第26章 氨基酸及其重要衍生物的生物合成(3课时)
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氨基酸生物合成ppt课件
（二）按碳骨架的来源氨基酸的合成可分为：
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、组氨酸的合成
脂肪族氨基酸的生物合成涉及前4种类型。
芳香氨基酸生物合成涉及第五种类型
（一）氨基酸生物合成途径的类型 1、酸性氨基酸家族的合成途径：
◇ （一）通过终端产物对氨基酸合成的反馈 抑制调节
◇ （二）通过酶生成量的改变调节氨基酸的
生物合成
（一）通过终端产物对氨基酸 合成的调节
（二）通过酶生成量的改变调节 氨基酸的生物合成
五、氨基酸转化为其他氨基酸 及其他代谢物
◇ （一）氧化氮的形成
◇ （二）谷胱甘肽 ◇ （三）肌酸的生物合成 ◇ （四）卟啉的生物合成 ◇ （五）短杆菌太S
2、脂肪酸家族氨基酸的合成途径：
3、芳香族氨基酸合成途径
1）赤藓糖-4-磷酸和烯醇式丙酮酸磷酸衍生类型 2）组氨酸生物合成
1.氨基酸生物合成的分族情况
2.二十种氨基酸的生物合成概况
二、脂肪族氨基酸的生物合成
◇ （一）谷氨酸族氨基酸的生物合成
◇ （二）天冬氨酸族的生物合成
◇ （三）丙酮酸族的生物合成
4. Arg的生物合成
5.由α- 酮戊二酸形成Lys
（二）天冬氨酸族的生物合成
◇ 1.Asp的合成
◇ 2.Asn的合成 ◇ 3.细菌和植物Lys的生物合成 ◇ 4.甲硫氨酸的生物合成 ◇ 5.苏氨酸的生物合成 ◇ 6.异亮氨酸的生物合成
1.Asp的合成
2.Asn的合成
3.细菌和植物Lys的生物合成
3、谷氨酸酰胺化为谷氨酰胺
第26章 氨基酸及其重要衍生物的生物合成(3课时)
谷氨酸合酶
（动物和真菌，不普遍）
2、由α-酮戊二酸形成谷氨酰胺
转氨酶 α-酮戊二酸
氨基酸 α-酮酸
谷氨酰胺合成酶是催化氨转变为有机含氮物的主要酶， 是生物体内氨同化最重要的途径
谷氨酸和谷氨酰胺合成示意图
3、由α－酮戊二酸合成脯氨酸
4、L-精氨酸的生物合成（谷氨酸到精氨酸）
5、L-赖氨酸的生物合成
而中间阶段在胞浆内进行。
血红素合成过程：
① -氨基--酮戊酸(-aminolevulinic acid, ALA)的 生成：
COOH
H2C CH2
+ CH2NH 2
C～SCoA COOH
O
HSCoA + CO2
ALA合酶 （磷酸吡哆醛）
COOH H2C
CH2 CO CH2NH 2
• 反应部位在线粒体内； • 催化此反应的酶是ALA合酶(ALA synthase)，其
第26章 氨基酸及其重要衍生 物的生物合成
(Biosynthesis of amino acids and its important derivates)
南华大学 生物化学与分子生物学教研室
张敏
第一节 生物固氮
• 生物固氮：固氮微生物将大气中的氮还原成氨
的过程
豆科植物 共生固氮微生物
非豆科植物
厌氧的巴氏梭菌，需氧固氮杆菌，光合 自生固氮微生物 细菌，兼性厌氧的克氏杆菌
ATP
ATP
γ-谷氨酰半胱氨酸
ADP+Pi
（三）肌酸的生物合成
磷酸肌酸是肌肉和神经 的重要储能物质
（四）卟啉、血红素的生物合成
合成的组织和亚细胞定位： 参与血红蛋白组成的血红素主要在骨髓的
（动物和真菌，不普遍）
2、由α-酮戊二酸形成谷氨酰胺
转氨酶 α-酮戊二酸
氨基酸 α-酮酸
谷氨酰胺合成酶是催化氨转变为有机含氮物的主要酶， 是生物体内氨同化最重要的途径
谷氨酸和谷氨酰胺合成示意图
3、由α－酮戊二酸合成脯氨酸
4、L-精氨酸的生物合成（谷氨酸到精氨酸）
5、L-赖氨酸的生物合成
而中间阶段在胞浆内进行。
血红素合成过程：
① -氨基--酮戊酸(-aminolevulinic acid, ALA)的 生成：
COOH
H2C CH2
+ CH2NH 2
C～SCoA COOH
O
HSCoA + CO2
ALA合酶 （磷酸吡哆醛）
COOH H2C
CH2 CO CH2NH 2
• 反应部位在线粒体内； • 催化此反应的酶是ALA合酶(ALA synthase)，其
第26章 氨基酸及其重要衍生 物的生物合成
(Biosynthesis of amino acids and its important derivates)
南华大学 生物化学与分子生物学教研室
张敏
第一节 生物固氮
• 生物固氮：固氮微生物将大气中的氮还原成氨
的过程
豆科植物 共生固氮微生物
非豆科植物
厌氧的巴氏梭菌，需氧固氮杆菌，光合 自生固氮微生物 细菌，兼性厌氧的克氏杆菌
ATP
ATP
γ-谷氨酰半胱氨酸
ADP+Pi
（三）肌酸的生物合成
