第31章氨基酸及其重要衍生物的转化

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氨基酸合成

(六) 生物固氮的基因工程
1.使非豆科植物转变为固氮作物 (1)将豆科植物的结瘤基因导入其它作物，使其能够感染固氮菌。 (2)改变根瘤菌的遗传结构，使其能够感染其它作物。 (3)将固氮基因导入非豆科植物。由于固氮酶复合体对氧的抑制作用十分敏感，消耗大量的 ATP，这一领域还有不少问题要研究解决。 2.提高现有固氮作物的固氮能力 (1)将固氮效率高的根瘤菌固氮基因族导入结瘤能力强的根瘤菌中。 (2)将外源共生基因导入根瘤菌中，提高其结瘤能力或固氮能力。 (3)培育抗药的根瘤菌。
(三) 肌酸 (creatine)的生物合成
胍基乙酸
(四) 卟啉，血红素(Heme)的生物合成
胆色素原
δ-aminolevulinate
synthase (main control target for heme biosynthesis)
α-氨基-β-酮基己二酸
δ-氨基-γ-酮戊酸
原卟啉
二. 氨基酸的生物合成
(一) 谷氨酸族氨基酸的生物合成：L-谷氨酸，L-谷氨酰胺，L-脯氨酸
L-谷氨酸的生物合成
L-谷氨酰胺的生物合成
谷氨酰胺合成酶的共价修饰，12个单体可以被逐步腺苷酸化而失活。
细菌谷氨酰胺合成酶的结构: (a) 十二聚体由两个六聚体组成。 (b)谷氨酰胺合成酶的分子结构。
(四) 丝氨酸族的生物合成：L丝氨酸、L-甘氨酸、L-半胱氨酸的生物合成及固硫作用

氨基酸的生物合成ppt课件

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43
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44
（二）通过酶生成量的改变调节氨基酸生物合成
酶生成量的控制主要是通过有关酶编码基因活性的改变。当某种氨基酸的合成能够提供超过需要量的产物时，则该合成途径的酶的绩码基因即受到抑制；而当合成产物浓度下降时，则有关酶的编码基因即解除抑制，从而合成增加产物浓度所需要的酶。
在氨基酸的合成途径中，有些酶能够受到细胞合成量的控制；这种酶称为阻遏酶。例如大肠杆菌由天冬氨酸衍生的几儿种氨基酸的合成过程中，标有A、B、C的三种酶都不属于变构酶，这些酶属于阻遏酶，它们的调控靠细胞对其合成速度的改变。当甲硫氨酸的量足够时。同工酶A和B都受到阻遏．同样当异亮氨酸的合成足够则同工酶C的合成速度就受到阻遏。
对微生物来说：
不同微生物合成氨基酸的能力差异很大。
.
1
氨基酸合成的碳架来源：
柠檬酸循环糖酵解戊糖磷酸途径氨基酸分解途径
氨基酸合成的氨基来源：
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。
.
2
氨基酸合成总图
.
3
氨基酸的分族
柠檬酸循环
α-酮戊二酸谷氨酸
草酰乙酸天冬氨酸
（一）谷氨酸族氨基酸的合成
▪ 包括：谷AA(Glu)、谷氨酰胺(Gln)、脯(Pro)、羟脯(Hyp)、精(Arg) 赖氨酸（lys)

氨基酸及其重要衍生物的生物合成

3）微生物合成氨基酸的能力区别很大，E.coli 可合成
全部氨基酸，乳酸菌需从外界摄取某些氨基酸。
概论
研究氨基酸生酸生物合成过程多以微生物为材料，利用遗传突变技术。
酶Ⅰ 酶Ⅱ 酶 Ⅲ 酶Ⅳ 酶Ⅵ
AB
C
D
E
F
概论
氨基酸生物合成中的主要问题：碳骨架的来源，氮的进入
碳骨架：代谢的主要干线-----柠檬酸循环、糖酵解、磷酸戊糖途径
CH2
CH2 C HN O
O CH C CH2
+
OH
SH
O H2N CH C OH
H
O
ATP
ADP+Pi
谷胱甘肽合成酶
H2N CH C OH
CH2
O
O
CH2
C HN CH C HN CH C OH
O
CH2
H
SH
31.6 D- 氨基酸的合成
微生物细胞壁以及许多肽类的抗生素多含有D-氨基酸 D-氨基酸的来源大多是由-L—氨基酸通过消旋酶的作用形成
31 氨基酸及其重要衍生物的生物合成
31.1 概论
不同生物合成氨基酸的能力不同。可利用二氧化碳，有机酸及单糖。 1）人体能合成部分氨基酸。机体不能自己合成必须从
外界摄取的氨基酸称为必需氨基酸：
Phe、 Lys、 Ile、 Leu、 Met、 Thr 、 Trp、 Val、 His 和 Arg（幼小动物需要） 2）高等植物能合成全部氨基酸，可利用氨和硝酸根

