高中生物竞赛氨基酸的合成课件.ppt

第十二单元 蛋白质和氨基酸代谢,第30章蛋白质代谢和氨基酸代谢(P298) 第31章 氨基酸及其重要衍生物的生物合成(P340) 第32章 生物固氮(P377),第31章 氨基酸及其重要衍生物的生物合成,一、概论 二、脂肪族氨基酸的生物合成 三、芳香族氨基酸及组氨酸的生物合成 四、氨基酸生物合成的调节 五、氨基酸转化为其他氨基酸及其他代谢,一、概述,凡是机体不能合成，必需从外界获得的氨基酸，称为必需氨基酸（essential amino acids）苯丙氨酸、赖氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸、缬氨酸、 亮氨酸、苏氨酸、色氨酸、组氨酸、精氨酸,凡是机体可以合成的氨基酸则称为非必需氨基酸（nonessential amino acids）必需氨基酸与非必需氨基酸：,氨基酸的分族合成,柠檬酸循环,-酮戊二酸,（天冬氨酸族）,（谷氨酸族）,P341图31-1,糖酵解,丙酮酸,甘油-3-磷酸,（丝氨酸族）,（丙氨酸族）,P341图31-1,糖酵解,磷酸烯醇式丙酮酸,赤藓糖-4-磷酸,戊糖磷酸途径,核糖-5-磷酸,（芳香族氨基酸）,P341图31-1,氨基酸生物合成简图,氨基酸生物合成代谢简图,20种氨基酸生物合成途径示意图,p,Trp Tyr Phe,二、脂肪族氨基酸的生物合成,(一) 谷氨酸族氨基酸的生物合成： L谷氨酸，L谷氨酰胺，L脯氨酸 (二) 天冬氨酸族的生物合成： L天冬氨酸，L天冬酰胺，L甲硫氨酸, L苏氨酸 (三) 丙酮酸族的生物合成： L丙氨酸、L缬氨酸、L亮氨酸 (四) 丝氨酸族的生物合成： L丝氨酸、 L甘氨酸、 L半胱氨酸的生物合成及固硫作用,(一) 谷氨酸族氨基酸的生物合成,1、由-酮戊二酸形成谷氨酸 2、由-酮戊二酸形成谷氨酰胺 3、由-酮戊二酸形成脯氨酸 4、L-精氨酸的生物合成 5、由-酮戊二酸形成L-赖氨酸,1、由-酮戊二酸形成谷氨酸,-酮戊二酸和氨基酸经转氨酶的作用即形成谷氨酸。

-酮戊二酸+NH4+NADH+H+,谷氨酸+NAD+H2O,谷氨酸脱氢酶,2、由-酮戊二酸形成谷氨酰胺,如前所示-酮戊二酸先经转氨作用形成L-谷氨酸，再经谷氨酰胺合成酶催化形成L-谷氨酰胺，这一过程需ATP3、由-酮戊二酸形成脯氨酸,由-酮戊二酸先生成谷氨酸，后者在谷氨酸激酶催化下由ATP提供磷酸基团形成谷氨酰磷酸，又在谷氨酸脱氢酶作用下将谷氨酸的-羧基还原形成谷氨酸- -半醛，然后自发环化形成五元环化合物二氢吡咯还原酶催化还原形成脯氨酸二) 天冬氨酸族的生物合成,1、天冬氨酸的生物合成 2、天冬酰胺的生物合成 3、细菌和植物L-赖氨酸的生物合成 4、甲硫氨酸的生物合成 5、苏氨酸的生物合成 6、异亮氨酸的生物合成,1、天冬氨酸的生物合成,L-天冬氨酸是由草酰乙酸接受由谷氨酸转来的氨基形式催化这一反应的酶称为谷-草转氨酶或称天冬氨酸-谷氨酸转氨酶2、天冬酰胺的生物合成,哺乳动物天冬酰胺的合成可能都是在天冬氨酸的-羧基上转移一个谷氨酰胺的酰胺基而成催化该反应的酶称为天冬酰胺合成酶，需ATP参与作用谷氨酸+AMP+PPi+H+,天冬酰氨合成酶,(三) 丙酮酸族的生物合成,1、丙氨酸的生物合成 2、缬氨酸和异亮氨酸的生物合成 3、亮氨酸的生物合成,(四)丝氨酸族的生物合成,1、丝氨酸和甘氨酸的生物合成 2、半胱氨酸的生物合成,1、丝氨酸和甘氨酸的生物合成,从甘油酸-3-磷酸经三步简单反应可以生成丝氨酸,丝氨酸脱去羟甲基可以转化为甘氨酸，这是氨基酸分解代谢中甘氨酸转化为丝氨酸反应的逆反应。

