四川大学考研生化课件第11章 蛋和氨基酸.ppt

1,Part 1 Nutrition of Protein 一、Nitrogen Balance 正常成人体内pr分解代谢水平:总400g，300g循环，100g消耗（产能排泄）,靠外源pr补充Site：组织内250g，消化道150g成人分解pr的主体是内源蛋白的组织内分解（Tissue proteinase）,Metabolism of Protein and amino acid,2,氨基酸 代谢库,Protein from food,Synthesis in vivo,Protein in vivo,Resource,Fate,-Ketoacid,Ammonia,Urea,Substance with nitrogen,Amines,CO2,NH3,Energy,Keto bodies,Glucose,3,Effects：1）分解Abnormal protein（变异、外来）,起保护作用 2）自然衰老Cell，更新机制（Red cell,120 day）3）水解代谢活性高的proteins（H，E）4）应急动用的供能机制,4,Nitrogen Balance 摄入氮量和排除氮量的关系 All Nitrogen Balance 摄入氮量排除氮量 Positive Nitrogen Balance 摄入氮量排除氮量 Negative Nitrogen Balance 摄入氮量排除氮量,5,需 要 量？,Nitrogen Balance,All Nitrogen Balance,Positive Nitrogen Balance,Negative Nitrogen Balance,In=Out,InOut,InOut,6,Nitrogen Balance:,IN=OUT,NB at“Equilibrium”,Growth,Pregnancy,Positive(+)NB,Deficient Protein Diet,Negative(-)NB,Essential AA Deficiency,Negative(-)NB,Wasting diseases,Burns,Injury,Chemotherapy,Negative(-)NB,7,二、Essential Amino acid and Non-essential Amino acid,Essential Amino Acids,EAA(8种)Lys Trp Val Leu Ile Thr Met Phe SEAA(2种)His Arg,8,Protein with 8 EAA,Nutritionvalue of protein,Quantity,Quality,9,“High Quality”Protein,*,10,Daily Protein Requirements,20081203,11,脂代谢的部分思考问题,由乙酰CoA合成1分子软脂酸需要将多少Glc转化为5-磷酸核酮糖？脂肪酸-氧化与柠檬酸循环比较，有哪些反应相类似？阿司匹林药物消炎作用的生化机制是什么？软脂酸合成中用于还原反应的NADPH从何而来？细菌、酵母和哺乳动物的脂肪酸合成酶结构有何差异？何种酶促反应可将哺乳动物组织中饱和脂肪酸转化为其单不饱和脂肪酸？此反应定位于细胞什么部位？为何人类与实验动物膳食中胆碱的缺乏会导致脂肪肝，即肝内有大量的脂肪滴？已知乙醇可刺激磷脂酸磷酸酶的活性，那么长期饮酒是如何导致脂肪肝发展的？,12,思考题,对于饮食要求，为何动物蛋白比植物蛋白有益？饮食中蛋白质过量有害吗？为什么高能低氮饮食会导致营养不良？如果用奶酪取代肉类的膳食在氮含量方面是否营养充足？,13,只能成为游离Aa，少量二肽，三肽才能吸收。