王镜岩-生物化学-第31章氨基酸及其重要衍生物的合成代谢

（glutathion）
3、肌酸的生物合成
胍基乙酸
4、卟啉、血红素的生物合成
（1）自Gly生成δ- 氨基乙酰丙酸
α- 氨基-β-酮己二酸
（2）自δ- 氨基乙酰丙酸生成胆色素原
胆色素原
α- 氨基-β-酮己二酸
δ- 氨基乙酰丙酸
3、胆色素原是吡咯化合物的母体
胆色素原
尿卟啉原Ⅲ
原卟啉原
脱氢酶
天冬氨酸- β-半醛 L-高丝氨酸
O-磷酰高丝氨酸
高丝氨酸激酶
L-高丝氨酸
苏氨酸
苏氨酸合酶
O-磷酰高丝氨酸
（二）
6、异亮氨酸的生物合成
苏氨酸脱氨酶
α-酮-丁酸
丙酮酸
α –酮-丁酸
乙酰乳酸合酶
α-乙酰-α-羟丁酸
α-乙酰-乳酸
α-乙酰-α-羟丁酸
α-乙酰-乳酸
乙酰乳酸变位酶
还原
α，β –二羟- β –甲基-戊酸
还原酶
4、Arg的生物合成
乙酰谷氨酸合成酶 N-乙酰谷氨酸
N-乙酰-γ谷氨酰磷酸
N-乙酰谷氨酸-γ-半醛
N-乙酰谷氨酸-γ-半醛
N-乙酰鸟氨酸
乙酰鸟氨酸脱乙酰基酶
L-鸟氨酸
瓜氨酸
瓜氨酸
精氨酰琥珀酸
精氨酸
L-谷氨酸γ半醛
Δ1 -二氢吡咯-5-羧酸

12.2氨基酸及其重要衍生物的生物合成.

甘油-3-磷酸
丝氨酸
丙氨酸甘氨酸
缬氨酸
亮氨酸
半胱氨酸
（丙酮酸族）
（丝氨酸族）
糖酵解
戊糖磷酸途径
戊糖磷酸途径
磷酸烯醇式丙酮酸赤藓糖-4-磷酸
核糖-5-磷酸
苯丙氨酸
酪氨酸
色氨酸
组氨酸
（芳香族氨基酸）
无机氮和有机氮的相互代谢转化
无机界
固氮某些微生物作用同化作用生物合成
N2 NH3
反硝化作用
PEP 4-磷酸赤藓糖
若将莽草酸看作芳香族氨基酸合成的前体，因此芳香族氨基酸合成时相同的一段过程叫莽草酸途径
色氨酸
莽草酸
分支酸wk.baidu.com预苯酸苯丙氨酸
酪氨酸
2、组氨酸的生物合成
组氨酸碳原子和氮原子来源总结
N 来自ATP
HC
来自核糖
CH
C - -
CH2 CH-NH2 COOH
N H
来自谷氨酰胺的酰胺基
此反应要求有较高浓度的NH3，足以使光合磷酸化解偶联，不可能是无机氨转为有机氮的主要途径
- - - -
谷氨酰胺合成酶（高等植物的主要途径） - - - - - - -
CONH2 COOH CH2 谷氨酰胺合成酶 CH2 CH2 +ADP +Pi+H2O CH2 +NH3 +ATP CHNH2 谷氨酰胺(贮存了氨） CHNH2 COOH 可做为NH3的 COOH COOH COOH CH2 +2H CH2 CH2 谷AA合酶 2 CH2 C=O CHNH2 COOH COOH - - - 供体将其转移

(NEW)王镜岩《生物化学》(第3版)(下册)笔记和课后习题(含考研真题)详解 (2)

