第31章 氨基酸及其重要衍生物的生物合成

第31章

氨基酸及其重要衍生物的生物合成

一、概论

对动物来说：

必需氨基酸—动物体内不能合成的氨基酸，必须从外界获得

才能维持正常生长发育。苯丙氨酸、色氨酸、亮氨酸、异亮氨 酸、缬氨酸、苏氨酸、甲硫氨酸、赖氨酸、精氨酸、组氨酸。

非必需氨基酸——凡是动物体内能合成的氨基酸。

对植物来说： 能合成全部所需的氨基酸，可利用氨和硝酸根来合成氨基酸。 对微生物来说： 不同微生物合成氨基酸的能力差异很大。

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

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

异化作用 分解代谢

NO3-

绝大多数植 物及微生物

氨基酸 核苷酸 叶绿素

生物合成

分解代谢

有机界

蛋白质 DNA、RNA 多糖 脂类

生物体利用3种反应途径把氨转化为有机 化合物，这些有机物进一步合成氨基酸。

1、氨甲酰磷酸合成酶催化CO2（以HCO3-的形式） 及ATP合成氨甲酰磷酸，通过尿素循环合成精氨酸。

2、谷氨酸脱氢酶催化 -酮戊二酸还原、氨化，生 成谷氨酸。 3、谷氨酰胺合成酶催化谷氨酸，转化为谷氨酰胺。

谷AA脱氢酶（细菌）

COOH CH2 CH2 +NH3 +NADH C=O COOH COOH CH2 +NAD+ +H2O CH2 CHNH2 COOH - - - -

- - - -

α-酮戊二酸 （TCA循环产生的）

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

CONH2 CH2 CH2 + CHNH2 COOH

总反应: NH3 +ATP + α-酮戊二酸+2H

- - - -

谷AA+ADP+H2O+Pi

氨甲酰磷酸合成途径（微生物和动物）

原料：NH3 CO2 ATP

氨甲酰激酶

Mg2+

利用体内代谢的氨

氨甲酰磷酸

NH3 + CO2 + ATP

氨甲酰磷酸合成酶

H2N-C-OPO3H2 + ADP = O

NH3 + CO2 + 2ATP

辅因子 Mg2+

H2