植物、微生物從環(huán)境中吸收氨、銨鹽、亞硝酸鹽、硝酸鹽等無機氮,合成各種氨基酸、蛋白質(zhì)、含氮化合物。
人和動物消化吸收動、植物蛋白質(zhì),得到氨基酸,合成蛋白質(zhì)及含氮物質(zhì)。
有些微生物能把空氣中的N2轉(zhuǎn)變成氨態(tài)氮,合成氨基酸。
第一節(jié) 蛋白質(zhì)消化、降解及氮平衡
一、 蛋白質(zhì)消化吸收
哺乳動物的胃、小腸中含有胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、羧肽酶、氨肽酶、彈性蛋白酶。經(jīng)上述酶的作用,蛋白質(zhì)水解成游離氨基酸,在小腸被吸收。
被吸收的氨基酸(與糖、脂一樣)一般不能直接排出體外,需經(jīng)歷各種代謝途徑。
腸粘膜細胞還可吸收二肽或三肽,吸收作用在小腸的近端較強,因此肽的吸收先于游離氨基酸。
二、 蛋白質(zhì)的降解
人及動物體內(nèi)蛋白質(zhì)處于不斷降解和合成的動態(tài)平衡。成人每天有總體蛋白的1%~2%被降解、更新。
不同蛋白的半壽期差異很大,人血漿蛋白質(zhì)的t1/2約10天,肝臟的t1/2約1~8天,結(jié)締組織蛋白的t1/2約180天,許多關(guān)鍵性的調(diào)節(jié)酶的t1/2 均很短。
真核細胞中蛋白質(zhì)的降解有兩條途徑:
一條是不依賴ATP的途徑,在溶酶體中進行,主要降解外源蛋白、膜蛋白及長壽命的細胞內(nèi)蛋白。
另一條是依賴ATP和泛素的途徑,在胞質(zhì)中進行,主要降解異常蛋白和短壽命蛋白,此途徑在不含溶酶體的紅細胞中尤為重要。
泛素是一種8.5KD(76a.a.殘基)的小分子蛋白質(zhì),普遍存在于真核細胞內(nèi)。一級結(jié)構(gòu)高度保守,酵母與人只相差3個a.a殘基,它能與被降解的蛋白質(zhì)共價結(jié)合,使后者活化,然后被蛋白酶降解。
三、 氨基酸代謝庫
食物蛋白中,經(jīng)消化而被吸收的氨基酸(外源性a.a)與體內(nèi)組織蛋白降解產(chǎn)生的氨基酸(內(nèi)源性a.a)混在一起,分布于體內(nèi)各處,參與代謝,稱為氨基酸代謝庫。
氨基酸代謝庫以游離a.a總量計算。
肌肉中a.a占代謝庫的50%以上。
肝臟中a.a占代謝庫的10%。
腎中a.a占代謝庫的4%。
血漿中a.a占代謝庫的1~6%。
肝、腎體積小,它們所含的a.a濃度很高,血漿a.a是體內(nèi)各組織之間a.a轉(zhuǎn)運的主要形式。
氨基酸代謝庫
圖
四、 氮平衡
食物中的含氮物質(zhì),絕大部分是蛋白質(zhì),非蛋白質(zhì)的含氮物質(zhì)含量很少,可以忽略不計。
氮平衡:機體攝入的氮量和排出量,在正常情況下處于平衡狀態(tài)。即,攝入氮=排出氮。
氮正平衡:攝入氮>排出氮,部分攝入的氮用于合成體內(nèi)蛋白質(zhì),兒童、孕婦。
氮負平衡:攝入氮<排出氮。饑鋨、疾病。
第二節(jié) 氨基酸分解代謝
氨基酸的分解代謝主要在肝臟中進行。
氨基酸的分解代謝一般是先脫去氨基,形成的碳骨架可以被氧化成CO2和H2O,產(chǎn)生ATP ,也可以為糖、脂肪酸的合成提供碳架。
一、 脫氨基作用
主要在肝臟中進行
(一) 氧化脫氨基
第一步,脫氫,生成亞胺。第二步,水解。
P219 反應(yīng)式:
生成的H2O2有毒,在過氧化氫酶催化下,生成H2O+O2↑,解除對細胞的毒害。