（2）分解代谢途径
分解代谢途径是指分解代谢所经过的反应途径。
2．合成代谢（anabolism）
合成代谢又称生物合成，是生物体利用小分子或大分子的结构元件建造成自身大分子的过程。由小分子建造成大分子是使分子结构变得更为复杂。这种过程都是需要提供能量的。
3．分解代谢与合成代谢途径的异同点
（1）不同点 ①同一种物质，其分解代谢和合成代谢途径一般是不相同的，他们并非可逆反应，而是通过不同的中间反应或不同的酶来实现；
23.3 名校考研真题详解第24章生物氧化—电子传递和氧化磷酸化作用
24.1 复习笔记 24.2 课后习题详解 24.3 名校考研真题详解第25章戊糖磷酸途径和糖的其他代谢途径 25.1 复习笔记 25.2 课后习题详解
25.3 名校考研真题详解第26章糖原的分解和生物合成
26.1 复习笔记 26.2 课后习题详解 26.3 名校考研真题详解第27章光合作用 27.1 复习笔记 27.2 课后习题详解 27.3 名校考研真题详解第28章脂肪酸的分解代谢
32.3 名校考研真题详解第33章核酸的降解和核苷酸代谢
33.1 复习笔记 33.2 课后习题详解 33.3 名校考研真题详解第34章 DNA的复制和修复 34.1 复习笔记 34.2 课后习题详解 34.3 名校考研真题详解第35章 DNA的重组

生物化学辅导1

第一章糖类（不作要求）

第二章脂类（不作要求）

第三章氨基酸

一、蛋白质的水解：

其中酶法水解中的胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、胃蛋白酶等的水解位点）

二、α－氨基酸的一般结构、旋光性性质以及其他物理性质。

三、氨基酸的分类：

掌握20种氨基酸的三字母的名称，常见氨基酸的分类。

四、氨基酸的酸碱化学。

1、氨基酸的两性解离以及等电点的定义和计算。（重点利用氨基酸两性解

离及等电点分离制备氨基酸）。

2、氨基酸甲醛滴定。

五、氨基酸的化学反应（尤其是氨基酸的丹黄酰氯反应、DNFB反应以及PITC 反应）。

六、氨基酸的光学活性和光谱性质。

1、氨基酸的光学活性和立体化学。

2、氨基酸的紫外吸收光谱：其中Tyr、Phe、Trp等芳香族氨基酸的吸收光能力。在λ＝280nm处测定蛋白质的含量。

七、氨基酸混合物的分析分离：

1、分配层析法的原理、主要方法以及操作。

2、电泳分离法的原理、主要操作。

第四章蛋白质的共价结构

一、蛋白质的化学组成和分类。

1、凯氏定氮法测定蛋白质的含量。

2、蛋白质功能的多样性。

3、肽和肽键的结构。

4、肽段的等电点以及分离肽段。

二、熟识蛋白质一级结构的测定方法和过程。

三、蛋白质的氨基酸序列与生物功能。

同源蛋白质的物种差异与生物进化。（尤其掌握同源蛋白质和系统树）

第五章蛋白质的三级结构

一、稳定蛋白质三维结构的作用力。

二、掌握酰胺平面的定义和特点。

三、常见的二级结构：

1、α螺旋结构，β折叠的结构、β转角以及无规则卷曲等。

2、超二级结构和结构域的定义。

四、三级结构的定义及特征。

五、蛋白质的变性作用。

第六章蛋白质结构与功能的关系

氨基酸相互转化

氨基酸是构成蛋白质的基本组成单位，它们在生物体内具有多种重要的功能。在细胞内，氨基酸可以相互转化，形成不同种类的氨基酸，这种转化过程被称为代谢。本文将介绍几种常见的氨基酸相互转化的过程及其在生物体内的作用。

一、谷氨酸转化为谷氨酰胺

谷氨酸是一种重要的氨基酸，它可以通过转化生成谷氨酰胺。在这个转化过程中，谷氨酸酶催化谷氨酸和一分子水反应，生成谷氨酰胺和一分子酸。谷氨酰胺在生物体内起到储存氨基酸的作用，当需要时，可以被谷氨酰胺酶催化反应，转化为谷氨酸。

二、甘氨酸转化为谷氨酸

甘氨酸是一种非必需氨基酸，它可以通过转化生成谷氨酸。这个转化过程中，甘氨酸酶催化甘氨酸和α-酮戊二酸反应，生成谷氨酸。谷氨酸是一种非常重要的氨基酸，它是蛋白质合成的主要前体，也参与了多种生物代谢过程。

