SL 12氨基酸的生物合成-农ppt课件

1、第三部分第三部分大分子前体的生物合成大分子前体的生物合成12.1 氮素循环自学）氮素循环自学）12.2 生物固氮的生物化学自学）生物固氮的生物化学自学）12.3 硝酸还原作用自学）硝酸还原作用自学）12.4 氨的同化氨的同化12.5 氨基酸的生物合成氨基酸的生物合成12 12 氨基酸生物氨基酸生物合成合成氮是生物的必需元素之一。在生命活动氮是生物的必需元素之一。在生命活动中起重要作用的蛋白质、核酸、酶及某些激中起重要作用的蛋白质、核酸、酶及某些激素、维生素、叶绿素和血红素等均含有氮元素、维生素、叶绿素和血红素等均含有氮元素。可以说，整个生物界的生命活动全部过素。可以说，整个生物界的生命活动全部

2、过程，都无时无刻不在进行着氮素代谢。程，都无时无刻不在进行着氮素代谢。12.1 氮素循环氮素循环自然界中的不同氮化物经常发生互相转化，形自然界中的不同氮化物经常发生互相转化，形成一个氮素循环成一个氮素循环(nitrogen cycle)。12.2.1 生物固氮的概念生物固氮的概念生物固氮生物固氮(biological nitrogen fixation)是微是微生物、藻类或与高等植物共生的微生物生物、藻类或与高等植物共生的微生物(如根瘤菌如根瘤菌)通过自身的固氮酶复合物把分通过自身的固氮酶复合物把分子氮变成氨的过程。子氮变成氨的过程。12.2 生物固氮的生物化学生物固氮的生物化学在固氮酶的作用

3、下，在固氮酶的作用下，N2还原为还原为NH3，同时，同时2H也被还原为也被还原为H2。生物固氮的总反应式为：生物固氮的总反应式为：N2+8e+16ATP+8H+ 2NH3+H2+16ADP+16Pi固氮酶系统中固氮酶系统中N2还原机理还原机理NH3NO-32e-6e-硝酸还原酶硝酸还原酶亚硝酸还原酶亚硝酸还原酶NO-2AA其它含其它含N N化合物化合物Pro硝酸还原酶硝酸还原酶 亚硝酸还原酶12.4 氨的同化氨的同化酮酸氨基酮酸氨基化）化） v氨同化的途径氨同化的途径v（一谷（一谷AAAA的形成途径的形成途径v1 1、谷氨酰胺合成酶、谷氨酰胺合成酶v2 2、谷、谷AAAA脱氢酶脱氢酶v（二氨甲

4、酰磷酸形成途径（二氨甲酰磷酸形成途径v 定义：生物体将无机态的氨转化为含氮有机化定义：生物体将无机态的氨转化为含氮有机化合物的过程合物的过程N N素亦称生命元素）素亦称生命元素）NH3 谷谷AA 其它其它AA1、谷氨酰胺合成酶植物为、谷氨酰胺合成酶植物为主）主）2、谷、谷AA脱氢酶细菌）脱氢酶细菌） 氨甲酰磷酸合成途径微生物和动物）氨甲酰磷酸合成途径微生物和动物）12.5.1 氨基酸的合成与转氨基作用氨基酸的合成与转氨基作用氨基酸的生物合成需要三个基本条件：氨基酸的生物合成需要三个基本条件：1、碳骨架、碳骨架2、氨供体最主要为谷、氨供体最主要为谷AA，领头，领头AA）3、酶、酶(转氨酶转氨酶)

5、先先 Glu 其它其它AA12.5 氨基酸的生物合成氨基酸的生物合成-酮戊二酸酮戊二酸氨基的氨基的转换站转换站12.5.2 各族氨基酸的合成各族氨基酸的合成动植物和微生物的氨基酸合成可能具有动植物和微生物的氨基酸合成可能具有相同的途径。留意：植物和微生物能相同的途径。留意：植物和微生物能合成所有氨基酸，而动物只能合成非合成所有氨基酸，而动物只能合成非必需氨基酸。必需氨基酸。根据氨基酸合成的碳架来源不同，可将根据氨基酸合成的碳架来源不同，可将氨基酸分为若干族。在每一族里的几氨基酸分为若干族。在每一族里的几种氨基酸都有共同的碳架来源。种氨基酸都有共同的碳架来源。六条氨基酸合成途径六条氨基酸合成途径