（一）Degradation(分解，消化),Food Pr,Pepsin,peptide fragment,Trypsin、Chymotypsin、Elastase,Small peptides,Carboxypeptidase B、A,Stomach(胃),Duodenum(十二指肠),Part 2 Degradation,Absorption，Putrefaction and Detoxification of Proteins,(十二指肠),14,Oligo-peptides,Aminopeptidase,Aa,Bipeptide and tripeptide etc,Dipeptidase,Tripeptidase,Free Aa,Papain,Bromelain（菠萝蛋白酶）Ficin（无花果蛋白酶）etc in Plant,(肠粘膜细胞),(消化道各种酶的协同作用产生),15,16,（二）Absorption of Amino Acid and Transformation Free Aa进入Cell，主要依靠主动转运，需Na+、ATP 及Carrier，转运与Na+同步进行。另一种转运方式为 r-Glulamyl cycle（r-谷氨酰循环），转运一个Aa消耗3个ATP，特快，同时与GSH谢有关。膜上亦有二肽，三肽转运pr，需ATP，Na+，转运二肽，三肽进入小肠粘膜细胞内再分解为Aa,17,氨基酸进入组织细胞的需钠主动转运机制,ADP+Pi,ATP,K+,K+,Na+,Na+,外,膜,内,蛋白质的吸收,18,谷胱甘肽,半胱氨酰甘氨酸,-谷氨酸环化酶,5-氧脯氨酸,谷胱甘肽合成酶,-谷氨酰半胱氨酸合成酶,5-氧脯氨酸酶,细胞膜,细胞内,细胞外,-谷氨酰基循环,-谷氨酰氨基酸,ADP+Pi,AA,19,经消化吸收的Aa进入细胞后，主要有3 fate：合成新蛋白质 产生许多重要生物分子的前体，如H，pu,py,V，分解成其它代谢产物排除体外 再多余则产能，4千卡/g（糖4千卡/g，脂9千卡/g）,20,大肠中细菌分解产生胺、脂肪酸、醇、酚、吲哚、甲基吲哚、硫化氢、甲烷、氨、二氧化碳、维生素等的作用。脂肪酸、维生素等有利于机体的物质被重新吸收。吲哚、甲基吲哚等有毒物质经过生理解毒作用而排除体外。,Putrefaction of Protein（腐败作用）,21,腐败产物大多有毒,大部分可直接排除体外,少数由肝脏酶作用而解毒后,排除体外。detoxification ways:Oxidative detoxification Conjugated detoxification。,physiological detoxification（解毒）,22,一、Deamination of AA Aa失去NH2的作用称为脱氨基作用 Oxidative Deamination Transamination 联合脱氨（Transdeamination)Nonoxidative deamination,Part 3 Common Metabolism of Aa,23,定义：-AA在酶的作用下，氧化生成-酮酸，同时消 耗氧并产生氨的过程。反应通式：,+O2+H2O,R-C-COOH,+H2O2+NH3,AA oxidase,O,AA oxidase,R-C-COO-,NH2,H2O,R-C-COOH,O,+NH3,FP FPH2,FPH2+O2,FP+H2O2,Oxidative Deamination,24,AA氧化酶的种类 L-AA oxidase：催化L-AA氧化脱氨，体内分布不广泛，最适pH10左右，以FAD或FMN为辅基。D-AA oxidase：体内分布广泛，以FAD为辅基。但体内D-AA不多。L-Glu DHase：专一性强，分布广泛（动、植、微生物），活力强，以NAD+或NADP+为辅酶。,25,-Aa与-ketoacid之间-NH2转移作用，一种脱氨形式。,-ketoacid,Transminase or aminotransferase转氨酶,Transamination转氨作用,Anino acid,-ketoacid,Anino acid,26,13种转氨酶，特异性不清楚 大多数Transaminase都需要-ketoglutarate或Glu,即对Glu专一，而对另一Aa无专一性。最重要：GPT，GOT（谷草转氨酶）Glu-Leu，Glu-Tyr等 都以P吡哆醛(PLP)为辅酶 转氨作用不仅可使Aa脱氨，而且-NH2转运，血糖维持上起重要调节作用。