第31章 氨基酸的生物合成.

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1 第31章 氨基酸的生物合成

2 第31章 氨基酸的生物合成 氨基酸生物合成概述 个别氨基酸的生物合成 氨基酸生物合成的调节

3 一、氨基酸生物合成概述 Review 各种氨基酸的生物合成途径各异，但其碳骨架的形成却具有共性，主要来源于几条代谢的中间产物，如柠檬酸循环、糖酵解、戌糖磷酸途径等。根据它们合成途径的相似性把它们归为六大族： 谷氨酸族：包括Glu、Gln、Pro、Arg； 天冬氨酸族：包括Asp、Asn、Met、Thr、Lys； 丝氨酸族：包括Ser、Cys、Cys-Cys； 丙酮酸族：包括Ala、Val、Leu； 芳香族：包括Phe、Tyr、Trp； 组氨酸族：包括His;

4 一、氨基酸生物合成概述 Review 生物体利用3种反应把氨转化为有机物，有利于氨基酸的生物合成。 1、形成氨甲酰磷酸； 2、形成谷氨酸；
3、形成谷氨酰胺； 1 2 3 氨甲酰磷酸参与尿素循环的精氨酸合成及嘧啶生物合成。

5 一、氨基酸生物合成概述 Review 生物体利用3种反应把氨转化为有机物，有利于氨基酸的生物合成。
谷氨酸脱氢酶既可利用NADH作为其辅酶，也可利 用NADPH作为其辅酶。

6 一、氨基酸生物合成概述 Review 生物体利用3种反应把氨转化为有机物，有利于氨基酸的生物合成。 谷氨酸 谷氨酰胺 谷氨酰-5-磷酸
ATP NH4+ ADP Pi + H+ 谷氨酸 谷氨酰胺 谷氨酰-5-磷酸 E:谷氨酰胺合成酶

7 二、谷氨酸族氨基酸生物合成 这一族氨基酸有Glu、Gln、Pro、Arg。 1、由-酮戌二酸合成谷氨酸 游离氨

8 二、谷氨酸族氨基酸生物合成 这一族氨基酸有Glu、Gln、Pro、Arg。 2、由-酮戌二酸合成谷氨酰胺

9 二、谷氨酸族氨基酸生物合成 2、由-酮戌二酸合成谷氨酰胺 -酮戌二酸也可在谷氨酸合酶作用下接受谷氨酰胺的酰氨基形成谷氨酸。

10 二、谷氨酸族氨基酸生物合成 这一族氨基酸有Glu、Gln、Pro、Arg。 3、由-酮戌二酸合成脯氨酸 谷氨酸激酶 谷氨酸脱氢酶
二氢吡咯-5-羧酸还原酶 自动环化 谷氨酰--半醛

11 二、谷氨酸族氨基酸生物合成 3、由-酮戌二酸合成精氨酸 +氨甲酰磷酸 Cit

12 三、天冬氨酸族氨基酸生物合成 这类主要有Asp、Asn、Met、Thr、Lys、Ile。 1、天冬氨酸生物合成

13 三、天冬氨酸族氨基酸生物合成 2、天冬酰胺生物合成 天冬酰胺合成酶 Asp + Gln  Asn + Glu

14 四、丙酮酸族氨基酸生物合成 这类主要有丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸。 1、丙氨酸生物合成：由丙酮酸和谷氨酸在谷丙转氨酶的作用下形成。
2、缬氨酸和异亮氨酸的生物合成 3、亮氨酸的生物合成

15 五、丝氨酸族氨基酸生物合成 这类主要有丝氨酸、甘氨酸、半胱氨酸。 1、丝氨酸的生物合成 磷酸丝氨酸转氨酶 磷酸甘油脱氢酶 磷酸丝氨酸磷酸酶

16 五、丝氨酸族氨基酸生物合成 2、甘氨酸的生物合成

17 五、丝氨酸族氨基酸生物合成 3、半胱氨酸的生物合成

18 六、芳香族氨基酸生物合成 1、苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的生物合成
Phe\Tyr\Trp只能由植物和微生物合成，这3种氨基酸的合成途径有7步是共有的，合成的起始物是赤藓糖-4-磷酸和磷酸烯醇式丙酮酸。最后形成分支酸，再由分支酸形成二条途径，一条形成苯丙氨酸和酪氨酸，另一条形成组氨酸。