磷酸肌酸是肌肉和神经 的重要储能物质
（四）卟啉、血红素的生物合成
合成的组织和亚细胞定位： 参与血红蛋白组成的血红素主要在骨髓的
氨基酸及其重要衍生物的生物合成
L-丙氨酸 消旋酶 D-丙氨酸
31 章 完
苯丙氨酸 酪氨酸 色氨酸
磷酸戊糖途径 核糖-5-磷酸
组氨酸
无机界 固氮 作用
同化作用 生物合成
生物合成
有机界
氮的循环
N2 NH3
反硝化作用
硝酸基 还原
NO3
某些微生物
绝大多数植物 及微生物
氨基酸 核苷酸 叶绿素
蛋白质 DNA RNA 多糖 磷脂质
分解代谢 分解代谢
无机氮和有机氮的相互转化
概论
生物体转化氨为有机化合物： 氨甲酰磷酸合成酶的作用 谷氨酸脱氢酶的作用 谷氨酰胺合成酶的作用
30.2 脂肪族氨基酸的生物合成
30.2.1 谷氨酸组氨基酸的生物合成：谷氨酸、谷氨酰 胺、脯氨酸（精氨酸、赖氨酸） 以a--酮戊二酸为前体
30.2.2 天冬氨酸组的生物合成：天冬氨酸、天冬酰 胺、甲硫氨酸、苏氨酸
（赖氨酸、异亮氨酸） 30.2.3 丙酮酸组的生物合成：丙氨酸、缬氨酸、亮
氨酸 30.2.4 丝氨酸组的生物合成：丝氨酸、甘氨酸、半
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
简单的终端产物抑制 不同终端产物对共经合成途径的协同抑制 不同分支产物对多个同工酶的特殊抑制---
-酶的多重性抑制
连续产物抑制，及连续反馈抑制、逐步反馈抑 制
31 章 完
苯丙氨酸 酪氨酸 色氨酸
磷酸戊糖途径 核糖-5-磷酸
组氨酸
无机界 固氮 作用
同化作用 生物合成
生物合成
有机界
氮的循环
N2 NH3
反硝化作用
硝酸基 还原
NO3
某些微生物
绝大多数植物 及微生物
氨基酸 核苷酸 叶绿素
蛋白质 DNA RNA 多糖 磷脂质
分解代谢 分解代谢
无机氮和有机氮的相互转化
概论
生物体转化氨为有机化合物： 氨甲酰磷酸合成酶的作用 谷氨酸脱氢酶的作用 谷氨酰胺合成酶的作用
30.2 脂肪族氨基酸的生物合成
30.2.1 谷氨酸组氨基酸的生物合成：谷氨酸、谷氨酰 胺、脯氨酸（精氨酸、赖氨酸） 以a--酮戊二酸为前体
30.2.2 天冬氨酸组的生物合成：天冬氨酸、天冬酰 胺、甲硫氨酸、苏氨酸
（赖氨酸、异亮氨酸） 30.2.3 丙酮酸组的生物合成：丙氨酸、缬氨酸、亮
氨酸 30.2.4 丝氨酸组的生物合成：丝氨酸、甘氨酸、半
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
简单的终端产物抑制 不同终端产物对共经合成途径的协同抑制 不同分支产物对多个同工酶的特殊抑制---
-酶的多重性抑制
连续产物抑制，及连续反馈抑制、逐步反馈抑 制
第27章--氨基酸及其重要衍生物的生物合成
COOH
CONH2
----
----
CH2
谷氨酰胺合成酶
CH2 +NH3 +ATP
CHNH2
COOH
CONH2 COOH
CH2
CH2 +ADP +Pi+H2O
CHNH2 谷氨酰胺(贮存了氨）
COOH
可做为NH3的 供体将其转移
COOH
----
----
CH2 CH2 + CHNH2 COOH
CH2 CH2
苏氨酸 异亮氨酸
（三）丙酮酸族氨基酸的合成
包括：丙(Ala)、缬(Val)、亮(Leu)
共同碳架：EMP中的丙酮酸 1、丙氨酸的生物合成
2、缬氨酸和异亮氨酸的生物合成 3、亮氨酸的生物合成
（四）丝氨酸族氨基酸的合成
包括：丝(Ser)、甘(Gly)、半胱(Cys)
1、丝氨酸和甘氨酸的生物合成途径（有两条途径） （1）甘AA碳架：光呼吸乙醇酸途径中的乙醛酸（植物）
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
转氨酶 α-酮戊二酸
氨基酸 α-酮酸
谷氨酰胺合成酶是催化氨转变为有机含氮物的主要酶
（普遍）
由α-酮戊二酸形成谷氨酰胺和谷氨酸的关系图
3、由谷AA
精AA
4、由谷AA 脯AA
5、L-赖氨酸的生物合成
+
2e-
丝AA
（2）碳架:EMP中的3-磷酸甘油酸
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。
氨基酸的生物合成PPT课件
20
2、L-天冬酰胺的生物合成 （1）
（2）
（存在于细菌中） 21
3、细菌和植物L-赖氨酸的生物合成
22
4、L-甲硫氨酸的生物合成
23
5、L-苏氨酸的生物合成
24
6、L-异亮氨酸的生物合成
25
几种氨基酸的关系
天冬酰胺
草酰乙酸
天冬氨酸
赖氨酸
甲硫氨酸
β-天冬氨酸半醛
苏氨酸 异亮氨酸
26
（三）丙酮酸族氨基酸的合成
包括：丙(Ala)、缬(Val)、亮(Leu)