,27,28,29,Transaminations,Glutamate a-Ketoglutarate+Pyruvate AlanineGlutamate a-Ketoglutarate+Oxaloacetate Aspartate,Glutamate-PyruvateAminotransferase,Glutamate-OxaloacetateAminotransferase,(GPT in liver),(GOT in muscle),30,指转氨氧化脱氨联合作用，使Aa脱氨的过程。有两种形式：L-Glu DHase为中心的联合脱氨 Purine nucleotide Cycle 嘌呤核苷酸循环,Transdeamination 联合脱氨（转氨+脱氢脱氨）,（动物组织主要采取的方式）,31,1.以L-Glu DHase为中心的联合脱氨,由于转氨并不能最后脱掉氨基，氧化脱氨中只有谷氨酸脱氢酶活力高，转氨基和氧化脱氨联合在一起才能迅速脱氨。,或NADP,+,L-Glu DHase,Aminotransferase,氨基的常规受体,思考题：在急饿状态下，此途径如何运转？,32,联合脱氨基作用的特点,1.转氨基与氧化脱氨基作用偶联,2.产生 NH3,3.合成非必需氨基酸的重要途径,4.肝、肾、脑中最活跃,33,2、Purine nucleotide cycle 嘌呤核苷酸循环,特点：肌、肝中主要靠此Cycle，脑中50的NH3。,34,-AA,-KG,-Keto acid,Glu,Asp,Fumarate,腺苷酸代 琥珀酸,IMP,AMP,腺苷酸脱氨酶 H2O,NH3,NH2,NH2,NH2,NH2,NH2,Malate,OAA,35,+H2O,+NH3,谷氨酰胺酶Glutaminase,CH2,-,CONH2,CHNH3+,COO-,-,-,+H2O,天冬酰胺酶Asparaginase,+NH3,中性Gln是体内NH2贮存、运送的重要形式，它不仅为pr,py,pu等合成提供NH2，而且是解除氨毒性的重要方式。,氨基酸的脱酰胺作用,两种酶广泛存在于微生物、动物、植物中，有相当高的专一性。,36,包括：Direct deamination Dehydrated deamination;Desulfurated hydrogen deamination Hydrolyze deamination Reducing deamination.,Nonoxidative deamination（多在微生物中）,37,综上：a、Oxidative Deamination活力低，分布不广。除Gly、Glu外 b、Nonoxidative deamination（脱水、脱SH，水解，还原，氧还）主要见于微生物。c、Glu DHase活力高，但主要催化肝内合成。d、Transamination活性高，分布广，但不能最后脱下NH2。不难推测，体内主要途径是?,38,小 结,1.氧化脱氨 2.非氧化脱氨 3.氨基酸的脱酰胺作用（重点）4.转氨基作用 5.联合脱氨基（两个内容,重点）,脱氨基作用,39,+,醛亚胺,+H2O,CO2,H2O,+,二、Decarboxylation脱 羧 基 作 用,胺类化合物,PLP,PLP,一级胺,40,1、Aa decarboxylation是正常代谢途径，但不是主要途 径，脱羧后形成一级胺类。R-NH2CH2-COOH R-CH2-NH2+CO2 2、除His外，脱羧酶皆以P吡哆醛为Coenzyme以P吡哆醛为辅酶的还有：转氨酶、脱水酶、脱-SH酶、D-Aa消旋酶 3、酶专一性很强，绝对专一。人体内无Gly、Ala、Thr、Pro、Hyp脱羧酶 4、一级胺去路(命运)如下,脱羧酶（磷酸吡哆醛),41,a.,胺氧化酶（解毒过程）,R-CH2-NH2+O2+H2O,R-CHO,R-COOH,NH3+H2O2,Metabolism of Lipid,一级胺,42,b.用作药理作用物（用完必须尽快分解）Glu氨基丁酸，作为神经递质 His组胺，具有降压作用 Tyr酪胺，具有升压功效 Lys尸胺 Orn腐胺 Trp甲基色胺粪臭素 Trp5-OH-色胺，具有血管收缩作用 Phe苯胺苯胺衍生物 腐败微生物作用产生大量胺化物,43,Products:-ketoacid Ammonium（NH3）,Part 4 Metabolism of Deamination Product of AA,44,合成新pr重新利用NH3，余大量 NH3 如不能尽快清除而在细胞内积累，将会引起“氨中毒”：大量NH3与-ketoglutarate 结合，而使Krebs cycle的中间物损耗过量，体内氧化过程减慢，大脑缺能所致。