大学生物化学课程教学课件 九、氨基酸生物合成.ppt

1、第三部分，大分子前体的生物合成，10.1氮循环，10.2生物固氮的生物化学，10.3硝酸还原，10.4氨的同化，10氨基酸生物合成，氮是生物学的基本元素之一。蛋白质、核酸、酶和一些激素、维生素、叶绿素和血红素在生命活动中起重要作用，它们含有氮。可以说，整个生物世界生命活动的整个过程一直都在经历着氮代谢。10.1氮循环，自然界中不同的氮化物经常相互转化形成一个氮循环。大气，大气固氮(闪电辐射)15，生物固氮(固氮生物)60，工业固氮25，动物不能！动物从食物中的蛋白质或氨基酸中获取氨。10.2.1生物固氮的概念生物固氮是微生物、藻类或与高等植物共存的微生物(如根瘤菌)通过自身的固氮酶复合体将分子

2、氮转化为氨的过程。10.2生物固氮的生物化学，10.2.2固氮生物的类型已发现近50个固氮生物属，包括细菌、放线菌和蓝细菌。根据固氮微生物与高等植物和其他生物的关系，它们可以分为两类：自养固氮微生物和共生固氮微生物。自生固氮微生物是指少数独立生活时能将氮固定为NH3的微生物。有两种方法可以固定氮：利用光能减少氮。如鱼腥藻、念珠藻等。化学能固氮。如好氧固氮菌、贝叶斯固氮菌等。1.自生固氮微生物，如根瘤菌，具有很强的特异性，不同的菌株只能感染某些植物并形成共生结节。在根瘤中，植物为固氮细菌提供碳源，而细菌利用植物提供的能量来固氮并为植物提供氮源，形成一个良好的互利共生系统。2，共生固氮微生物，10

3、.2.3固氮酶复合体，N2，NH3，NH3，2，2，生物固氮的总反应式为：N2 8e 16TP 8H 2NH3 H2 16ADP 16Pi，N2固氮酶体系中的还原机理，10.2.4固氮酶催化的反应需要满足生物固氮的要求：豌豆根中充足的固氮菌消耗植物近1/5的三磷酸腺苷产量；需要一种强还原剂。具有高还原电位的电子来自Fdred，它是光合链的电子载体。Fd的再生来自光合作用或氧化过程。需要一个厌氧的环境。固氮酶对氧非常敏感，只能在严格的厌氧条件下固定氮。因此，对于需氧细菌来说，必须有严格的抗氧机制来防止酶被氧破坏。氨的同化在氮循环中，生物固氮和硝酸盐还原形成无机NH3，再被同化为含氮有机化合物。在

4、生物体中，氨同化主要有三种方式(即三种主要的氨供体分子):此外，它还可以被氨甲酰激酶催化：谷氨酰胺合成酶、三种氨同化方式、谷氨酸脱氢酶、谷氨酰胺合成酶、氨甲酰磷酸转移酶、谷氨酰胺是最重要的氨储存分子，NADPH H H、谷氨酸合成酶。10.5.1氨基酸的合成和通过转氨作用生物合成氨基酸需要三个基本条件：1 .碳架2、氨供体3和具有碳架和氨供体的酶(转氨酶)在转氨酶的催化下可以合成相应的氨基酸。生物体中各种转氨酶催化的反应都是可逆的，反应方向与当时细胞特定的代谢需求有关。10.5氨基酸的生物合成，氨供体：氨甲酰磷酸，谷氨酰胺，谷氨酸(最重要)，碳架：中间代谢产物和氨基的转化站，10.5.2所有民

5、族氨基酸的合成动物，植物和微生物的氨基酸合成可能有相同的方式。注意：植物和微生物可以合成所有氨基酸，而动物只能合成非必需氨基酸。根据氨基酸合成的不同碳架来源，氨基酸可以分为几个科。每个家族中的几个氨基酸都有一个共同的碳六种氨基酸合成途径，丙氨酸丝氨酸家族，谷氨酸家族，天冬氨酸家族，组氨酸芳香族氨基酸家族，10.5.3一碳基团，概念：在代谢过程中，一些化合物(如氨基酸)可以分解产生一个含一个碳原子的基团(无一碳基团来源：Gly，Ser，Thr，His等单个氨基酸都是通过代谢产生的。常见的一碳基团：一碳基团的载体：人体不能合成的FH4和S-腺苷甲硫氨酸，必须从食物中补充。-CH=NH亚氨基甲基H-CO-甲酰基-CH2OH甲烷基-CH=亚甲基-CH2-亚甲基-CH3甲基，一碳基团的载体：四氢叶酸(FH4或THFA)，一碳基团的来源和转化，S-腺苷甲硫氨酸，N5-CH3