共同碳架：EMP中的丙酮酸 1、丙氨酸的生物合成
27
2、缬氨酸和异亮氨酸的生物合成 3、亮氨酸的生物合成
28
（四）丝氨酸族氨基酸的合成
包括：丝(Ser)、甘(Gly)、半胱(Cys)
1、丝氨酸和甘氨酸的生物合成途径（有两条途径） （1）甘AA碳架：光呼吸乙醇酸途径中的乙醛酸
34
1、芳香族氨基酸的生物合成 芳香族AA碳架：赤藓糖-4-磷酸(PPP)和PEP(EMP)
35
（1）由分支酸形成苯丙氨酸和酪氨酸
酪氨酸的生物 合成除上述途 径外，还可由 苯丙氨酸羟基 化而形成。催 化此反应的酶 称为苯丙氨酸 羟化酶，又称 苯丙氨酸-4单加氧酶。
36
（2）由分支酸形成色氨酸
----
----
-
COOH CHO
乙醛酸
COOH
+ CH2
CH2 CHNH2 COOH
谷AA
COOH
COOH CH2NH2
+
CH2 CH2
甘AA
C=O
COOH
α -酮戊二酸
29
2
2、L-天冬酰胺的生物合成 （1）
（2）
（存在于细菌中） 21
3、细菌和植物L-赖氨酸的生物合成
22
4、L-甲硫氨酸的生物合成
23
5、L-苏氨酸的生物合成
24
6、L-异亮氨酸的生物合成
25
几种氨基酸的关系
天冬酰胺
草酰乙酸
天冬氨酸
赖氨酸
甲硫氨酸
β-天冬氨酸半醛
苏氨酸 异亮氨酸
26
（三）丙酮酸族氨基酸的合成
包括：丙(Ala)、缬(Val)、亮(Leu)
共同碳架：EMP中的丙酮酸 1、丙氨酸的生物合成
27
2、缬氨酸和异亮氨酸的生物合成 3、亮氨酸的生物合成
28
（四）丝氨酸族氨基酸的合成
包括：丝(Ser)、甘(Gly)、半胱(Cys)
1、丝氨酸和甘氨酸的生物合成途径（有两条途径） （1）甘AA碳架：光呼吸乙醇酸途径中的乙醛酸
34
1、芳香族氨基酸的生物合成 芳香族AA碳架：赤藓糖-4-磷酸(PPP)和PEP(EMP)
35
（1）由分支酸形成苯丙氨酸和酪氨酸
酪氨酸的生物 合成除上述途 径外，还可由 苯丙氨酸羟基 化而形成。催 化此反应的酶 称为苯丙氨酸 羟化酶，又称 苯丙氨酸-4单加氧酶。
36
（2）由分支酸形成色氨酸
----
----
-
COOH CHO
乙醛酸
COOH
+ CH2
CH2 CHNH2 COOH
谷AA
COOH
COOH CH2NH2
+
CH2 CH2
甘AA
C=O
COOH
α -酮戊二酸
29
2
氨基酸及其重要衍生物的
乙酰鸟氨酸脱乙酰基酶
N-乙酰谷氨酸-γ-半醛 N-乙酰鸟氨酸 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
哺乳动物大部分组织中存在此转氨酶 当蛋白生物合成中Arg不足时逆反应生成鸟氨酸 ——Pro合成中的支路
（二）天冬氨酸族氨基酸的生物合成 1、Asp的合成
胱硫醚γ合酶
O-琥珀酰高丝氨酸
直接与H2S作用 生成高半胱氨酸
L，L-胱硫醚
β -胱硫醚酶
L，L-胱硫醚 丙酮酸
L-高半胱氨酸
L-高半胱氨酸
转移酶
L-甲硫氨酸
5、苏氨酸的生物合成
激 酶
天冬酰- β-磷酸
天冬酰- β-磷酸
天冬氨酸-β-半醛脱氢酶
天冬氨酸- β-半醛
脱氢酶
天冬氨酸- β-半醛
精氨酸 脯氨酸
组氨酸
（一）谷氨酸族氨基酸的生物合成 1、由α- 酮戊二酸形成Glu
浓度很高时发生
谷氨酸脱氢酶 glutamate dehydrogenase
2、由α- 酮戊二酸形成Gln
α-
酮 转氨酶
戊
二 AA
α-酮酸
酸
NH4+浓度低时可发生
谷氨酰胺合成酶
Gln
Pi
NH3
γ谷氨酰磷酸
大肠杆菌谷氨酰胺合成酶 （12个相同的亚基）
脱氢酶
β -异丙基苹果酸
α-酮-异己酸
α-酮-异己酸 亮氨酸
（四）丝氨酸族氨基酸的合成来自磷酸甘油酸脱氢酶3-磷酸-甘油酸 3-磷酸-羟基-丙酮酸
磷酸丝氨酸转氨酶
3-磷酸-羟基-丙酮酸
3-磷酸-丝氨酸
3-磷酸-丝氨酸 丝氨酸
氨基酸及其重要衍生物
N-乙酰谷氨酸
N-乙酰-γ谷氨酰磷酸 N-乙酰谷氨酸-γ-半醛
乙酰鸟氨酸脱乙酰基酶
N-乙酰谷氨酸-γ-半醛 N-乙酰鸟氨酸 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
哺乳动物大部分组织中存在此转氨酶 当蛋白生物合成中Arg不足时逆反应生成鸟氨酸 ——Pro合成中的支路
天冬氨酸- β-半醛
脱氢酶
天冬氨酸- β-半醛
L-高丝氨酸
高丝氨酸激酶
O-磷酰高丝氨酸
L-高丝氨酸
苏氨酸合酶
苏氨酸 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Байду номын сангаас
吲哚-3-甘油磷酸 吲哚
吲哚-3-甘油磷酸
吲哚
3-磷酸-甘油
（六） 组氨酸的合成
N1-（5`-磷酸核糖）-ATP