血中NH3含量0.5mg%,1mg%即中毒昏迷。,一、Metabolism of Ammonia,45,水生动物：排Ammonium陆生（人和其它哺乳动物）：排 Urea(尿素，脲)鸟类、爬行类：排 Uric acid,植物：不排放，以Asn、Gln形式回收利用，贮存。,各种生物排NH3方式：,46,Aa经脱氨作用和胺的分解产生；肠道细菌分解Aa产生；肾上皮细胞，由Gln分解而来。,Resource of ammonia(Human and Animal),47,1、Ala-Glc Cycle，氨运入肝脏 Aa+Pyruvate(Muscle)Ala 经血液循环 Liver,联合脱氨 Pyruvate Glc 血液循环 Muscle Pyruvate 再次转氨,糖异生,NH3,氨的转运（氨以Ala 和Gln 2种形式运输）,48,Ala-Glc cycle,Ala,Glc,Muscle,PROTEINMUSCLE,Liver,49,50,2、Gln转运氨 Glu+NH3 Gln Gln,Glutamine synthetase,（Brain,muscle etc),Glutaminase,Glu+NH3,(Blood cycle),(Liver,kidney）,51,谷氨酰胺的运氨作用,L-Glu(E),Gln(Q),(Brain,muscle),(Liver,kidney),Urea,ammonium salt etc,临床上用谷氨酸盐降低血氨,52,53,Excretion of ammonium 氨的排泄,NH3可用于氨基酸和酰胺的合成以便储存和利用，但也作为废物排除体外，不同动物采取不同的排除形式。人和其它哺乳动物以Urea形式排除体外，即所谓“ornithine cycle or Urea cycle”，由系列酶的催化完成。,54,排氨生物：NH3转变成酰胺（Gln），运到排泄部位后再分解。（原生动物、线虫和鱼类）以尿酸排出：将NH3转变为溶解度较小的尿酸排出。通过消耗大量能量而保存体内水分。（陆生爬虫及鸟类）：经尿素循环（肝脏）将NH3转变为尿素而排出。（哺乳动物）重新利用合成AA：合成酰胺（高等植物中）;嘧啶环的合成（核酸代谢）,1、氨的去路：,以尿素排出,55,氨甲酰磷酸合成酶-I,2ATP,2ADP+Pi,氨基甲酰磷酸合成酶II,2ATP,2ADP+Pi,尿素循环（Ornithine Cycle，in liver）,1、过程（Mit）,a.氨甲酰 合成,CO2+NH4+H2O NH2-CO,HCO3-+Gln NH2-CO+Glu（Cytosol）,b.瓜氨酸(Cit)合成NH2-CO+鸟氨酸（Orn）瓜氨酸,Orn转氨甲酰基酶,（Mit）,CTP,56,2.Process in cytosol 瓜氨酸出Mit精氨酰琥珀酸 Arg+Fumarate,精氨酰琥珀酸合成酶,ATP,AMP+PPi,精氨酰琥珀酸裂合酶,瓜氨酸+Asp 精氨酰琥珀酸,Malate,OAA,Asp,鸟氨酸,Arg,H2O,NH2-CO-NH2,(Urea),57,NH3+CO2+H2O,氨基甲酰磷酸,精氨酸代琥珀酸,瓜氨酸,天冬氨酸,-酮戊二酸,线粒体,胞液,鸟氨酸循的全过程,精氨酸,延胡索酸,58,Mit,瓜氨酸,Arg,鸟氨酸,精氨酸代琥珀酸,Asp,KG,Glu,Malate,OAA,Fumarate,氨甲酰磷酸,CO2NH4+,Cytosol,尿素循环与柠檬酸循环的联系,Cycle,59,每合成一个Urea，循环一次，需：（1）氨甲酰P供1分子NH2、Asp 供 1分子NH2，CO2供1分子CO2（2）Arg-琥珀酸合成需 1ATP（2 高能键）（3）1分子urea入肾、尿排出 总耗能4高能键（4）酶类 Mit：氨甲酰-P合成酶，2ATP，Orn转氨甲酰酶（Cit）。Cyt：Arg-琥合成酶，耗2高能键Arg-琥裂合酶，Arg酶（Arginase），Asp 转氨酶Glu脱氢酶 酶缺陷病人将NH3中毒：智力迟钝，神经发育停滞。