氨基酸的生物合成和生物固氮课件

1、l20种氨基酸的合成种氨基酸的合成l氨基酸的重要含氮衍生物氨基酸的重要含氮衍生物l生物固氮：生物固氮：N2 NH3 或或 NH4+第1页/共21页1 氨基酸的生物合成氨基酸的生物合成l大多数植物和微生物大多数植物和微生物能合成所有能合成所有20种氨基酸种氨基酸l大多数大多数哺乳动物哺乳动物只能合成只能合成10种种非必需氨基酸非必需氨基酸（Nonessential amino acids） 需从饮食中提供需从饮食中提供必需氨基酸必需氨基酸（Essential amino acids） Lys, Phe, Met, Leu, Ile, Val, Thr, Trp, His, Arg P340第2页

2、/共21页氨基酸的生物合成途径氨基酸的生物合成途径 -酮戊二酸类型：酮戊二酸类型：（谷氨酸类型）（谷氨酸类型） Glu，Gln，Pro，Arg , 蕈类中蕈类中Lys。 草酰乙酸类型：草酰乙酸类型：(天冬氨酸类型）天冬氨酸类型） Asp，Asn，Met，Thr，Ile(4C)， 植物和细菌中植物和细菌中Lys(4C) 。 丙酮酸类型丙酮酸类型 Ala，Val；Leu，Ile(2C)，Lys(2C ) 。第3页/共21页TCA循环循环 -酮戊二酸酮戊二酸 草酰乙酸草酰乙酸 谷氨酸谷氨酸(Glu) 天冬氨酸天冬氨酸(Asp) 谷氨酰胺谷氨酰胺 脯氨酸脯氨酸 精氨酸精氨酸 (Gln) (Pro) (

3、Arg) 天冬酰胺天冬酰胺 甲硫氨酸甲硫氨酸 苏氨酸苏氨酸 赖氨酸赖氨酸 (Asn) (Met) (Thr) (Lys) 谷氨酸族谷氨酸族天冬氨酸族天冬氨酸族异亮氨酸异亮氨酸(Ile)第4页/共21页 丙酮酸类型丙酮酸类型 Ala，Val；Leu，Ile(2C)，Lys(2C ) 。 3-磷酸甘油酸类型（丝氨酸类型）磷酸甘油酸类型（丝氨酸类型） Ser，Cys，Gly。第5页/共21页糖酵解糖酵解甘油酸甘油酸-3-磷酸磷酸丙酮酸丙酮酸丝氨酸丝氨酸(Ser) 甘氨酸甘氨酸(Gly)半胱氨酸半胱氨酸(Cys)丙氨酸丙氨酸缬氨酸缬氨酸(Val)亮氨酸亮氨酸(Leu)(Ala) 丝氨酸族丝氨酸族丙酮酸

4、族丙酮酸族第6页/共21页 芳香族芳香族Phe、Tyr 赤藓糖赤藓糖-4-磷酸、磷酸烯醇式丙酮酸磷酸、磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）；）；Trp 赤藓糖赤藓糖-4-磷酸、磷酸、 PEP、PRPP。 组氨酸组氨酸磷酸核糖焦磷酸（磷酸核糖焦磷酸（PRPP）、）、ATP（N-C）。）。第7页/共21页糖酵解糖酵解PEP 赤藓糖赤藓糖-4-磷酸磷酸酪氨酸酪氨酸(Tyr)苯丙氨酸苯丙氨酸(Phe)色氨酸色氨酸(Trp)戊糖磷酸途径戊糖磷酸途径核糖核糖-5-磷酸磷酸组氨酸组氨酸(His)芳香族氨基酸族芳香族氨基酸族第8页/共21页苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸色氨酸色氨酸甘氨酸甘氨酸半胱氨酸半胱氨酸丝氨酸丝氨酸