1、 催化氧化脫氨基反應(yīng)的酶(氨基酸氧化酶)
(1)、 L—氨基酸氧化酶
有兩類輔酶,E—FMN
E—FAD(人和動物)
對下列a.a不起作用:
Gly、β-羥氨酸(Ser、 Thr)、二羧a.a( Glu、 Asp)、二氨a.a (Lys、 Arg)
真核生物中,真正起作用的不是L-a.a氧化酶,而是谷氨酸脫氫酶。
(2)、 D-氨基酸氧化酶 E-FAD
有些細菌、霉菌和動物肝、腎細胞中有此酶,可催化D-a.a脫氨。
(3)、 Gly氧化酶 E-FAD
使Gly脫氨生成乙醛酸。
(4)、 D-Asp氧化酶 E-FAD
E-FAD 兔腎中有D-Asp氧化酶,D-Asp脫氨,生成草酰乙酸。
(5)、 L-Glu脫氫酶 E-NAD+ E-NADP+
P220 反應(yīng)式:
真核細胞的Glu脫氫酶,大部分存在于線粒體基質(zhì)中,是一種不需O2的脫氫酶。
此酶是能使a.a直接脫去氨基的活力最強的酶,是一個結(jié)構(gòu)很復(fù)雜的別構(gòu)酶。在動、植、微生物體內(nèi)都有。
ATP、GTP、NADH可抑制此酶活性。
ADP、GDP及某些a.a可激活此酶活性。
因此當ATP、GTP不足時,Glu的氧化脫氨會加速進行,有利于a.a分解供能(動物體內(nèi)有10%的能量來自a.a氧化)。
(二) 非氧化脫氨基作用(大多數(shù)在微生物的中進行)
P 221
①還原脫氨基(嚴格無氧條件下)
圖
②水解脫氨基
圖
③脫水脫氨基
圖
④脫巰基脫氨基
⑤氧化-還原脫氨基
兩個氨基酸互相發(fā)生氧化還原反應(yīng),生成有機酸、酮酸、氨。
⑥脫酰胺基作用
谷胺酰胺酶:谷胺酰胺 + H2O → 谷氨酸 + NH3
天冬酰胺酶:天冬酰胺 + H2O → 天冬氨酸 + NH3
谷胺酰胺酶、天冬酰胺酶廣泛存在于動植物和微生物中
(三) 轉(zhuǎn)氨基作用
轉(zhuǎn)氨作用是a.a脫氨的重要方式,除Gly、Lys、Thr、Pro外,a.a都能參與轉(zhuǎn)氨基作用。
轉(zhuǎn)氨基作用由轉(zhuǎn)氨酶催化,輔酶是維生素B6(磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺)。轉(zhuǎn)氨酶在真核細胞的胞質(zhì)、線粒體中都存在。
轉(zhuǎn)氨基作用:是α-氨基酸和α-酮酸之間氨基轉(zhuǎn)移作用,結(jié)果是原來的a.a生成相應(yīng)的酮酸,而原來的酮酸生成相應(yīng)的氨基酸。
P223 結(jié)構(gòu)式:
不同的轉(zhuǎn)氨酶催化不同的轉(zhuǎn)氨反應(yīng)。
大多數(shù)轉(zhuǎn)氨酶,優(yōu)先利用α-酮戊二酸作為氨基的受體,生成Glu。如丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶,可生成Glu,叫谷丙轉(zhuǎn)氨酶(GPT)。肝細胞受損后,血中此酶含量大增,活性高。肝細胞正常,血中此酶含量很低。
動物組織中,Asp轉(zhuǎn)氨酶的活性最大。在大多數(shù)細胞中含量高,Asp是合成尿素時氮的供體,通過轉(zhuǎn)氨作用解決氨的去向。
轉(zhuǎn)氨作用機制 P224 圖16-2
此圖只畫出轉(zhuǎn)氨反應(yīng)的一半。
(四) 聯(lián)合脫氨基