N1-5`-磷酸核糖-ATP
N1-5`-磷酸核糖-AMP
N1-5`-磷酸核糖-AMP N1-5`-磷酸核糖亚氨甲基-5-氨基咪唑-4-羧酰胺核苷酸
N1-5`-磷酸核酮糖 亚氨甲基-5-氨基咪 唑-4-羧酰胺核苷酸
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
半胱氨酸 甘氨酸
3磷酸-甘油酸
酵解
丙酮酸
亮氨酸
氨基酸及其重要衍生物的生物合成
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16
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。
e -E
A aB
C
Df -F
G
H
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17
二、 通过酶量调节
阻遏酶 同工酶
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18
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-Cys
微生物有差异
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2
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NH3 2、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）
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3
❖ 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
（2）通过谷氨酸脱氢酶
-------
COO HC=O
COO
谷氨酸 脱氢酶
HCHNH2
CH2 +NAD(P)H+NH3 CH2
CH2 +NAD(P)++H2 CH2 O
COO
COO 完整版课件ppt
4
H
H
（3）通过谷氨酰胺合成酶
-------
COOH
CHNH2 CH2
+
+NH4 + ATP
6
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、Arg
➢ 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。
氨基酸生物合成精品PPT课件
2、α-酮戊二酸还原、氨基化为谷氨酸
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-
氨
NAD(P)H+H+ NAD(P)+
谷氨酸脱氢酶
COO│ H3N— C—H │ CH2 │ CH2 │ COO-
3、谷氨酸酰胺化为谷氨酰胺
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。
（二）按碳骨架的来源氨基酸的合成可分为： 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、组氨酸的合成 脂肪族氨基酸的生物合成涉及前4种类型。 芳香氨基酸生物合成涉及第五种类型
（一）谷氨酸族氨基酸的生物合成
◇ 1、由α- 酮戊二酸形成Glu ◇ 2、由α- 酮戊二酸形成Gln ◇ 3、由α- 酮戊二酸形成Pro ◇ 4. Arg的生物合成 ◇ 5.由α- 酮戊二酸形成Lys
1、由α- 酮戊二酸形成Glu
2、由α- 酮戊二酸形成Gln
3、由α- 酮戊二酸形成Pro
4. Arg的生物合成
L-氨基酸在消旋 酶的作用下形成 D-氨基酸。
（一）氧化氮的形成（脊椎动物体
内重要的信息分子）
（二）谷胱甘肽
（三）肌酸的生物合成
（四）卟啉的生物合成
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
◇ （一）通过终端产物对氨基酸合成的反馈 抑制调节
高中生物竞赛氨基酸的生物合成和生物固氮 课件
5
谷氨酰胺
合成酶
α –酮戊二酸 脱氢酶谷氨酸 鸟氨酸 瓜氨酸
还原 环化 还原
精氨酸
α –氨基己二酸
脯氨酸
赖氨酸
6
天冬氨酸族(草酰乙酸族) 6种AA
天冬氨酸半பைடு நூலகம் 二氨基庚二酸
7
草酰乙酸
转氨酶 天门冬氨酸 合成酶
激酶
天门冬氨酸磷酸
脱氢酶
天门冬氨酸半醛
天门冬酰胺 赖氨酸
脱氢酶
激酶
合成酶
高丝氨酸
高丝氨酸磷酸 苏氨酸
14
四.氨基酸生物合成的调节 反馈别构抑制, 形式多样, 协同抑制.
