生物化學(xué)王鏡巖氨基酸的生物合成專家講座

氨基酸代謝概況食物蛋白質(zhì)氨基酸特殊路徑

-酮酸糖及其代謝中間產(chǎn)物脂肪及其代謝中間產(chǎn)物TCA鳥氨酸循環(huán)NH4+NH4+NH3CO2H2O體蛋白尿素尿酸激素卟啉尼克酰氨衍生物肌酸胺嘧啶嘌呤（次生物質(zhì)代謝）CO2胺生物化學(xué)王鏡巖氨基酸的生物合成專家講座第1頁第31章氨基酸及其主要衍生物生物合成一、概論（一）不一樣生物合成氨基酸能力不一樣，合成氨基酸種類不一樣，利用原料也不一樣。從合成種類：

有能合成組成蛋白質(zhì)全部氨基酸，有能合成部分氨基酸。如高等植物能合成組成蛋白質(zhì)全部氨基酸，不一樣微生物合成氨基酸能力有很大差異，人與動(dòng)物則必需氨基酸不能合成。生物化學(xué)王鏡巖氨基酸的生物合成專家講座第2頁對植物來說：能合成全部所需氨基酸，可利用氨和硝酸根來合成氨基酸。對微生物來說：不一樣微生物合成氨基酸能力差異很大。大腸桿菌能合成全部氨基酸，乳酸菌則有些氨基酸不能合成。生物化學(xué)王鏡巖氨基酸的生物合成專家講座第3頁對動(dòng)物來說：必需氨基酸—?jiǎng)游矬w內(nèi)不能合成氨基酸，必須從外界取得才能維持正常生長發(fā)育。Phe、Trp

、Leu

、Ile

、Val

、Thr

、Met

、Lys

（His、Arg）。非必需氨基酸——凡是動(dòng)物體內(nèi)能合成氨基酸。生物化學(xué)王鏡巖氨基酸的生物合成專家講座第4頁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轉(zhuǎn)化而來c、由一些必需氨基酸轉(zhuǎn)變而來生物化學(xué)王鏡巖氨基酸的生物合成專家講座第5頁（一）不一樣生物合成氨基酸能力不一樣，合成氨基酸種類不一樣，利用原料也不一樣。從氨基酸合成碳源看：各種氨基酸碳骨架主要起源酮酸，酮酸主要起源于檸檬酸循環(huán)、糖酵解和磷酸戊糖路徑。氨基多來自于谷氨酸和谷氨酰胺。生物化學(xué)王鏡巖氨基酸的生物合成專家講座第6頁檸檬酸循環(huán)糖酵解戊糖磷酸路徑氨基酸分解路徑氨基酸合成碳架起源：氨基酸合成氨基起源：起始于無機(jī)氮，即無機(jī)氮先轉(zhuǎn)變?yōu)榘睔猓俎D(zhuǎn)變?yōu)楹袡C(jī)化合物。生物化學(xué)王鏡巖氨基酸的生物合成專家講座第7頁無機(jī)界有機(jī)界N2NH3NO3-氨基酸核苷酸葉綠素蛋白質(zhì)DNA、RNA多糖、脂類無機(jī)氮和有機(jī)氮相互代謝轉(zhuǎn)化固氮作用反硝化作用絕大多數(shù)植物及微生物一些微生物同化作用生物合成異化作用分解代謝生物合成分解代謝硝酸基還原生物化學(xué)王鏡巖氨基酸的生物合成專家講座第8頁（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（絲氨酸型）5、磷酸烯醇式丙酮酸衍生物型6、組氨酸合成生物化學(xué)王鏡巖氨基酸的生物合成專家講座第9頁氨基酸合成總圖

谷氨酸族天冬氨酸族丙氨酸族絲氨酸族His和芳香族生物化學(xué)王鏡巖氨基酸的生物合成專家講座第10頁氨基酸分族檸檬酸循環(huán)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蘇氨酸賴氨酸（天冬氨酸族）（谷氨酸族）生物化學(xué)王鏡巖氨基酸的生物合成專家講座第11頁糖酵解丙酮酸絲氨酸半胱氨酸甘氨酸丙氨酸纈氨酸亮氨酸甘油酸-3-磷酸（絲氨酸族）（丙酮酸族）生物化學(xué)王鏡巖氨基酸的生物合成專家講座第12頁糖酵解苯丙氨酸色氨酸酪氨酸組氨酸磷酸烯醇式丙酮酸赤蘚糖-4-磷酸戊糖磷酸路徑戊糖磷酸路徑核糖-5-磷酸（芳香族氨基酸）生物化學(xué)王鏡巖氨基酸的生物合成專家講座第13頁生物體利用3種反應(yīng)路徑把氨轉(zhuǎn)化為有機(jī)化合物，這些有機(jī)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，經(jīng)過尿素循環(huán)合成精氨酸。2、谷氨酸脫氫酶催化-酮戊二酸還原、氨化，生成谷氨酸。3、谷氨酰胺合成酶催化谷氨酸，轉(zhuǎn)化為谷氨酰胺。生物化學(xué)王鏡巖氨基酸的生物合成專家講座第14頁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學(xué)王鏡巖氨基酸的生物合成專家講座第15頁在谷氨酸脫氫酶催化下，將α-酮戊二酸還原、氨化為谷氨酸COO-│C=O│CH2│CH2│COO-谷氨酸脫氫酶NAD(P)H+H+NAD(P)+COO-│C—H│CH2│CH2│COO-H3N—氨2、α-酮戊二酸還原、氨基化為谷氨酸α-酮戊二酸谷氨酸生物化學(xué)王鏡巖氨基酸的生物合成專家講座第16頁谷氨酸脫氫酶路徑這是異養(yǎng)真核生物（如真菌）氨同化主要路徑，要求[NH3]高。