單靠轉(zhuǎn)氨基作用不能最終脫掉氨基,單靠氧化脫氨基作用也不能滿足機體脫氨基的需要,因為只有Glu脫氫酶活力最高,其余L-氨基酸氧化酶的活力都低。
機體借助聯(lián)合脫氨基作用可以迅速脫去氨基 。
1、 以谷氨酸脫氫酶為中心的聯(lián)合脫氨基作用
氨基酸的α-氨基先轉(zhuǎn)到α-酮戊二酸上,生成相應(yīng)的α-酮酸和Glu,然后在L-Glu脫氨酶催化下,脫氨基生成α-酮戊二酸,并釋放出氨。
P225 圖16-3 以谷氨酸脫氫酶為中心的聯(lián)合脫氨基作用
2、 通過嘌呤核苷酸循環(huán)的聯(lián)合脫氨基做用
P 225結(jié)構(gòu)式:次黃嘌呤核苷一磷酸(IMP)、腺苷酸代琥珀酸、腺苷酸
P226 圖16-4通過嘌呤核苷酸循環(huán)的聯(lián)合脫氨基做用
骨骼肌、心肌、肝臟、腦都是以嘌呤核苷酸循環(huán)的方式為主
二、 脫羧作用
生物體內(nèi)大部分a.a可進行脫羧作用,生成相應(yīng)的一級胺。
a.a脫羧酶專一性很強,每一種a.a都有一種脫羧酶,輔酶都是磷酸吡哆醛。
a.a脫羧反應(yīng)廣泛存在于動、植物和微生物中,有些產(chǎn)物具有重要生理功能,如腦組織中L-Glu脫羧生成r-氨基丁酸,是重要的神經(jīng)介質(zhì)。His脫羧生成組胺(又稱組織胺),有降低血壓的作用。Tyr脫羧生成酪胺,有升高血壓的作用。
但大多數(shù)胺類對動物有毒,體內(nèi)有胺氧化酶,能將胺氧化為醛和氨。
三、 氨的去向
氨對生物機體有毒,特別是高等動物的腦對氨極敏感,血中1%的氨會引起中樞神經(jīng)中毒,因此,脫去的氨必須排出體外。
氨中毒的機理:腦細胞的線粒體可將氨與α-酮戊二酸作用生成Glu,大量消耗α-酮戊二酸,影響TCA,同時大量消耗NADPH,產(chǎn)生肝昏迷。
氨的去向:
(1)重新利用 合成a.a、核酸。
(2)貯存 Gln,Asn
高等植物將氨基氮以Gln,Asn的形式儲存在體內(nèi)。
(3)排出體外
排氨動物:水生、海洋動物,以氨的形式排出。
排尿酸動物:鳥類、爬蟲類,以尿酸形式排出。
排尿動物:以尿素形式排出。
(一) 氨的轉(zhuǎn)運(肝外→肝臟)
1、 Gln轉(zhuǎn)運 Gln合成酶、Gln酶(在肝中分解Gln)
Gln合成酶,催化Glu與氨結(jié)合,生成Gln。
Gln中性無毒,易透過細胞膜,是氨的主要運輸形式。
Gln經(jīng)血液進入肝中,經(jīng)Gln酶分解,生成Glu和NH3。
2、 丙氨酸轉(zhuǎn)運(Glc-Ala循環(huán))
肌肉可利用Ala將氨運至肝臟,這一過程稱Glc-Ala循環(huán)。
丙氨酸在PH7時接近中性,不帶電荷,經(jīng)血液運到肝臟
在肌肉中,糖酵解提供丙酮酸,在肝中,丙酮酸又可生成Glc。
肌肉運動產(chǎn)生大量的氨和丙酮酸,兩者都要運回肝臟,而以Ala的形式運送,一舉兩得。
(二) 氨的排泄
1、 直接排氨
排氨動物將氨以Gln形式運至排泄部位,經(jīng)Gln酶分解,直接釋放NH3。游離的NH3借助擴散作用直接排除體外。
2、 尿素的生成(尿素循環(huán))
排尿素動物在肝臟中合成尿素的過程稱尿素循環(huán)
1932年,Krebs發(fā)現(xiàn),向懸浮有肝切片的緩沖液中,加入鳥氨酸、瓜氨酸、Arg中的任一種,都可促使尿素的合成。