15
在一个分支代谢途径中，在分支点之前的一 个较早反应是由几个同工酶催化时，分支 代谢的几个终产物分别对这几个同工酶产 生抑制作用，从而起到协同调节的功效。
16
一个终产物控制一个同工酶，只有在所有终 产物都过量时，几个同工酶才全部被抑制， 反应才最后终止。
转酰基酶
琥珀酰高丝氨酸
合成酶
异亮氨酸
丙丁硫醚
裂解酶
高半胱氨酸
甲基转移酶
甲硫氨酸
8
丙酮酸族 3种AA
原料
9
3-磷酸甘油酸族 3种氨基酸
脱氢酶
转氨酶
3-磷酸甘油酸 3-磷酸丙酮酸
3-磷酸丝氨酸
磷酸酶 转羟甲基酶
丝氨酸
甘氨酸
硫化
丝氨酸
O-乙酰丝
半胱氨酸
乙酰CoA
氨酸
乙酸 (植物和微生物) 10
芳香族
11
磷酸烯醇式丙酮酸(PEP) + 4-磷酸赤藓糖
经7步反应
色氨酸
分枝酸
脱羧 脱水 苯丙酮酸
谷氨酰胺
合成酶
α –酮戊二酸 脱氢酶谷氨酸 鸟氨酸 瓜氨酸
还原 环化 还原
精氨酸
α –氨基己二酸
脯氨酸
赖氨酸
6
天冬氨酸族(草酰乙酸族) 6种AA
天冬氨酸半பைடு நூலகம் 二氨基庚二酸
7
草酰乙酸
转氨酶 天门冬氨酸 合成酶
激酶
天门冬氨酸磷酸
脱氢酶
天门冬氨酸半醛
天门冬酰胺 赖氨酸
脱氢酶
激酶
合成酶
高丝氨酸
高丝氨酸磷酸 苏氨酸
14
四.氨基酸生物合成的调节 反馈别构抑制, 形式多样, 协同抑制.