L-谷氨酸脫氫酶+H2O+NH3NAD(P)+NAD(P)H+H+COOHCH2CH2C=OCOOHCOOHCH2CH2CHNH2COOHα-酮戊二酸谷氨酸（TCA循環(huán)產(chǎn)生）生物化學(xué)王鏡巖氨基酸的生物合成專家講座第17頁由谷氨酸與氨再生成谷氨酰胺，合成谷氨酰胺要消耗ATP.也能把氨轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)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、谷氨酸酰胺化為谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酸這是高等植物氨同化主要路徑。生物化學(xué)王鏡巖氨基酸的生物合成專家講座第18頁二、氨基酸合成主要經(jīng)過轉(zhuǎn)氨基作用AA-R1α-酮酸R1轉(zhuǎn)氨酶AA-R2α-酮酸R2

許多氨基酸能夠作為氨基供體，其中最主要是谷氨酸，其被稱為氨基“轉(zhuǎn)換站”，Glu其它AA。氨基酸合成｛有C架（α-酮酸）有AA提供氨基(最主要為谷AA)生物化學(xué)王鏡巖氨基酸的生物合成專家講座第19頁（一）

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

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

（動(dòng)物和真菌，不普遍）生物化學(xué)王鏡巖氨基酸的生物合成專家講座第20頁2、由α-酮戊二酸形成谷氨酰胺谷氨酰胺合成酶是催化氨轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)含氮物主要酶α-酮戊二酸轉(zhuǎn)氨酶氨基酸α-酮酸生物化學(xué)王鏡巖氨基酸的生物合成專家講座第21頁

（普遍）由α-酮戊二酸形成谷氨酰胺和谷氨酸關(guān)系圖酸生物化學(xué)王鏡巖氨基酸的生物合成專家講座第22頁3、由谷AA精AA生物化學(xué)王鏡巖氨基酸的生物合成專家講座第23頁4、由谷AA脯AA生物化學(xué)王鏡巖氨基酸的生物合成專家講座第24頁5、L-賴氨酸生物合成

L賴氨酸生物合成在不一樣生物有完全不一樣兩條路徑。覃類（和眼蟲）L－賴氨酸合成以-酮戊二酸為起始物。細(xì)菌和綠色植物則是經(jīng)過丙酮酸和天冬氨酸-β-半醛縮合路徑。生物化學(xué)王鏡巖氨基酸的生物合成專家講座第25頁生物化學(xué)王鏡巖氨基酸的生物合成專家講座第26頁幾個(gè)氨基酸關(guān)系α-酮戊二酸谷AA谷氨酰胺脯AA羥脯AA鳥AA瓜AA精AA生物化學(xué)王鏡巖氨基酸的生物合成專家講座第27頁（二）天冬氨酸族氨基酸合成包含：天冬AA(Asp)、天冬酰胺(Asn)、賴(Lys)、蘇(Thr)、甲硫(Met)、異亮(Ile)共同碳架：TCA中草酰乙酸1、L-天冬氨酸生物合成生物化學(xué)王鏡巖氨基酸的生物合成專家講座第28頁2、L-天冬酰胺生物合成（1）（2）（存在于細(xì)菌中）（存在于哺乳動(dòng)物中）生物化學(xué)王鏡巖氨基酸的生物合成專家講座第29頁3、細(xì)菌和植物L(fēng)-賴氨酸生物合成生物化學(xué)王鏡巖氨基酸的生物合成專家講座第30頁4、L-甲硫氨酸生物合成生物化學(xué)王鏡巖氨基酸的生物合成專家講座第31頁5、L-蘇氨酸生物合成生物化學(xué)王鏡巖氨基酸的生物合成專家講座第32頁6、L-異亮氨酸生物合成生物化學(xué)王鏡巖氨基酸的生物合成專家講座第33頁幾個(gè)氨基酸關(guān)系草酰乙酸賴氨酸蘇氨酸甲硫氨酸異亮氨酸天冬酰胺天冬氨酸β-天冬氨酸半醛生物化學(xué)王鏡巖氨基酸的生物合成專家講座第34頁包含：丙(Ala)、纈(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學(xué)王鏡巖氨基酸的生物合成專家講座第35頁2、纈氨酸和異亮氨酸生物合成3、亮氨酸生物合成生物化學(xué)王鏡巖氨基酸的生物合成專家講座第36頁（四）絲氨酸族氨基酸合成包含：絲(Ser)、甘(Gly)、半胱(Cys)（1）甘AA碳架：光呼吸乙醇酸路徑中乙醛酸CH2-COOHCH2-CHNH2COOH--