尿素循環(huán)途徑(鳥氨酸循環(huán)):
P230圖16-6
(1)、 氨甲酰磷酸的生成(氨甲酰磷酸合酶I)
肝細胞液中的a.a經(jīng)轉(zhuǎn)氨作用,與α-酮戊二酸生成Glu,Glu進入線粒體基質(zhì),經(jīng)Glu脫氫酶作用脫下氨基,游離的氨(NH4+)與TCA循環(huán)產(chǎn)生的CO2反應(yīng)生成氨甲酰磷酸。
氨甲酰磷酸是高能化合物,可作為氨甲;墓w。
氨甲酰磷酸合酶I:存在于線粒體中,參與尿素的合成。
氨甲酰磷酸合酶II:存在于胞質(zhì)中,參與尿嘧啶的合成。
N-乙酰Glu激活氨甲酰磷酸合酶 I、II
(2)、 合成瓜氨酸(鳥氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶)
鳥氨酸接受氨甲酰磷酸提供的氨甲;,生成瓜氨酸。
P231 反應(yīng)式:
鳥氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶存在于線粒體中,需要Mg2+作為輔因子。
瓜氨酸形成后就離開線粒體,進入細胞液。
(3)、 合成精氨琥珀酸(精氨琥珀酸合酶)
P231 結(jié)構(gòu)式
(4)、 精氨琥珀酸裂解成精氨酸和延胡索素酸(精氨琥珀酸裂解酶)
精氨琥珀酸 → 精氨酸 + 延胡索素酸
P232 結(jié)構(gòu)式
此時Asp的氨基轉(zhuǎn)移到Arg上。
來自Asp的碳架被保留下來,生成延胡索酸。延胡索素酸可以經(jīng)蘋果酸、草酰乙酸再生為天冬氨酸,
(5)、 精氨酸水解生成鳥氨酸和尿素
P232結(jié)構(gòu)式
尿素形成后由血液運到腎臟隨尿排除。
尿素循環(huán)總反應(yīng):
NH4+ + CO2 + 3ATP + Asp + 2H2O → 尿素 + 2ADP + 2Pi + AMP + Ppi + 延胡索酸
形成一分子尿素可清除2分子氨及一分子CO2 , 消耗4個高能磷酸鍵。
聯(lián)合脫-NH2合成尿素是解決-NH2去向的主要途徑。
尿素循環(huán)與TCA的關(guān)系:草酰乙酸、延胡素酸(聯(lián)系物)。
肝昏迷(血氨升高,使α-酮戊二酸下降,TCA受阻)可加Asp或Arg緩解。
3、 生成尿酸(見核苷酸代謝)
尿酸(包括尿素)也是嘌呤代謝的終產(chǎn)物。
四、 氨基酸碳架的去向
20種aa有三種去路
(1)氨基化還原成氨基酸。
(2)氧化成CO2和水(TCA)。
(3)生糖、生脂。
20種a.a的碳架可轉(zhuǎn)化成7種物質(zhì):丙酮酸、乙酰CoA、乙酰乙酰CoA、α-酮戊二酸、琥珀酰CoA、延胡索酸、草酰乙酸。
它們最后集中為5種物質(zhì)進入TCA:乙酰CoA、α-酮戊二酸、琥珀酰CoA、延胡索酸、草酰乙酸。
234 圖 16-7 氨基酸碳骨架進入TCA的途徑
1、 轉(zhuǎn)變成丙酮酸的途徑
P236 圖16-8 Ala、Gly、Ser、Thr、Cys形成丙酮酸的途徑
(1)、 Ala 經(jīng)與α-酮戊二酸轉(zhuǎn)氨(谷丙轉(zhuǎn)氨酶)
(2)、 Gly先轉(zhuǎn)變成Ser,再由Ser轉(zhuǎn)變成丙酮酸。
Gly與Ser的互變是極為靈活的,該反應(yīng)也是Ser生物合成的重要途徑。
Gly的分解代謝不是以形成乙酰CoA為主要途徑,Gly的重要作用是一碳單位的提供者。