15
在一个分支代谢途径中，在分支点之前的一 个较早反应是由几个同工酶催化时，分支 代谢的几个终产物分别对这几个同工酶产 生抑制作用，从而起到协同调节的功效。
16
一个终产物控制一个同工酶，只有在所有终 产物都过量时，几个同工酶才全部被抑制， 反应才最后终止。
转酰基酶
琥珀酰高丝氨酸
合成酶
异亮氨酸
丙丁硫醚
裂解酶
高半胱氨酸
甲基转移酶
甲硫氨酸
8
丙酮酸族 3种AA
原料
9
3-磷酸甘油酸族 3种氨基酸
脱氢酶
转氨酶
3-磷酸甘油酸 3-磷酸丙酮酸
3-磷酸丝氨酸
磷酸酶 转羟甲基酶
丝氨酸
甘氨酸
硫化
丝氨酸
O-乙酰丝
半胱氨酸
乙酰CoA
氨酸
乙酸 (植物和微生物) 10
芳香族
11
磷酸烯醇式丙酮酸(PEP) + 4-磷酸赤藓糖
经7步反应
色氨酸
分枝酸
脱羧 脱水 苯丙酮酸
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厌氧的和光合自养的蓝藻，需氧和光合 自养的细菌
生物固氮过程
• 固氮微生物的固氮过程，是在细胞内固氮酶的催 化作用下进行的
• N2+e +H + +ATP 固氮酶 NH3+ADP+Pi • 固氮酶：由固氮基因编码控制
生物固氮的总量占地球上固氮总量的90%，因 而在自然界的氮循环中有重要作用
无机界 固氮 作用
L赖氨酸的生物合成在不同生物有完全不同的两条途径。蕈类（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。
几种谷氨酸族氨基酸的关系
赖氨酸
（二）天冬氨酸族氨基酸的生物合成 Asp、Asn、Met、Thr
1、天冬氨酸生物合成
谷草转氨酶 (AST/GOT)
（2）由分支酸形成色氨酸
芳香族氨基酸的关系
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。
2、组氨酸的生物合成
• 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。
EⅠ
EⅡ
EⅢ
EⅣ
EⅥ
AB
C
D
E
F
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；
– 氮：主要来自于谷氨酸的转氨基作用。
氨基酸生物合成的分族Ⅰ
蕈类
细菌
眼虫
绿色植物
①
异亮氨酸 ②
氨基酸生物合成的分族Ⅱ
④ ③
氨基酸生物合成的分族Ⅲ
⑥ ⑤
20种氨基酸生物合成概貌Ⅰ
葡萄糖-6-磷酸
20种氨基酸生物合成概貌Ⅱ
（一）谷氨酸族氨基酸的生物合成 Glu、Gln、Pro、Arg、Lys
蕈类 眼虫
1、由α-酮戊二酸形成谷氨酸
①通过α －酮戊二酸和其他氨基酸的转氨反应合成谷氨酸。 ②氨的同化中已介绍的通过谷氨酸脱氢酶合成谷氨酸。 ③α －酮戊二酸和谷氨酰胺反应生成两分子谷氨酸。
GOT（谷草转氨酶） AST（天冬氨酸氨基转移酶）
2、天冬酰胺生物合成
天冬酰胺合成酶 ① 哺乳动物中
天冬酰胺合成酶 ② 细菌中
3、细菌和植物L-赖氨酸的生物合成
4、L-甲硫氨酸的生物合成
5、L-苏氨酸的生物合成
几种天冬氨酸族氨基酸的关系
（三）丙酮酸族氨基酸的生物合成 Ala、Val、Leu、Ile
只能由植物和微生物合成，必需氨基酸
见P336图26-20、P337图26-21、 P338图26-22
1、芳香族氨基酸的生物合成
芳香族AA碳架：赤藓糖-4-磷酸(HMS)和PEP(EMP)
（1）由分支酸形成苯丙氨酸和酪氨酸
酪氨酸的生物 合成除上述途 径外，还可由 苯丙氨酸羟基 化而形成。催 化此反应的酶 称为苯丙氨酸 羟化酶，又称 苯 丙 氨 酸 -4- 单 加氧酶。
氮素化肥
第二节 氨的同化
①动物、植物、微生物普遍存在，但不重要
谷氨酸脱氢酶
②微生物和动物
氨甲酰磷酸 合成酶
在植物体中，氨甲酰磷酸中的氮来自谷氨酰胺的酰胺基，不是由氨来的。类 似于动物嘧啶合成。
③生物体内中最要的氨同化途径
谷氨酰胺合成酶
④微生物和动物
谷氨酸合酶
在原核生物中，当环境中的氨浓度较低的时候，③和④联合使用， 利用谷氨酰胺合成酶对氨的高亲和力，充分摄取氨。
1、丙氨酸生物合成
谷丙转氨酶
2 、
L-
异
亮
氨
酸
和
缬
氨
酸
的
生
物
合
成
异亮氨酸由苏氨酸提供4个碳，丙酮酸提供2个碳
3、亮氨酸的生物合成
（四）丝氨酸族氨基酸的生物合成 Ser、Gly、Cys