5、丙氨酸丙氨酸缬氨酸缬氨酸亮氨酸亮氨酸天冬酰胺天冬酰胺苏氨酸苏氨酸赖氨酸赖氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸组氨酸组氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺脯氨酸脯氨酸精氨酸精氨酸赤藓糖赤藓糖-4-磷酸磷酸分枝酸分枝酸预苯酸预苯酸磷酸核糖焦磷酸磷酸核糖焦磷酸果糖果糖-6-磷酸磷酸3-磷酸磷酸-甘油酸甘油酸PEP丙酮酸丙酮酸 -酮戊二酸酮戊二酸 -酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸赖氨酸赖氨酸天冬氨酸天冬氨酸异亮氨酸异亮氨酸第9页/共21页细菌中细菌中20种标准氨种标准氨基酸合成的主要前基酸合成的主要前体物质体物质第10页/共21页化合物化合物生理功能生理功能氨基酸前体氨基酸前体嘌呤碱嘌呤碱嘧啶碱嘧啶碱卟啉化合物卟啉化合物肌酸、磷酸肌酸

6、肌酸、磷酸肌酸尼克酸尼克酸儿茶酚胺儿茶酚胺甲状腺素甲状腺素黑色素黑色素5-羟色胺羟色胺组胺组胺-氨基丁酸氨基丁酸精胺、精脒精胺、精脒含氮碱基、核酸成分含氮碱基、核酸成分含氮碱基、核酸成分含氮碱基、核酸成分血红素、细胞色素血红素、细胞色素能量储存能量储存维生素维生素神经递质、激素神经递质、激素激素激素皮肤色素皮肤色素血管收缩剂、神经递质血管收缩剂、神经递质血管舒张剂血管舒张剂神经递质神经递质细胞增殖促进剂细胞增殖促进剂Asp、Gln、GlyAspGlyGly、Arg、MetTrpTyr、PheTyrTyr、PheTrpHisGluArg、Met一氧化氮（一氧化氮（NO）细胞信号转导分子细胞信号转

7、导分子Arg2 氨基酸的重要含氮衍生物氨基酸的重要含氮衍生物8 和和 8琥珀酰琥珀酰CoA的的胍基和胍基和 O2 第11页/共21页3 生物固氮生物固氮3.1 生物固氮作用：生物固氮作用：某些某些 微生物和藻类微生物和藻类通过其体内固氮酶系的作用将分子氮通过其体内固氮酶系的作用将分子氮转变为氨的作用。转变为氨的作用。l植物植物一般能利用一般能利用NH4+或硝酸化物（或硝酸化物（NO2-、NO3-）作为）作为所需氮源，但不能利用空气中的氮气。所需氮源，但不能利用空气中的氮气。第12页/共21页蓝细菌蓝细菌第13页/共21页第14页/共21页3.2 生物固氮机制生物固氮机制l固氮酶固氮酶Fe-蛋白

8、蛋白，供给强还原力的电子；，供给强还原力的电子；MoFe-蛋白：蛋白：用强还原力电子使用强还原力电子使N2还原成还原成NH3。N2 + 8H+ +8e- + 16ATP 2NH3 + H2 + 16ADP + 16Pi第15页/共21页第16页/共21页3.3 NH3进入有机物的途径进入有机物的途径 NH4+ Glu 谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶-酮戊二酸酮戊二酸 + NH4+ Glu+ H2Ol需要需要NADPH或或NADH王镜岩王镜岩P342第17页/共21页 Glu Gln 谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺合成酶Glu + NH3 + ATP Gln + ADP +Pi+ H+ 第18页/共21页 生成氨甲酰磷酸生成氨甲酰磷酸参与尿素循环和嘧啶合成参与尿素循环和嘧啶合成氨甲酰磷酸合成酶氨甲酰磷酸合成酶I第19页/共21页 转氨基作用转氨基作用l在转氨酶的催化下，将某一氨基酸的在转氨酶的催化下，将某一氨基酸的-氨基转移到另一氨基转移到另一种种-酮酸的酮基上，生成相应的酮酸的酮基上，生