三、丙氨酸转化为天冬酰胺

丙氨酸是一种非必需氨基酸，它可以通过转化生成天冬酰胺。在这个转化过程中，丙氨酸酶催化丙氨酸和一分子氨基乙酸反应，生成天冬酰胺和一分子酸。天冬酰胺在生物体内起到储存氨基酸的作用，当需要时，可以被天冬酰胺酶催化反应，转化为丙氨酸。

四、谷氨酸转化为α-酮戊二酸

谷氨酸是一种非必需氨基酸，它可以通过转化生成α-酮戊二酸。在这个转化过程中，谷氨酸酶催化谷氨酸和一分子水反应，生成α-酮戊二酸和一分子酸。α-酮戊二酸是一种重要的中间代谢产物，在生物体内参与了多种代谢途径，如三羧酸循环和糖新生。

五、天冬酰胺转化为天冬氨酸

天冬酰胺是一种非必需氨基酸，它可以通过转化生成天冬氨酸。在这个转化过程中，天冬酰胺酶催化天冬酰胺和一分子酸反应，生成天冬氨酸。天冬氨酸是一种重要的氨基酸，它是蛋白质合成的主要前体，也参与了多种生物代谢过程。

氨基酸及其重要衍生物

组氨酸和精氨酸
植物和部分微生物可以葡萄糖合成所有类型氨基酸
色氨酸
苯丙氨酸酪氨酸
葡糖-6-磷酸
CO2+H2 O
戊糖磷酸途径核糖-5-磷酸
丝氨酸
半Leabharlann Baidu氨酸甘氨酸
3磷酸-甘油酸
酵解
丙酮酸
亮氨酸
异亮氨酸缬氨酸
天冬氨酸天冬酰胺甲硫氨酸苏氨酸
草酰乙酸三羧酸循环乙醛酸循环
丙氨酸
谷氨酸谷氨酰胺赖氨酸
（glutathion）
3、肌酸的生物合成
胍基乙酸
4、卟啉、血红素的生物合成
（1）自Gly生成δ- 氨基乙酰丙酸
α- 氨基-β-酮己二酸
（2）自δ- 氨基乙酰丙酸生成胆色素原
胆色素原
α- 氨基-β-酮己二酸
δ- 氨基乙酰丙酸
3、胆色素原是吡咯化合物的母体
胆色素原
尿卟啉原Ⅲ 原卟啉原
二氨基-庚二酸消旋酶
L，L-α，ε 二氨基--庚二酸
消旋-α，ε 二氨基--庚二酸
二氨基-庚二酸脱羧酶
消旋-α，ε 二氨基--庚二酸
赖氨酸
4、甲硫氨酸的生物合成
羧基的活化
天冬氨酸激酶
天冬氨酰- β-磷酸
还原天冬酰- β-磷酸
天冬氨酸-β-半醛脱氢酶
天冬氨酸- β-半醛

第三十一章氨基酸及重要衍生物的合成.ppt

E1：γ-谷氨酰转肽酶 E2：γ-谷氨酰环化转移酶 E3：5-氧代脯氨酸酶 E4：γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶
细胞膜
CH2
H
SH
ADP + Pi
外
内
E5
ATP
O H2N CH C OH
H
ATP E4
ADP + Pi
O
O H2N CH C OH
CH2 SH
H2N CH C OH
CH2
CH2 γ -谷氨酰半胱氨酸 CO
OH O C H2 H2 H2 H NH
CH C C C N C NH2 NH2
O H2N CH C OH
H
精氨酸提供胍基；甲硫氨酸提供甲基。
OH
OC
H2 H2
CH C C C NH2 NH2 H2
H2N C
O H N CH2 C OH
NH 胍基乙酸
CH3
O
H2N C N CH2 C OH
NH
O
H2N CH C OH
High level of one (e.g., Y) should not prevent the synthesis of the other (e.g., Z).
In branching pathways leading tothe synthesis of multiple end products from common precursors, several forms of feedback inhibitionmechanisms are used to coordinately regulate the synthesis of all the amino acids.