1、丝氨酸和甘氨酸生物合成
2、半胱氨酸生物合成—1 （植物或微生物）
转乙酰基酶
O – 乙酰丝氨酸
丝氨酸
硫氢解酶
第26章 氨基酸及其重要衍生 物的生物合成
(Biosynthesis of amino acids and its important derivates)
南华大学 生物化学与分子生物学教研室
张敏
第一
豆科植物 共生固氮微生物
非豆科植物
厌氧的巴氏梭菌，需氧固氮杆菌，光合 自生固氮微生物 细菌，兼性厌氧的克氏杆菌
同化作用 生物合成
生物合成
有机界
氮的循环
N2 NH3
反硝化作用
硝酸基 还原
NO3
某些微生物
绝大多数植物 及微生物
氨基酸 核苷酸 叶绿素
蛋白质 DNA RNA 多糖 磷脂质
分解代谢 分解代谢
无机氮和有机氮的相互转化
固氮的途径
大气中的N2
生物固氮
高能固氮
工业固氮
尿素及动
NO3-
NO3-
植物遗体
土壤中的微生物 NH3
人的必需氨基酸
对于人体的需要来说，20种氨基酸可以分为三类： Lys、Thr、Leu、Ile、Val、Met、Trp、Phe这8种氨基 酸，人体不能自己合成，必须通过食物来摄取，这些氨基酸 称为必需氨基酸。 青少年以前人体合成Arg、His的能力不能满足自身的需 要，需要从食物中摄取一部分，称为半必需氨基酸。对于成 年人来说，Arg和His是非必需氨基酸。 另外的十种氨基酸，人体可以自身合成，不必靠食物补 充，称为非必需氨基酸。
第三节 氨基酸的生物合成
必需氨基酸和非必需氨基酸
有些生物能够合成全部20种常见蛋白质氨基酸，而 有些生物只能合成其中一部分种类的氨基酸，其余种类 的氨基酸要靠从外界摄取。对于必须从外界摄取某些氨 基酸才能正常生长发育的生物来说，这些氨基酸为其必 需氨基酸（essential amino acids），而自身能合成的氨 基酸称为非必需氨基酸（nonessential amino acids ）。
半胱氨酸
2、半胱氨酸生物合成-2 （动物）
胱硫醚 -β -合酶
高半胱氨酸
甲硫氨酸合成 中间产物
胱硫醚
胱硫醚 -γ 水解酶
半胱氨酸
α -酮丁酸
ATP硫酸化酶
硫
的
同
APS-3’磷酸激酶
化
（植物、微生物）
PAPS还原酶
硫 的 同 化
亚硫酸还原酶
三、芳香族氨基酸及组氨酸 的生物合成
（一）芳香族氨基酸的生物合成 Phe、Tyr、Trp
谷氨酸合酶
（动物和真菌，不普遍）
2、由α-酮戊二酸形成谷氨酰胺
转氨酶 α-酮戊二酸
氨基酸 α-酮酸
谷氨酰胺合成酶是催化氨转变为有机含氮物的主要酶， 是生物体内氨同化最重要的途径
谷氨酸和谷氨酰胺合成示意图
3、由α－酮戊二酸合成脯氨酸
4、L-精氨酸的生物合成（谷氨酸到精氨酸）
5、L-赖氨酸的生物合成
生物固氮过程
• 固氮微生物的固氮过程，是在细胞内固氮酶的催 化作用下进行的
• N2+e +H + +ATP 固氮酶 NH3+ADP+Pi • 固氮酶：由固氮基因编码控制
生物固氮的总量占地球上固氮总量的90%，因 而在自然界的氮循环中有重要作用
无机界 固氮 作用
L赖氨酸的生物合成在不同生物有完全不同的两条途径。蕈类（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。
几种谷氨酸族氨基酸的关系
赖氨酸
（二）天冬氨酸族氨基酸的生物合成 Asp、Asn、Met、Thr
1、天冬氨酸生物合成
谷草转氨酶 (AST/GOT)
（2）由分支酸形成色氨酸
芳香族氨基酸的关系
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。
2、组氨酸的生物合成
• 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。
EⅠ
EⅡ
EⅢ
EⅣ
EⅥ
AB
C
D
E
F
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；
– 氮：主要来自于谷氨酸的转氨基作用。
氨基酸生物合成的分族Ⅰ
蕈类
细菌
眼虫
绿色植物
①
异亮氨酸 ②
氨基酸生物合成的分族Ⅱ
④ ③
氨基酸生物合成的分族Ⅲ
⑥ ⑤
20种氨基酸生物合成概貌Ⅰ
葡萄糖-6-磷酸
20种氨基酸生物合成概貌Ⅱ
（一）谷氨酸族氨基酸的生物合成 Glu、Gln、Pro、Arg、Lys
蕈类 眼虫
1、由α-酮戊二酸形成谷氨酸