Gly + FH4 + NAD+ → N5,N10-甲烯基FH4 + CO2 + NH4+ + NADH
(3)、 Ser 脫水、脫氫,生成丙酮酸(絲氨酸脫水酶)
P235 反應(yīng)式
(4)、 Thr 有3條途徑 P235
① 由Thr醛縮酶催化裂解成Gly和乙醛,后者氧化成乙酸 → 乙酰CoA。
②
③
(5)、 Cys 有3條途徑
① 轉(zhuǎn)氨,生成β-巰基丙酮酸,再脫巰基,生成丙酮酸。
② 氧化成丙酮酸
③加水分解成丙酮酸
2、 轉(zhuǎn)變成乙酰乙酰CoA的途徑
P 237 圖16-9 Phe、Tyr、Leu
(1)、 Phe → Tyr → 乙酰乙酰CoA
P238圖16-10 Phe、Tyr分解為乙酰乙酰CoA和延胡索酸的途徑
(2)、 Tyr
產(chǎn)物:1個乙酰乙酰CoA(可轉(zhuǎn)化成2個乙酰CoA。),1個延胡索酸,1個CO2 ,
(3)、 Leu P240圖16-12
產(chǎn)物:1個乙酰CoA,1個乙酰乙酰CoA,相當于3個乙酰CoA。
反應(yīng)中先脫1個CO2 ,后又加1個CO2 ,C原子不變 。
(4)、 Lys P241圖16-13
產(chǎn)物:1個乙酰乙酰CoA,2個CO2 。
在反應(yīng)途中轉(zhuǎn)氨:a. 氧化脫氨 , b. 轉(zhuǎn)氨
(5)、 Trp P 242圖16-14
產(chǎn)物:1個乙酰乙酰CoA,1個乙酰CoA,4個CO2 ,1個甲酸。
3、 α-酮戊二酸途徑
P243 圖16-16 Arg、His、Gln、Pro、Glu形成α-酮戊二酸的途徑
(1)、 Arg P244圖16-17
產(chǎn)物:1分子Glu,1分子尿素
(2)、 His P244圖16-18
產(chǎn)物:1分子Glu,1分子NH3 ,1分子甲亞氨基
(3)、 Gln 三條途徑
①. Gln酶: Gln + H2O → Glu + NH3
② Glu合成酶: . Gln+α-酮戊二酸 + NADPH → 2Glu + NADP+
③ 轉(zhuǎn)酰胺酶:Gln+α-酮戊二酸 → Glu + r-酮谷酰氨酸 → α-酮戊二酸 + NH4+
(4)、 Pro P145圖16-19
產(chǎn)物:Pro → Glu
Hpro → 丙酮酸 + 丙醛酸
4、 琥珀酰CoA途徑
P246 圖16-20 Met、Ile、Val轉(zhuǎn)變成琥珀酰CoA
(1)、 Met P246圖16-21
給出1個甲基,將-SH轉(zhuǎn)給Ser(生成Cys),產(chǎn)生一個琥珀酰CoA
(2)、 Ile P247圖16-22
產(chǎn)生一個乙酰CoA和一個琥珀酰CoA
(3)、 Val P247圖16-23
5、 草酰乙酸途徑
Asp和Asn可轉(zhuǎn)變成草酰乙酸進入TCA,Asn先轉(zhuǎn)變成Asp(Asn酶),Asp經(jīng)轉(zhuǎn)氨作用生成草酰乙酸.
6、 延胡索酸途徑
Phe、Tyr可生成延胡索酸(前面已講過)。
五、 生糖氨基酸與生酮氨基酸
生酮氨基酸:Phe、Tyr、Leu、Lys、Trp。在分解過程中轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴R阴oA,后者在動物肝臟中可生成乙酰乙酸和β-羥丁酸,因此這5種a.a.稱生酮a.a.