第三十一章氨基酸及其重要衍生物的生物合成-第二十七章光合

▪ 除甘氨酸、丙氨酸、丝氨酸外，这些含氮物的氮都直接来源于谷氨酰胺，且都是谷氨酰胺导出的反应最终产物。
谷反氨馈酰抑胺制合别成构第酶调三的控十一章氨基酸及其衍生物的生物合成
第三十一章氨基酸及其衍生物的生物合成
•大肠杆菌谷氨酰胺合成酶的调节
谷氨酰胺合成酶的共价修饰，12个单体可以被逐步腺苷酸化而失活。
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第三十一章氨基酸及其衍生物的生物合成
主要内容：
氨基酸及其衍生物的生物合成和调控。
第三十一章氨基酸及其衍生物的生物合成
一、概论
▪ 必需氨基酸机体不能自己合成,必需自外界获取的氨基酸。
1.谷氨酸转乙酰基酶 2.乙酰谷氨酸激酶 3.N-乙酰-γ-谷氨酰磷酸还原酶
4.乙酰鸟氨酸转氨酶 5.乙酰鸟氨酸脱乙酰基酶
第三十一章氨基酸及其衍生物的生物合成
1.转氨甲酰酶 2.精氨琥珀酸合成酶 3.精氨琥珀酸裂解酶
第三十一章氨基酸及其衍生物的生物合成
5. 由α-酮戊二酸形成L-赖氨酸
▪ 非必需氨基酸机体能自己合成的氨基酸。对人来说有8种必需氨基酸苏、缬、亮、异亮，苯丙属芳香，还有色、赖、蛋，缺一人遭殃。有2种半必需氨基酸：Arg、His 其余10种是非必需氨基酸。高等动物是10种必需氨基酸

生物化学王镜岩第三版第31章氨基酸的生物合成

包括：谷AA(Glu)、谷氨酰胺(Gln)、脯(Pro)、羟脯(Hyp)、精(Arg) 赖氨酸（lys)

共同碳架：TCA中的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）
2、由α-酮戊二酸形成谷氨酰胺
α-酮戊二酸
转氨酶
α-酮酸
氨基酸
谷氨酰胺合成酶是催化氨转变为有机含氮物的主要酶
（2）各族氨基酸的前体及相互关系
非必需氨基酸的生物合成
各种氨基酸的前体及相互关系
丝氨酸族
His 和芳香族
丙氨酸族
天冬氨酸族谷氨酸族
三、氨基酸生物合成的调节
（一）通过终端产物对氨基酸生物合成的抑制
1、简单的终端产物抑制
2、不同终端产物对共经合成途径的协同抑制
非必需氨基酸——凡是动物体内能合成的氨基酸。
非必需氨基酸的生物合成
a、由α-酮酸氨基化生成 b、由某些非必需氨基酸转化而来 c、由某些必需氨基酸转变而来
（一）不同生物合成氨基酸的能力不同，合成氨基酸的种类不同，利用的原料也不同。

从氨基酸合成的碳源看：各种氨基酸的碳骨架主要来源酮酸，酮酸主要来源于柠檬酸循环、糖酵解和磷酸戊糖途径。氨基多来自于谷氨酸和谷氨酰胺。
His 和芳香族

12.2氨基酸及其重要衍生物的生物合成

L赖氨酸的生物合成在不同生物有完全不同的两条途径。覃类（和眼虫）L－赖氨酸的合成以-酮戊二酸为起始物。细菌和绿色植物则是通过丙酮酸和天冬氨酸β-半醛的缩合途径。

几种氨基酸的关系
谷氨酰胺 α-酮戊二酸谷AA 脯AA 羟脯AA
鸟AA
瓜AA
精AA
（二）天冬氨酸族氨基酸的合成

包括：天冬AA(Asp)、天冬酰胺(Asn)、赖(Lys)、苏 (Thr)、甲硫(Met)、异亮(Ile)
氨基酸合成的碳架来源：
柠檬酸循环糖酵解戊糖磷酸途径氨基酸分解途径
氨基酸合成的氨基来源：
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。
氨基酸的分族
柠檬酸循环
α-酮戊二酸
谷氨酸
谷氨酰胺脯氨酸精氨酸
草酰乙酸
天冬氨酸
天冬酰胺甲硫氨酸赖氨酸苏氨酸
（谷氨酸族）
（天冬氨酸族）
糖酵解丙酮酸
2、半胱氨酸的生物合成
（1）某些植物和微生物体内半胱氨酸的合成途径 -SH主要来源于硫酸，硫酸要还原为H2S。
硫酸还原为H2S，首先要转变为活化形式
（2）动物体内半胱氨酸的合成途径在动物休内半胱氨酸的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的一个中间产物，也可称为前体。

三种氨基酸的关系
从谷氨酸经转氨作用而来