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(jī)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(xì)胞還可吸收二肽或三肽,吸收作用在小腸的近端較強(qiáng),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(xì)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(jìn)行,主要降解外源蛋白、膜蛋白及長壽命的細(xì)胞內(nèi)蛋白。 另一條是依賴ATP和泛素的途徑,在胞質(zhì)中進(jìn)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(xì)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(xì)胞內(nèi)。一級結(jié)構(gòu)高度保守,酵母與人只相差3個(gè)a.a殘基,它能與被降解的蛋白質(zhì)共價(jià)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(jì)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(yùn)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(jì)。 氮平衡:機(jī)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?jǐn)z入的氮用于合成體內(nèi)蛋白質(zhì),兒童、孕婦。 氮負(fù)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(jìn)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(jìn)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(xì)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(xì)菌、霉菌和動物肝、腎細(xì)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(xì)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(qiáng)的酶,是一個(gè)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(dāng)ATP、GTP不足時(shí),Glu的氧化脫氨會加速進(jìn)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(jìn)行) P 221
①還原脫氨基(嚴(yán)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(gè)氨基酸互相發(fā)生氧化還原反應(yīng),生成有機(jī)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(xì)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(xì)胞受損后,血中此酶含量大增,活性高。肝細(xì)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(xì)胞中含量高,Asp是合成尿素時(shí)氮的供體,通過轉(zhuǎn)氨作用解決氨的去向。
轉(zhuǎn)氨作用機(jī)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(jī)體脫氨基的需要,因?yàn)橹挥蠫lu脫氫酶活力最高,其余L-氨基酸氧化酶的活力都低。 機(jī)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(jìn)行脫羧作用,生成相應(yīng)的一級胺。 a.a脫羧酶專一性很強(qiáng),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(jī)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(jī)理:腦細(xì)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(shí)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(yùn)(肝外→肝臟) 1、 Gln轉(zhuǎn)運(yùn) 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(xì)胞膜,是氨的主要運(yùn)輸形式。 Gln經(jīng)血液進(jìn)入肝中,經(jīng)Gln酶分解,生成Glu和NH3。
2、 丙氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)(Glc-Ala循環(huán)) 肌肉可利用Ala將氨運(yùn)至肝臟,這一過程稱Glc-Ala循環(huán)。
丙氨酸在PH7時(shí)接近中性,不帶電荷,經(jīng)血液運(yùn)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(yùn)動產(chǎn)生大量的氨和丙酮酸,兩者都要運(yùn)回肝臟,而以Ala的形式運(yùn)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(yùn)至排泄部位,經(jīng)Gln酶分解,直接釋放NH3。游離的NH3借助擴(kuò)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(xì)胞液中的a.a經(jīng)轉(zhuǎn)氨作用,與α-酮戊二酸生成Glu,Glu進(jìn)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;晒习彼。
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(jìn)入細(xì)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(shí)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(yùn)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(gè)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(jìn)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(jìn)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(gè)乙酰乙酰CoA(可轉(zhuǎn)化成2個(gè)乙酰CoA。),1個(gè)延胡索酸,1個(gè)CO2 , (3)、 Leu P240圖16-12 產(chǎn)物:1個(gè)乙酰CoA,1個(gè)乙酰乙酰CoA,相當(dāng)于3個(gè)乙酰CoA。 反應(yīng)中先脫1個(gè)CO2 ,后又加1個(gè)CO2 ,C原子不變 。 (4)、 Lys P241圖16-13 產(chǎn)物:1個(gè)乙酰乙酰CoA,2個(gè)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(gè)乙酰乙酰CoA,1個(gè)乙酰CoA,4個(gè)CO2 ,1個(gè)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(gè)甲基,將-SH轉(zhuǎn)給Ser(生成Cys),產(chǎn)生一個(gè)琥珀酰CoA (2)、 Ile P247圖16-22 產(chǎn)生一個(gè)乙酰CoA和一個(gè)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(jìn)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(gè)碳原子的基團(tuán),包括:亞氨甲基(-CH=NH),甲酰基( 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(jìn)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)、 ;撬岷虲ys P254-255 Cys 的SH氧化成-SO3-,并脫去-COO - 就形成了;撬幔;撬崤c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(jī)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(jìn)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(xì)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(dú)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(jìn)一步形成Gln,
Gln合酶是催化氨轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)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(xì)菌) P267 圖17-5 2、 草酰乙酸衍生類型(Asp、Asn、Met、Thr、Ile、Lys(植物、細(xì)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(gè)分枝點(diǎn)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(gè)C中4個(gè)來自Asp(Asp → Thr),2個(gè)來自丙酮酸,所以也可以歸入丙酮酸衍生型。 (6)、 Lys(植物、細(xì)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(gè)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(gè)酶的活性,即通過別構(gòu)效應(yīng)調(diào)節(jié)第一個(gè)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(gè)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(gè)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(xì)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(diǎn) 脫氨的幾種方式 氨的去路 尿素的合成 氨的轉(zhuǎn)運(yùn) 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
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