生糖氨基酸:凡能生成丙酮酸、α-酮戊二酸、琥珀酸、延胡索酸、草酰乙酸的a.a.都稱為生糖a.a,它們都能生成Glc。
而Phe、Tyr是生酮兼生糖a.a。
六、 由氨基酸衍生的其它重物質(zhì)
1、 由氨基酸產(chǎn)生一碳單位
一碳單位:具有一個碳原子的基團,包括:亞氨甲基(-CH=NH),甲; HC=O-),羥甲基(-CH2OH),亞甲基(又稱甲叉基,-CH2),次甲基(又稱甲川基,-CH=),甲基(-CH3)
一碳單位不僅與a.a.代謝密切相關(guān),還參與嘌呤、嘧啶的生物合成,是生物體內(nèi)各種化合物甲基化的甲基來源。
Gly、Thr、Ser、His、Met 等a.a.可以提供一碳單位。
一碳單位的轉(zhuǎn)移靠四氫葉酸(5,6,7,8-四氫葉酸),攜帶甲基的部位是N 5、N 10
P249 結(jié)構(gòu)式:FH4與N 5、N 10-亞甲基FH4
2、 氨基酸與生物活性物質(zhì)
P251 表16-1氨基酸來源的生物活性物質(zhì)
(1)、 Tyr與黑色素
(2)、 Tyr與兒茶酚胺類
可生成多巴、多巴胺、去甲腎上腺素、腎上腺素,這四種統(tǒng)稱兒茶酚胺類。前二者是神經(jīng)遞質(zhì),后二者是激素
P252 圖16-24 Tyr形成多巴、多巴胺、去甲腎上腺素、腎上腺素
(3)、 Trp與5-羥色胺及吲哚乙酸
P252 圖16-25 Trp形成5-羥色胺及吲哚乙酸
5-羥色胺是神經(jīng)遞質(zhì),促進血管收縮
(4)、 肌酸和磷酸肌酸(Arg、Gly、Met)
肌酸和磷酸肌酸,在貯存和轉(zhuǎn)移磷酸鍵能中起重要作用。它們存在于動物的肌肉、腦、血液中。
P253 圖16-26 Arg、Gly、Met形成磷酸肌酸
肌酸合成中的甲基化:S-腺苷Met
(5)、 His與組胺
His脫羧生成組胺,是一種血管舒張劑,在神經(jīng)組織中是感覺神經(jīng)的一種遞質(zhì)。
(6)、 Arg → 水解 → 鳥氨酸 → 脫羧 → 腐胺 → 亞精胺 → 精胺
(7)、 Glu與r-氨基丁酸
Glu本身就是一種興奮性神經(jīng)遞質(zhì)(還有Asp),在腦、脊髓中廣泛存在。Glu脫羧形成的r-氨基丁酸是一種抑制性神經(jīng)遞質(zhì)。
(8)、 ;撬和Cys P254-255
Cys 的SH氧化成-SO3-,并脫去-COO - 就形成了;撬,牛磺酸與膽汁酸結(jié)合,乳化食物。
七、 氨基酸代謝缺陷癥
P255 表16-2
苯丙酮尿癥(PKU)
圖
第三節(jié) 氨基酸合成代謝
一、 氨基酸合成中的氮源和碳源
1、 氮源(無機氮不行)
(1)生物固氨(微生物)
a.與豆科植物共生的根瘤菌
b.自養(yǎng)固氮菌 蘭藻
在固氮酶系作用下,將空氣中的N2固定,產(chǎn)生NH3
圖
(2)硝酸鹽和亞硝酸鹽 (植物、微生物)
圖
(3)各種脫氨基酸作用產(chǎn)生的NH3(所有生物)
前面已講過
2、 碳源
直接碳源是相應(yīng)的α-酮酸,植物能合成20種a.a.相應(yīng)的全部碳架或前體。人和動物只能直接合成部分a.a.相應(yīng)的α-酮酸。
主要來源:糖酵解、TCA、磷酸已糖支路。
必需氨基酸:Ile、Leu、Lys、Met、Phe、Thr、Trp、Val、(Arg、His)
3、 植物、部分微生物a.a.合成方式
①α-酮戊二酸衍生類型 Glu、Gln、Pro、Arg、Lys(蕈類、眼蟲)
與a.a.分解進入α-酮酸的途徑比較,少了一種a.a.,即His。
②草酰乙酸衍生類型 Asp、Asn、Met、Thr、Ile(也可歸入丙酮類)、Lys(植物、細菌)
經(jīng)TCA中間產(chǎn)物(α-酮戊二酸、草酰乙酸)可合成10種a.a.,即Glu、Gln、Pro、Arg、Asp、Asn、Met、Thr、Ile、Lys。
