氨基酸及其重要衍生物的生物合成

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）
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 H C=O CH2 +NAD(P)H+NH3 CH2 COO H
2.天冬氨酸族 草酰乙酸→Asp、Asn、Lys、Thr、Ile、Met
天冬氨酸
草酰乙酸 +Glu 谷草转氨酶 Asp +α-酮戊二酸
Asn合成
Asp +Gln +ATP
（哺乳动物）
Asn合成酶
Mg2+
Asn+Glu+AMP+PPi
Asp+ NH4 +ATP
(细菌)
+
Asn合成酶
Asn+AMP+ PPi
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
A
-
B
C
D
E
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
A -
B
C
D - -
E F G H
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抑制
A B C D - -
谷氨酸 脱氢酶
COO H CHNH2 CH2 +NAD(P)++H2 CH2 O COO H
- - - -
- - - -
（3）通过谷氨酰胺合成酶
COOH CHNH2 +NH4 + ATP CH2 CH2 COOH
+
谷氨酰胺 合成酶
COOH CHNH2 CH2 +ADP+Pi+H+ CH2 C=O 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。
- - - -
四、二十种氨基酸的生物合成概况
丝 氨 酸 族
His 和 芳香 族
丙 氨 酸 族
天冬氨 酸族 谷氨酸族
1. 谷氨酸族
五、氨基酸分族的生物合成情况
Glu、Gln、Pro、Arg
-酮戊二酸
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。
Thr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 Lys
3.丙氨酸族 丙酮酸 Ala、Val、Leu 谷氨酸 + 丙酮酸 Val Leu 谷丙转氨酶 α -酮戊二酸 + 丙氨酸
E
F
G
H
如由赤藓糖-4-磷酸和PEP合成三种芳香族氨基酸
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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。 A B C
a
e -E D f - F
G
H
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 gGlu-Cys+Gly → gGlu-Cys+Gly （3） 肌酸: Gly+Arg →胍基乙酸 （2） 谷光甘肽：Glu+Cys→gGlu-Cys
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。
4. 丝氨酸族 甘油酸-3-磷酸
Ser、Gly、Cys
Ser Gly Cys 5. 组氨酸和芳香氨基酸族 磷酸核糖 His 磷酸赤藓糖+PEP Phe、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
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
Glu脱氢酶／NADPH NH3 + α-酮戊二酸 Glu合酶／NADPH Gln + α-酮戊二酸 2 Glu Glu + H2O
Gln的合成 由α -酮戊二酸形成Glu，由Glu可以进一步形成Gln
谷胺酰胺合成酶 Glu + NH4++ATP
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。 Pro的合成（Glu环化而成） Arg合成 Lys合成