6、丙氨酸族丙氨酸族丝氨酸族丝氨酸族谷氨酸族谷氨酸族天冬氨酸族天冬氨酸族组氨酸组氨酸芳香氨基酸族芳香氨基酸族 Ala Val Leu Ala Val Leu 共同碳架：丙酮酸共同碳架：丙酮酸EMPEMP） 丙氨酸族氨基酸的合成丙氨酸族氨基酸的合成COOHCH3C=O-CH2-COOHCH2-CHNH2COOH- -COOHCH3CHNH2-CH2-COOHCH2-C=OCOOH- -谷丙转氨酶谷丙转氨酶+丙酮酸丙酮酸Glu Ala -酮戊二酸酮戊二酸 谷丙转氨酶：谷丙转氨酶：GPT 丙氨酸族其它氨基酸的合成丙氨酸族其它氨基酸的合成2丙酮酸丙酮酸-酮异戊酸酮异戊酸 缩合CO2转氨基转氨基Val-酮异

7、己酸酮异己酸 Leu转氨基转氨基-CH3C=OCOO-CH2-CH3CH3-CH-C=OCOOH- -CH3-CH-酮异戊酸酮异戊酸 丝氨酸族氨基酸的合成丝氨酸族氨基酸的合成 包括：包括： Ser Gly Cys Ser Gly Cys Gly碳架：光呼吸乙醇酸途径中的乙醛酸碳架：光呼吸乙醇酸途径中的乙醛酸CH2-COOHCH2-CHNH2COOH-COOHCHO-+COOHCH2NH2-CH2-COOHCH2-C=OCOOH- -+-酮戊二酸酮戊二酸 Gly Glu 乙醛酸乙醛酸 COOHCH2NH2-COOHCH2OHCHNH2-+NH3+CO2+2H+2e-2H2OSer Gly Ser

8、的其它合成途径的其它合成途径碳架碳架:EMP中的中的3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸P272）Cys的合成途径的合成途径Ser +乙酰乙酰-CoA O-乙酰丝乙酰丝AA+CoA O-乙酰丝乙酰丝AA+硫化物硫化物 Cys +乙酸乙酸 乙醛酸乙醛酸GlySerCys3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸转乙酰基酶转乙酰基酶提供硫氢基团提供硫氢基团（三）（三） 谷氨酸族氨基酸的合成谷氨酸族氨基酸的合成(四四) 天冬氨酸族氨基酸的合成天冬氨酸族氨基酸的合成 组氨酸和芳香族氨基酸的合成组氨酸和芳香族氨基酸的合成包括：包括：His Trp Tyr PheHis Trp Tyr Phe 组组AAAA族碳架：族碳架：5 5磷酸核

9、糖磷酸核糖芳香族芳香族AA碳架：碳架：4-磷酸磷酸-赤藓糖赤藓糖(HMP)和和PEP(EMP)小结 1、 无论无论N素来源如何，生物体最先合成的氨基酸素来源如何，生物体最先合成的氨基酸都是都是Glu或或Gln。 2、 氨基酸的合成需要转氨作用，转氨作用的氨基酸的合成需要转氨作用，转氨作用的NH3来源于来源于Glu，而，而C架来自糖代谢中间产生的架来自糖代谢中间产生的-酮酸，酮酸，但由糖代谢中但由糖代谢中-酮酸直接转氨合成的氨基酸，只有酮酸直接转氨合成的氨基酸，只有Ala、Asp，其他合成还需别的步骤。，其他合成还需别的步骤。蛋氨酸-CH=NH 亚氨甲基亚氨甲基H-CO- 甲酰基甲酰基-CH2OH 甲醇基甲醇基-CH= 次甲基次甲基-CH2- 亚甲基亚甲基-CH3 甲基甲基A A,亚甲基亚甲基次甲基次甲基 甲基甲基一碳基团的一碳基团的来源与转变来源与转变参与嘌呤、嘧啶核苷酸及蛋氨酸等的合成。参与嘌呤、嘧啶核苷酸及蛋氨酸等