③丙酮酸衍生類型 Ala、Val(Ile)、Leu
④3-磷酸甘油酸衍生類型 Ser、Gly、Cys
經(jīng)酵解中間產(chǎn)物(3-磷酸甘油酸、丙酮酸),可合成Ser、Cys、Gly、 Ala、Val、Leu等6種a.a。
⑤經(jīng)酵解及磷酸戊糖中間產(chǎn)物(磷酸烯醇丙酮酸、4-磷酸赤蘚糖),可合成Phe、Tyr、Trp等3種芳香族a.a。
⑥His有自己獨特的合成途徑,與其它氨基酸之間沒有關(guān)系
二、 脂肪族氨基酸生物合成途徑
1、 α-酮戊二酸衍生類型(Glu、Gln、Pro、Arg、Lys(蕈類、眼蟲))
(1)、 Glu的合成
由α-酮戊二酸與游離氨,經(jīng)L-Glu脫氫酸催化。對于植物和微生物,氨的來源是Gln的酰胺基。
(2)、 Gln的合成
由α-酮戊二酸形成Glu,由Glu可以進一步形成Gln,
Gln合酶是催化氨轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C含氮物的主要酶,活性受8種含氮物反饋調(diào)控:
氨基Glc-6-P、Trp、Ala、 Gly、 His和CTP、 AMP、氨甲酰磷酸。
除Gly、Ala,其余含氮物的氮都來自Gln。
P282
(3)、 Pro的合成 (Glu環(huán)化而成) P262 圖17-2
(4)、 Arg合成 P263 圖17-3
(5)、 Lys合成
① α-酮戊二酸衍生型(蕈類、眼蟲) P264 圖17-4
② 天冬氨酸、丙酮酸衍生型(植物、細菌) P267 圖17-5
2、 草酰乙酸衍生類型(Asp、Asn、Met、Thr、Ile、Lys(植物、細菌))
(1)、 Asp合成
(2)、 Asn合成(轉(zhuǎn)移酰胺基)
哺乳動物
(3)、 Met合成 P268 圖17-6
(4)、 Thr合成 P269 圖17-7
Lys、Met、Thr合成中,有一段共同途徑,即生成Asp-β-半醛,是一個分枝點化合物。
(5)、 Ile合成 (與Val極為相似) P271 圖17-9
Ile的合成途徑與Val極為相似。
6個C中4個來自Asp(Asp → Thr),2個來自丙酮酸,所以也可以歸入丙酮酸衍生型。
(6)、 Lys(植物、細菌) P267 圖17-5
3、 丙酮酸衍生型(Ala、Val(Ile)、Leu)
4、 3-磷酸甘油酸衍生型(Ser、Gly、Cys)
三、 芳香族氨基酸及His的生成合成 P274
1、 Phe、Tyr、Trp的合成
(自己看)不要求
分枝酸 : 2磷酸烯醇丙酮酸,1個赤蘚糖4-P
2、 His合成
四、 氨基酸生物合成的調(diào)節(jié)
最有效的調(diào)節(jié)是通過合成過程的終端產(chǎn)物,反饋抑制反應(yīng)系列中第一個酶的活性,即通過別構(gòu)效應(yīng)調(diào)節(jié)第一個酶的活性。
1、 通過終端產(chǎn)物對aa合成的反饋抑制
(1)簡單的終端產(chǎn)物反饋抑制
如由Thr合成Ile
圖
(2)不同終端產(chǎn)物對共同合成途徑的協(xié)同抑制
圖
(3)不同分枝產(chǎn)物對多個同工酶的抑制
圖
(4)順序反饋抑制
圖
終端產(chǎn)物E和H,只分別抑制分道后自己的分支途徑中第一個酶的活性。
2、 通過酶量調(diào)節(jié)
五、 幾種重要的 a.a.衍生物的生物合成
(1)、 谷光苷肽
(2)、 肌酸
(3)、 卟啉
血紅素、細胞色素、葉綠素。卟啉由Gly和琥珀酰CoA合成
(4)、 短桿菌肽
本章重點
脫氨的幾種方式
氨的去路
尿素的合成
氨的轉(zhuǎn)運
脫氨后碳架的去向
a.a.合成中的碳源氮源
Gln、Glu合成
一碳單位及作用