-2-氨基6酮庚二酸六氢吡啶-2，6-二羧酸二氢吡啶-二羧酸消旋二氨基庚二酸二氨基庚二酸AspThrMetLysAsp-β-半醛3）丙酮酸衍生型（Ala、Val（Ile）、Leu）a)Pyr+GluAla+-KG谷-丙转氨酶ValIleb)PyrValIleLueL-亮氨酸的生物合成异丙基苹果酸α-酮异己酸Val的碳骨架+乙酰-CoA脱氢脱羧Lue4）3-磷酸甘油酸衍生型（Ser、Gly、Cys）G-3-P脱氢3-P-Pyr转氨Ser3-P-SerL-甘氨酸的生物合成L-半胱氨酸的生物合成5）酵解及磷酸戊糖中间产物（3）可合成Phe、Tyr、Trp等3种芳香族氨基酸。共同前体：分枝酸，由2磷酸烯醇丙酮酸，1个赤藓糖4-P经6步反应合成，又称莽草酸途径

分支酸的生物合成

（2PEP+赤藓糖4-P分支酸）2-酮-3脱氧7-磷酸庚酮糖酸5-脱氧奎尼酸5-脱氧莽草酸莽草酸3-稀丙基莽草酸分支酸PEP赤藓糖4-P庚酮糖酸(7C)PEP苯丙氨酸、酪氨酸及色氨酸的生物合成（分支酸Phe,Tyr,Trp)预苯酸邻氨基苯甲酸N-（5′-磷酸核糖）-氨基苯甲酸稀醇式L-(O-羧基苯氨酸）-L-脱氧核酮糖-5-磷酸吲哚-3-甘油磷酸分支酸PheTyrTrp由苯丙氨酸亦可生成酪氨酸5′-磷酸核糖-4-酰胺-5-氨基咪唑核苷酸N1-5′-磷酸核酮糖亚氨甲基-5-氨基咪唑羧酰核苷酸N1-5′-磷酸核酮糖亚氨甲基-5-氨基咪唑-4-羧酰核苷酸咪唑甘油磷酸咪唑丙酮磷酸组氨醇磷酸组氨醇组氨酸N1-5′-磷酸核糖-ATPN1-5′-磷酸核糖-AMP6）磷酸戊糖中间产物：5-磷酸核糖-1-焦磷酸（PRPP）（His）：

GlcG-6-P

3-磷酸甘油醛③

4-磷酸赤藓糖5-磷酸核糖⑥

磷酸烯醇丙酮酸莽草酸⑤

丙酮酸④草酰乙酸②

柠檬酸(TCA)α-酮戊二酸①

Phe,Tyr,TrpHisGlu,Gln,Arg,Pro，(Lys)Asp,Asn,Thr,MetLys,IleAla,Val,Leu,IleSer,Cys，Gly氨基酸合成总结尾巴-CH3苯环或吲哚环尾巴-CH2OH

-CH2SH

骨架

HOOC-C-C-CNH2骨架

HOOC-C-C-C-CNH2

最有效的调节是通过合成过程的终端产物，反馈抑制反应系列中第一个酶的活性，即通过别构效应调节第一个酶的活性。

1.通过终端产物对氨基酸合成的反馈抑制（1）简单的终端产物反馈抑制

三、氨基酸生物合成的调节（2）不同终端产物对共同合成途径的协同抑制

（3）不同分枝产物对多个同工酶的抑制（多重性抑制）

（4）连续产物抑制

终端产物E和H，只分别抑制分道后自己的分支途径中第一个酶的活性。2.通过酶量调节（参见基因表达调控章节） 理解别构调控（酶活性）与阻遏调控（酶的生成量）的主要区别四、几种重要的氨基酸衍生物的生物合成（了解）1.NO，信号传导的信息分子，精氨酸氧化氮合酶2.谷光苷肽：GSHGSSG，GSH解毒作用3.肌酸（由Arg,Gly,Met参与合成)4.卟啉

血红素、细胞色素、叶绿素。卟啉由Gly和琥珀酰CoA衍生5.短杆菌肽