2、半胱氨酸的生物合成,甲硫氨酸降解时转甲基可以生成同型高半胱氨酸，后者与丝氨酸缩合后再水解可以生成半胱氨酸 ，（见图），甲硫氨酸是一种必需氨基酸，因此半胱氨酸应该视作必需氨基酸三、芳香族氨基酸及组氨酸的生物合成,(一)苯丙氨酸、酪氨酸及色氨酸的生物合成 (二)组氨酸的生物合成,(一)苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸,芳香族氨基酸的合成前体是糖酵解的中间产物磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）和戊糖磷酸途径的中间产物赤藓糖4磷酸，当两者缩合转化为分支酸后，可以沿不同分支合成酪氨酸、苯丙氨酸或色氨酸如图,（二）组氨酸的生物合成,组氨酸可从磷酸核糖焦磷酸（PRPP）合成，反应途径较为复杂如图所示,四、氨基酸生物合成的调节,(一) 通过终端产物对氨基酸生物合成的抑制 （二）通过酶生成量的改变调节氨基酸的生物合成,(一) 通过终端产物 对氨基酸生物合成的抑制,1、简单的终端产物抑制 2、不同终端产物对共经合成途径的协同抑制,(一) 通过终端产物 对氨基酸生物合成的抑制,3、不同分支产物对多个同工酶的特殊抑制酶的多重 性抑制 4、连续产物抑制，又称连续反馈抑制或逐步反馈抑制,A生成B有两个酶催化，两个分支产物分别对两个不同酶加以抑制。

五、氨基酸转化为其他氨基酸及其他代谢物,(一) 氧化氮的形成 (二) 谷胱甘肽(glutathion) (三) 肌酸(creatine)的生物合成 (四) 卟啉(porphyrin)，血红素(Heme)的生物合成 (五) 短杆菌肽5(gramicidin S) (六) D-氨基酸的形成,(一)氧化氮的形成,氧化氮（ NO ）是脊椎动物体内一种重要的信息分子 NO可自由跨膜扩散，存在的时间很短，短至几秒钟一氧化氮起着信使分子的作用当内皮要向肌肉发出放松指令以促进血液流通时，它就会产生一些一氧化氮分子，这些分子很小，能很容易地穿过细胞膜血管周围的平滑肌细胞接收信号后舒张，使血管扩张氧化氮合酶（NOS）可以将精氨酸转化为NO和瓜氨酸瓜氨酸,精氨酸,NOS,NOS,(一)氧化氮的形成,已知NOS有三种类型：内皮细胞型NOS，神经细胞型NOS和白细胞型NOS 内皮细胞中产生的NO是血管舒张的信号分子，可使血管周围的平滑肌舒张，促进血液流通 神经细胞中产生的NO可使大脑和其它动脉扩张，脑组织中NOS含量最高，说明NO是中枢神经系统功能所必需的 白细胞中产生的NO是其细胞毒储备库中的一部分，NO与超氧化物产生的高反应性羟基自由基，可杀死入侵的细菌。

二)谷胱甘肽(glutathion),还原型谷光甘肽,谷光甘肽有巯基，能保护血液中红细胞不受氧化损伤正常情况下，还原型谷光甘肽与氧化型谷光甘肽的比例是500：1在机体中发挥抗氧化及解毒等重要作用谷胱甘肽,(三)肌酸(creatine)的生物合成,转脒基酶,S-腺苷高半胱氨酸,S-腺苷甲硫氨酸,甲基转移酶,甘氨酸,精氨酸,鸟氨酸,胍基乙酸,肌酸,磷酸肌酸在肌肉和神经组织中发挥重要的作用在肌肉或其他兴奋性组织（如脑和神经）中由肌酸与磷酸组成的一种高能磷酸化合物是高能磷酸基的暂时贮存形式由肌酸磷酸激酶调节其合成和降解，以缓冲ATP的浓度四)卟啉(porphyrin)，血红素(Heme)的生物合成,1、卟啉是从琥珀酰-CoA及甘氨酸衍生而来 （1）自甘氨酸形成-氨基乙酰丙酸 （2）自-氨基乙酰丙酸生成胆色素原 （3）胆色素原是吡咯化合物的母体 （4）线型四吡咯的环化 2、血红素的合成历程,柠檬酸循环,糖酵解途径,补充： 甘油的代谢,甘油 -磷酸甘油 磷酸二羟丙酮,ATP ADP NAD+ NADH,甘油磷酸激酶,-磷酸甘油 脱氢酶,糖代谢,3磷酸甘油醛,。