小儿忌pr，喂-酮戊二酸及酮酸,60,CO2 2NH3（其中1分子来自于天冬氨酸*）4ATP,生理意义：体内氨的主要去路,解氨毒的重要途径。,总反应方程式：,2NH3+CO2+3ATP+H2O,限速酶：精氨酸代琥珀酸合成酶,鱼类等水生，NH3+GluGln（运出细胞）Glu+NH3 水鸟类，尿酸（uric acid）合成复杂，NA代谢中提到。,61,脱羧骨架FA metabolism（amine胺、aldehyde醛、acid酸）CO2排出及合成新物质NH3合成New Aa，Protein and Urea脱氨后的keto acid骨架：20种不同keto acid分解方式不同，可以生糖或生酮。但最终都进TCA Cycle，按进入方式可分为6类。,二、Metabolism of-keto acid,62,进入方式 4,进入方式 1,进入方式 3,进入方式 2,进入方式 6,进入方式 5,氨基酸碳骨架进入TCA循环的途径,63,1、生成Aa keto acid NEAA(非必需氨基酸)2、氧化成CO2和H2O Pyruvate、OAA、-ketoglutarate TCA Cycle 3、转变为FA和Sugar Glucogenic Aa(All non-essential Aa，13/14)Ketogenic Aa(Lys?,Leu)Glucogenic with Ketogenic Aa(Ile、Lys、Phe、Trp、Tyr，5）即 异赖3芳 如Ala、Ser、Cys也可形成AcCoA OAA，生糖Aa和生酮Aa的界定并非严格,Amination,64,Glucogenic vs Ketogenic Amino Acids,*Only Ketogenic(2),#Only Glucogenic(9),#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,65,Part 5 Catabolism of Amino Acids 一、One Carbon Group Metabolism 具一个C原子的基团称一C单位，体内一C单位包括：甲基 CH3亚甲基CH2（甲叉基，甲烯基）次甲基CH（甲川基，甲炔基）甲酰基HCO亚氨甲基 CH=NH（亚氨甲基）羟甲基CH2OH 凡属一C单位的转移和转化都叫一C单位代谢 一C代谢与FH4，FH2，S腺苷Met有关,66,载体：THFA（F THFA）还原酶催化，NADPH2供氢 部位：N5 和 N10,67,一C单位供体Aa 一C单位除与Aa代谢有关外，还与Pu、Py合成，肾上腺素、肌酸、胆碱、卵磷脂合成有关，的生物学意义重要。主要来源:苏、组、甘、甲、丝(塑竹竿加丝)1、Gly 甲川FH4（PuC8）；甲酰FH4（PuC2）2、Thr 乙醛+Gly3、Ser 甲叉FH4+Gly4、His 亚氨甲基FH4；甲川FH4 5、Met S-腺苷-MetMet 是近50种物质的CH3供体，如肌酸、胆碱，肾上腺素等。失去的甲基由N5CH3FH4补充，供给。,68,S-adenosyl methionine is a key 1-carbon donor,69,一碳基团的来源和转变,70,二、Catabolism of Gly and Ser,丙酮酸,TCA CYCLE,甘氨酸代谢途径,Gly,Ser,71,三、Catabolism of Met，CysH and Cys Met S-腺苷 Met S-腺苷同型Cys 同型Cys(高Cys),ATP,PPi+Pi,CH3,腺苷,N5-CH3-FH4,FH4,Propionyl CoA Succinyly CoA,TCA CYCLE,72,游离Cys极少，CysH与Cys的代谢基本相同。