COOH

CHO-+

COOH

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

谷AA乙醛酸1、絲氨酸和甘氨酸生物合成路徑（有兩條路徑）生物化學(xué)王鏡巖氨基酸的生物合成專家講座第37頁

COOH

CH2NH2-

COOH

CH2OH

CHNH2-+NH3+CO2+2H++

2e-2H2O

絲AA

甘AA

（2）碳架:EMP中3-磷酸甘油酸甘氨酸脫羥酶絲氨酸羥甲基轉(zhuǎn)移酶生物化學(xué)王鏡巖氨基酸的生物合成專家講座第38頁2、半胱氨酸生物合成（1）一些植物和微生物體內(nèi)半胱氨酸合成路徑-SH主要起源于硫酸，硫酸要還原為H2S；在動(dòng)物體內(nèi)起源于高半胱氨酸。植物和微生物體內(nèi)合成生物化學(xué)王鏡巖氨基酸的生物合成專家講座第39頁在動(dòng)物休內(nèi)半胱氨酸直接前體為絲氨酸和高半胱氨酸，后者也是甲硫氨酸生物合成中一個(gè)中間產(chǎn)物，也可稱為前體。（2）動(dòng)物體內(nèi)半胱氨酸合成路徑三種氨基酸關(guān)系乙醛酸甘AA絲AA半胱AA3-磷酸甘油酸生物化學(xué)王鏡巖氨基酸的生物合成專家講座第40頁（五）組氨酸和芳香族氨基酸生物合成包含：組AA(His)、色AA(Trp)、酪AA(Tyr)、苯丙AA(Phe)芳香族AA碳架：4-磷酸-赤蘚糖(PPP)和PEP(EMP)生物化學(xué)王鏡巖氨基酸的生物合成專家講座第41頁1、芳香族氨基酸生物合成芳香族AA碳架：赤蘚糖-4-磷酸(PPP)和PEP(EMP)生物化學(xué)王鏡巖氨基酸的生物合成專家講座第42頁（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徑外，還可由苯丙氨酸羥基化而形成。催化此反應(yīng)酶稱為苯丙氨酸羥化酶，又稱苯丙氨酸-4-單加氧酶。生物化學(xué)王鏡巖氨基酸的生物合成專家講座第43頁（2）由分支酸形成色氨酸生物化學(xué)王鏡巖氨基酸的生物合成專家講座第44頁色氨酸碳原子和氮原子起源總結(jié)生物化學(xué)王鏡巖氨基酸的生物合成專家講座第45頁芳香族氨基酸關(guān)系色氨酸

PEP4-磷酸赤蘚糖莽草酸分支酸預(yù)苯酸酪氨酸苯丙氨酸若將莽草酸看作芳香族氨基酸合成前體，所以芳香族氨基酸合成時(shí)相同一段過程叫莽草酸路徑生物化學(xué)王鏡巖氨基酸的生物合成專家講座第46頁2、組氨酸生物合成生物化學(xué)王鏡巖氨基酸的生物合成專家講座第47頁CH2HCCCH-NH2COOH--NHCHN來自核糖來自谷氨酰胺酰胺基從谷氨酸經(jīng)轉(zhuǎn)氨作用而來來自ATP組氨酸碳原子和氮原子起源總結(jié)生物化學(xué)王鏡巖氨基酸的生物合成專家講座第48頁氨基酸生物合成碳架起源（1）非必需氨基酸生物合成（2）各族氨基酸前體及相互關(guān)系a、由α-酮酸氨基化生成b、由一些非必需氨基酸轉(zhuǎn)化而來c、由一些必需氨基酸轉(zhuǎn)變而來生物化學(xué)王鏡巖氨基酸的生物合成專家講座第49頁非必需氨基酸生物合成生物化學(xué)王鏡巖氨基酸的生物合成專家講座第50頁各種氨基酸前體及相互關(guān)系

谷氨酸族天冬氨酸族丙氨酸族絲氨酸族His和芳香族生物化學(xué)王鏡巖氨基酸的生物合成專家講座第51頁三、氨基酸生物合成調(diào)整（一）經(jīng)過終端產(chǎn)物對氨基酸生物合成抑制1、簡單終端產(chǎn)物抑制2、不一樣終端產(chǎn)物對共經(jīng)合成路徑協(xié)同抑制生物化學(xué)王鏡巖氨基酸的生物