①通过α －酮戊二酸和其他氨基酸的转氨反应合成谷氨酸。 ②氨的同化中已介绍的通过谷氨酸脱氢酶合成谷氨酸。 ③α －酮戊二酸和谷氨酰胺反应生成两分子谷氨酸。
GOT（谷草转氨酶） AST（天冬氨酸氨基转移酶）
2、天冬酰胺生物合成
天冬酰胺合成酶 ① 哺乳动物中
天冬酰胺合成酶 ② 细菌中
3、细菌和植物L-赖氨酸的生物合成
4、L-甲硫氨酸的生物合成
5、L-苏氨酸的生物合成
几种天冬氨酸族氨基酸的关系
（三）丙酮酸族氨基酸的生物合成 Ala、Val、Leu、Ile
只能由植物和微生物合成，必需氨基酸
见P336图26-20、P337图26-21、 P338图26-22
1、芳香族氨基酸的生物合成
芳香族AA碳架：赤藓糖-4-磷酸(HMS)和PEP(EMP)
（1）由分支酸形成苯丙氨酸和酪氨酸
酪氨酸的生物 合成除上述途 径外，还可由 苯丙氨酸羟基 化而形成。催 化此反应的酶 称为苯丙氨酸 羟化酶，又称 苯 丙 氨 酸 -4- 单 加氧酶。
氮素化肥
第二节 氨的同化
①动物、植物、微生物普遍存在，但不重要
谷氨酸脱氢酶
②微生物和动物
氨甲酰磷酸 合成酶
在植物体中，氨甲酰磷酸中的氮来自谷氨酰胺的酰胺基，不是由氨来的。类 似于动物嘧啶合成。
③生物体内中最要的氨同化途径
谷氨酰胺合成酶
④微生物和动物
谷氨酸合酶
在原核生物中，当环境中的氨浓度较低的时候，③和④联合使用， 利用谷氨酰胺合成酶对氨的高亲和力，充分摄取氨。
1、丙氨酸生物合成
谷丙转氨酶
2 、
L-
异
亮
氨
酸
和
缬
氨
酸
的
生
物
合
成
异亮氨酸由苏氨酸提供4个碳，丙酮酸提供2个碳
3、亮氨酸的生物合成
（四）丝氨酸族氨基酸的生物合成 Ser、Gly、Cys
1、丝氨酸和甘氨酸生物合成
2、半胱氨酸生物合成—1 （植物或微生物）
转乙酰基酶
O – 乙酰丝氨酸
丝氨酸
硫氢解酶
第26章 氨基酸及其重要衍生 物的生物合成
(Biosynthesis of amino acids and its important derivates)
南华大学 生物化学与分子生物学教研室
张敏
第一
豆科植物 共生固氮微生物
非豆科植物
厌氧的巴氏梭菌，需氧固氮杆菌，光合 自生固氮微生物 细菌，兼性厌氧的克氏杆菌
同化作用 生物合成
生物合成
有机界
氮的循环
N2 NH3
反硝化作用
硝酸基 还原
NO3
某些微生物
绝大多数植物 及微生物
氨基酸 核苷酸 叶绿素
蛋白质 DNA RNA 多糖 磷脂质
分解代谢 分解代谢
无机氮和有机氮的相互转化
固氮的途径
大气中的N2
生物固氮
高能固氮
工业固氮
尿素及动
NO3-
NO3-
植物遗体
土壤中的微生物 NH3
人的必需氨基酸
对于人体的需要来说，20种氨基酸可以分为三类： Lys、Thr、Leu、Ile、Val、Met、Trp、Phe这8种氨基 酸，人体不能自己合成，必须通过食物来摄取，这些氨基酸 称为必需氨基酸。 青少年以前人体合成Arg、His的能力不能满足自身的需 要，需要从食物中摄取一部分，称为半必需氨基酸。对于成 年人来说，Arg和His是非必需氨基酸。 另外的十种氨基酸，人体可以自身合成，不必靠食物补 充，称为非必需氨基酸。
第三节 氨基酸的生物合成
必需氨基酸和非必需氨基酸
有些生物能够合成全部20种常见蛋白质氨基酸，而 有些生物只能合成其中一部分种类的氨基酸，其余种类 的氨基酸要靠从外界摄取。对于必须从外界摄取某些氨 基酸才能正常生长发育的生物来说，这些氨基酸为其必 需氨基酸（essential amino acids），而自身能合成的氨 基酸称为非必需氨基酸（nonessential amino acids ）。
半胱氨酸
2、半胱氨酸生物合成-2 （动物）
胱硫醚 -β -合酶
高半胱氨酸
甲硫氨酸合成 中间产物
胱硫醚
胱硫醚 -γ 水解酶
半胱氨酸
α -酮丁酸
ATP硫酸化酶
硫
的
同
APS-3’磷酸激酶
化
（植物、微生物）
PAPS还原酶
硫 的 同 化
亚硫酸还原酶
三、芳香族氨基酸及组氨酸 的生物合成
（一）芳香族氨基酸的生物合成 Phe、Tyr、Trp
谷氨酸合酶
（动物和真菌，不普遍）
2、由α-酮戊二酸形成谷氨酰胺
转氨酶 α-酮戊二酸
氨基酸 α-酮酸
谷氨酰胺合成酶是催化氨转变为有机含氮物的主要酶， 是生物体内氨同化最重要的途径
谷氨酸和谷氨酰胺合成示意图
3、由α－酮戊二酸合成脯氨酸
4、L-精氨酸的生物合成（谷氨酸到精氨酸）
5、L-赖氨酸的生物合成