Cys Pyruvate+NH3,牛黄酸,H2SO4,3-磷酸腺苷5磷酸硫酸（活性硫酸根）,Other Metabolism,73,四、Catabolisn of Tyr,Trp and Phe,苯乙酸,苯乳酸,黑色物质,乙酰乙酸（生酮）延胡索酸（生糖）,Phe hydroxylase,Phe,Tyr,Phe hydroxylase基缺，患苯丙酮尿症（Phenylketonuria）尿黑酸氧化酶基缺，患黑酸尿症（Alcaptonuria）,酪胺、肾上腺素、黑色素等,Attention:,尿黑酸,尿黑酸氧化酶,Other metabolism,74,Phenylketonuria(PKU)Disease,Deficiency of Phe hydroxylaseOccurs in 1:16,000 live births in U.S.Seizures,mental retardation,brain damageTreatment:?Screening of all newborns mandated in all states,Phe,Tyr,Transamination,Phenylpyruvate(urine),苯丙酮尿症,75,Trp(生糖、酮)转化为Pyruvate AcCoA（生糖和生酮）转化为尼克酸（合成维生素原料，特例，但少）NAD/NADP 转化为5羟基色胺（动物，血管收缩、体温调节等）转化为吲哚乙酸（植物生长刺激素）,76,Tryptophan Metabolism:Serotonin Formation,Tryptophan(Trp),Indole ring,Trphydroxylase,O2,5-Hydroxy-tryptophan,Decarboxylase,CO2,5-Hydroxy-Tryptamine(5-HT);(Serotonin),77,Serotonin Metabolism:Melatonin,2 Steps,Serotonin,Melatonin,Melatonin:Formed principally in pineal gland Synthesis controlled by light,among other factors Induces skin lightening Suppresses ovarian卵巢function Possible use in sleep disorders,（松果腺）,78,五、Metabolism of Other Aa（一）Leu,Ile and Val（代谢途径相似）Leu AcCoA+AcAcCoA Ile AcCoA+Propionyl CoA Val Propionyl CoA Succinyl CoA,79,（二）Catabolism of Thr Gly+乙醛（转化为AcCoA）Thr,(Liver、kidney and some microorganism),-ketobutyrate,Butyrate+Propionate,Propionyl CoA,(Some microorganism),（三）Catabolism of His His Glu（四）Catabolism of Lys Lys Glu+AcAcCoA,80,（五）Catabolism of Arg Arg Urea+Orn Orn Glu（六）Catabolism of Ala、Glu and Asp Affter Oxidative Deamination and Transamination,Form Pyruvate,-ketoglutarate and OAA?Another improtant rout of Glu is GAGA 支路：Glu脱羧的-aminobutyrate 是神经递质和大脑细胞能源物质。,81,GABA Formation,Glutamate,Gamma-aminobutyrate(GABA),GABA is an important inhibitory neurotransmitterin the brainDrugs(e.g.,benzodiazepines苯(并)二氮卓类,苯(并)二氮卓类)that enhance the effects of GABA are useful in treating epilepsy,Glutamatedecarboxylase,CO2,（癫痫）,82,六 Aa and Bioactive SubstanceAa是很多物质的前体，如 H，V，CoE，生物碱，卟啉，抗菌素，色素，神经递质。GSH 在Aa转运入Cell中(已讲)。同时，它是机体氧化还原体系的重要成员。肌酸（脊椎动物贮能形式）肌酸在骨肌中含量较丰富，是脊椎动物贮能的一种形式。