19 六、芳香族氨基酸生物合成 1、苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的生物合成 赤藓糖-4-磷酸 PEP 3-脱氧-阿拉伯庚酮糖-7-磷酸 3-脱氢奎尼酸
3-脱氢莽草酸 莽草酸 分支酸 5-烯醇丙酮酰莽草酸-3-磷酸 莽草酸-3-磷酸

20 六、芳香族氨基酸生物合成 1、苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的生物合成 苯丙酮酸 氨基转移酶 苯丙氨酸 分支酸 谷氨酸 -酮戌二酸 脱水酶
变位酶 H2O+CO2 脱氢酶 NAD+ 氨基转移酶 预苯酸 酪氨酸 NADH+CO2 谷氨酸 -酮戌二酸 4-羟基苯丙酮酸

21 六、芳香族氨基酸生物合成 1、苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的生物合成 Gln Glu 分支酸 氨基苯甲酸合酶 氨基苯甲酸磷酸 核糖转移酶
5‘-磷酸核糖-1’-焦磷酸（PRPP） 邻氨基苯甲酸 N-（5‘-磷酸核糖）-氨基苯甲酸 异构酶 色氨酸合酶 甘油醛-3-磷酸 吲哚-3-甘油磷酸 吲哚-3-甘油磷酸合酶 吲哚 色氨酸合酶 丝氨酸 H2O 色氨酸 烯醇式L-（O-羧基苯氨基）-L-脱氧核酮糖-5-磷酸

22 六、芳香族氨基酸生物合成 1、苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的生物合成 PEP Ser PRPP (5‘-磷酸核糖-1’-焦磷酸)
赤藓糖-4-磷酸

23 六、芳香族氨基酸生物合成 2、组氨酸的生物合成 N1-（5‘-磷酸核糖）-ATP N1-（5‘-磷酸核糖）-AMP 嘌呤类合成
5‘-磷酸核糖-4-羧酰 胺-5-氨基咪唑核苷酸 N1-5‘-磷酸核酮糖亚氨甲基-5-氨基 咪唑基羧酰核苷酸 N1-5‘-磷酸核酮糖亚氨甲基-5-氨基 咪唑基-4-羧酰核苷酸

24 六、芳香族氨基酸生物合成 2、组氨酸的生物合成 咪唑甘油磷酸 L-组氨酸 咪唑丙酮醇磷酸 L-组氨醇磷酸 L-组氨醇 L-组氨醛

25 七、氨基酸生物合成的调节 1、通过终端产物对氨基酸生物合成的抑制 反馈抑制 协同抑制 — ABCDE E ABCD FGH
如在苏氨酸合成异亮氨酸中，后 者是苏氨酸脱氨酶的反馈抑制物。 反馈抑制 ABCDE (—) 如在谷氨酸形成谷氨酰胺中， 谷氨酰胺合酶受8种产物的反 馈抑制。 (—) E 协同抑制 ABCD FGH (—) (—) 终端产物E和H既抑制在合成过程中共经途径的第一个 酶，也抑制在分道后第一个产物的合成酶。

26 七、氨基酸生物合成的调节 1、通过终端产物对氨基酸生物合成的抑制 酶的多重性抑制 连续产物抑制 或称逐步反馈抑制 E A BCD
(—) (—) E 酶的多重性抑制 A BCD 如由赤藓糖-4-磷酸和PEP 形成3种芳香氨基酸的途径。 FGH (—) (—) 连续产物抑制 或称逐步反馈抑制 (—) E ABCD 如由赤藓糖-4-磷酸和PEP 形成3种芳香氨基酸的途径。 FGH (—) (—)

27 七、氨基酸生物合成的调节 2、通过酶生成量的改变调节氨基酸的生物合成
酶生成量的控制主要是通过有关酶编码基因活性的改变。当某种氨基酸的合成能够提供超过需要量的产物时，则该合成途径酶的编码基因即受到抑制；而当合成产物浓度下降时，有关的编码基因则解除抑制，从而合成增加产物浓度所需要的酶。