氨基酸及其重要衍生物的生物合成

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1、氨基酸及其重要衍生物的生物合成第一节氨基酸的生物合成一、必需氨基酸的概念凡是机体不能自己合成，必需来自外界的氨基酸，称为必需氨基酸。人的必需氨基酸：Ile、Met、Val、Leu、Trp、Phe、Thr、Lys、(His、Arg)植物能合成20种氨基酸。人和动物只能直接合成部分氨基酸。微生物有差异二、 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NH32、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）氨的固定方式：（1）通过氨甲酰磷酸合成酶氨甲酰磷酸合成酶谷氨酸脱氢酶+N

2、AD(P)H+NH3CH2-COOHC=O-CH2COOH--CH2-COOHCHNH2-CH2COOH--+NAD(P)++H2O（2）通过谷氨酸脱氢酶（3）通过谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺合成酶+CH2-COOHCHNH2-CH2C=O--+ADP+Pi+H++NH4+ATPCH2-COOHCHNH2-CH2COOH--NH2三、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。谷氨酸族天冬氨酸族丙氨酸族丝氨酸族His和芳香族四、二十种氨基酸的生物合成概况五、氨基酸分族的生物合成情况1.谷氨酸族-酮戊二酸Glu、Gln、Pro、ArgGlu的合成由

3、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。NH3+α-酮戊二酸Glu脱氢酶／NADPHGlu+H2OGln+α-酮戊二酸Glu合酶／NADPH2GluGlu+NH4++ATP谷胺酰胺合成酶Gln+ADP+Pi+H+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。除Gly、Ala。Gln的合成由α-酮戊二酸形成Glu，由Glu可以进一步形成GlnPro的合成（Glu环化而成）Arg合成Lys合成谷草转氨酶草酰乙酸

4、+GluAsp+α-酮戊二酸天冬氨酸Asn合成酶Asp+NH4++ATPAsn+AMP+PPi(细菌)Asn合成Asn合成酶Asp+Gln+ATPAsn+Glu+AMP+PPiMg2+（哺乳动物）2.天冬氨酸族草酰乙酸→Asp、Asn、Lys、Thr、Ile、MetThr合成Lys、Met、Thr合成中，有一段共同途径，即生成Asp-β-半醛，是一个分枝点化合物。Ile合成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，所以也可以归入丙酮酸衍生型。Met合成Lys3.丙氨酸族丙酮酸Ala、Val、Leu谷氨酸+丙酮酸α-酮戊

5、二酸+丙氨酸谷丙转氨酶ValLeu4.丝氨酸族甘油酸-3-磷酸Ser、Gly、CysSerGlyCys5.组氨酸和芳香氨基酸族磷酸核糖His磷酸赤藓糖+PEPPhe、Tyr、Trp第二节、氨基酸生物合成的调节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一、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ABCDE-如由Thr合成Ile(反馈抑制苏氨酸脱氨酶）2、不同终端产物对共同合成途径的协同抑制ABCD-EFGH---如由Glu合成Gln第一步反应的酶-Gln合成酶3、不同分枝产物对多个同工酶的

6、抑制ABCD-EFGH---如由赤藓糖-4-磷酸和PEP合成三种芳香族氨基酸4、顺序反馈抑制终端产物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。ABCD-EFGH-fea二、通过酶量调节阻遏酶同工酶第三节几种重要的氨基酸衍生物的生物合成（1）氧化氮:由Arg在NOS催化下合成（2）谷光甘肽：Glu+Cys→gGlu-CysgGlu-Cys+Gly→gGlu-Cys+Gly（3）肌酸:Gly+Arg→胍基乙酸胍基乙酸+SAM→肌酸（4）卟啉血红素、细胞色素、叶绿素。卟啉由Gly和琥珀酰CoA合成（4）D-氨基酸：由L-氨基酸通过消旋酶作用形成。