非脊椎中则为 Arg。,83,GABA(-NH2-丁酸)-氨基丁酸是抑制性神经递质 5-OH-Trp与吲哚乙酸、组胺 5OHTrp是一种血管收缩素，升压 Trp吲哚乙酸催熟（植物）组胺是一种血管舒张素，降压。乙酰胆碱与卵磷脂 由Ser形成，Met提供甲基 乙酰胆碱是兴奋性神经递质，胆碱经胆碱乙酰化E 催化而成乙酰胆碱.卵磷脂是生物膜重要组份,84,卟啉卟啉是血色素，胆红素，Cyt，叶绿素等环的核心部分，它们的基本结构都是四吡咯环。合成吡咯环的是Gly+琥珀酰CoA胆色素原（吡咯环衍生物）Tyr与黑色素、肾上腺素、多巴胺 Cys与牛黄酸 甲基苯丙胺过份兴奋,85,Summarization 1、内源性和外源性蛋白质主要靠各种Proteases水解为Aa.合成New Protein；产生许多重要生物分子的前体，如H，pu,py,V 分解成其它代谢产物排除体外 2、Free Aa进Cell有 2 ways:Positive transform主动转运 r-Glutamyl cycle，ATP、GSH参加,86,3、Aa入细胞后，脱羧（R-CH2-NH2+CO2）;脱氨（Keto acid 和Glu的转氨最重要。方式：转氨氧化脱氨和嘌呤核苷酸循环)。转氨酶（PLP）和NDA/NADP参加。4、氨的转运形式为Gln。5、Urea通过尿素循环形成，直接前体为Arg，Asp和ATP等参加。6、生糖Aa(非必须氨基酸)，2种生酮Aa(Leu,Lys?),生糖兼生酮Aa(异赖3芳)7、Aa的碳骨架以6 pathways enter TCA Cycle,87,Ala,Ser,Cys,Gly,Thr Pyruvate AcCoA Asp and Asn OAA Gln,His,Pro,Arg Glu-ketoglutarate Succinyl CoA AcCoA Phe,Leu,Tyr,Lys,Trp AcAcCoA AcCoA Tyr,Phe Fumarate,Met,Ile,Val,88,Part 6 Anabolism of AA,1、不同生物合成Aa的能力不同，合成的种类差异大。机体维持正常生长所必需，自身不能合成，只有从外界获得的Aa，叫EAA（人和大白鼠为10种）。能自己合成的为NEAA。2、氨基酸合成碳骨架来源于TCA CYCLE、EMP、PPP。按其途径划分为：,89,酮戊二酸提供碳骨架 包括Glu、Met、Thr、Ile、Lys（以OAA）3-磷酸甘油酸提供碳骨架 包括Ser、Cys、Gly 其始物为赤藓糖4磷酸和PEP 包括Phe、Tyr、Trp（Trp合成中还有PRPP和Ser参加）His合成是嘌呤核苷酸代谢的一个分支。合成需要PRPP（5-磷酸核糖-1-焦磷酸）和ATP的N-C基团。,90,一、氨的同化,定义：生物体将无机态的氨转化为含氮有机化合物的过程（N素亦称生命元素）生物体N的来源 食物来源的N（食物中的蛋白质和氨基酸）：人和动物的N源 生物固N（某些微生物和藻类通过体内固氮酶系的作用将分子氮转变成氨的过程，1862年发现）,91,生物固N机制的研究历史：1862-1962：完整的细胞水平（分离固氮微生物）1960-1966：无细胞水平（发现固N需要铁氧还蛋白等 作电子传递体，需要ATP等）1966-目前：分子水平（Nitragenase固N酶纯化，组分I为钼铁蛋白；组分II为铁蛋白，1992年测定其空间结构）,92,硝酸还原生成（植物体中的N源）NO3-氨同化的途径 Glu的形成途径 氨甲酰磷酸形成途径,硝酸还原酶,NO2-,亚硝酸还原酶,NH3,AA,Pro,其它含N 化合物,93,1、Glu合成途径,Glu DHase（细菌）,NH3 Glu other AA,+NH3+NADH,+NAD+H2O,-KG（From TCA cycle),94,谷氨酰胺合成酶（高等植物的主要途径）,+NH3+ATP,+ADP+Pi+H2O,谷氨酰胺(贮存了氨）,可做为NH3的供体将其转移,+,+2H,2,总反应:NH3+ATP+-酮戊二酸+2H 谷AA+ADP+H2O+Pi,Glu合成酶,95,2、氨甲酰磷酸合成途径（微生物和动物）,原料：NH3 CO2 ATP,氨甲酰激酶,NH3+CO2+ATP,Mg2+,氨甲酰磷酸,氨甲酰磷酸合成酶,NH3+CO2+2ATP,Mg2+,辅因子,在植物体中，氨甲酰磷酸中的氮来自谷氨酰胺的酰胺基，不是由氨来的。,96,二、氨基酸的合成,主要通过转氨基作用,AA-R1,-酮酸R1,转氨酶,AA-R2,-酮酸R2,许多氨基酸可以作为氨基的供体，其中最主要的是谷氨酸，其被称为氨基的“转换站”，先 Glu 其它AA。,氨基酸的合成,有C架（-酮酸）,AA提供氨基(最主要为Glu，领头AA),97,包括：Ala、Val、Leu,1、丙氨酸族氨基酸的合成,共同碳架：EMP中的Pyruvate,-,COOH,CH3,CHNH2,-,-,GPT,+,+,98,丙氨酸族其它氨基酸的合成,2 Pyruvate,-酮异戊酸,缩合,CO2,转氨基,Val,-酮异己酸,Leu,转氨基,-,CH3,C=O,COO-,-,-,CH2,-,CH3,CH3-CH,-,C=O,COOH,-,-,CH3-CH,-酮异戊酸,99,2、丝氨酸族氨基酸的合成,包括：Ser、Gly、Cys,Gly碳架：光呼吸乙醇酸途径中的乙醛酸,+,+,-KG,Gly,Glu,乙醛酸,100,+NH3+CO2+2H+2e-,2,H2O,Ser,Gly,碳架:EMP中的3-磷酸甘油酸,Ser还有其它合成途径,101,H2O,Pi,磷酸酶,转氨基,氧化,H2O,Pi,转氨,磷酸化途径,非磷酸化途径,3-磷酸甘油酸,3-磷酸羟基丙酮酸,3-磷酸丝氨酸,甘油酸,3-羟基丙酮酸,Ser,102,半胱氨酸的合成途径（植物或微生物中）,Ser+乙酰-CoA O-乙酰-Ser+CoA,O-乙酰-Ser+硫化物 Cys+乙酸,三种氨基酸的关系,乙醛酸,Gly,Ser,Cys,3-磷酸甘油酸,转乙酰基酶,提供硫氢基团,103,半胱氨酸的合成途径（动物中）,L-高半胱氨酸+Ser,胱硫醚,L-Cys,H2O,H2O,104,3、天冬氨酸族氨基酸的合成,包括：Asp、Asn、Lys、Thr、Met、Ile,共同碳架：TCA中的OAA,+,+,转氨,105,天冬氨酸族其它氨基酸的合成,ATP,ADP,Asp kinase,CH2,-,C-O-P=O,CHNH2,COOH,-,-,O=,OH,OH,NADPH+H+,NADP+,Asp kinase,天冬氨酰磷酸,-天冬氨酸半醛,L-高丝氨酸,Met,Thr,Ile（4个C来自Asp,2个C来自丙酮酸）,-二氨基庚二酸,Lys,CO2,Asp,106,几种氨基酸的关系,-天冬氨酸半醛,107,4、谷氨酸族氨基酸的合成,包括：Glu、Gln、Pro、Hyp、Arg,共同碳架：TCA中的-KG,-KG,Glu 为还原同化作用,-KG+NH3+NADH,+NAD+H2O,Glu,DHase,Glu+NH3+ATP Gln+ADP+Pi+H2O,Synthetase,（动物和真菌，不普遍）,Gln+-KG 2Glu（普遍）,NADPH+H+NADP+,Glu合酶,108,由Glu Pro,NAD(P)H,NAD(P)+,ATP,ADP,Mg2+,NADH,NAD+,1/2O2,H,HO,(谷氨酰半醛),(-二氢吡咯-5-羧酸),(Pro),(羟脯AA),109,由Glu 其它AA,CH2,-,COOH,CH2,-,HC-NH-C-CH3,COOH,-,-,O=,CH2,-,CHO,CH2,-,HC-NH-C-CH3,COOH,-,-,O=,-,-,C=O,C=N-CH,-,-,C-NH2,-,-,-,COOH,CH2,COOH,-,-,转乙酰酶,AcCoA,CoA,NADPH+H+,NADP+,转氨作用,转甲酰酶,氨甲酰磷酸,磷酸,天冬氨酸,延胡索酸,裂解酶,精氨酸,精氨酰琥珀酸,瓜氨酸,鸟氨酸,N-乙酰谷氨酰半醛,110,几种氨基酸的关系,-KG,Glu,Asn,Pro,羟脯AA,鸟AA,瓜AA,Arg,111,5、组氨酸族和芳香族氨基酸的合成,包括：His、Trp、Tyr、Phe,His族碳架：PPP中的磷酸核糖,芳香族AA碳架：4-磷酸-赤藓糖(PPP)和PEP(EMP),NH,CH,N,来自核糖,来自谷氨酰胺的酰胺基,从Glu经转氨作用而来,来自ATP,112,芳香族氨基酸的关系,Trp,若将莽草酸看作芳香族氨基酸合成的前体，因此芳香族氨基酸合成时相同的一段过程叫莽草酸途径,