第三十一章 氨基酸第三十一章 氨基酸及重要衍生物生物合成及重要衍生物生物合成

• 植物和微生物在有合适的 N 源时能够从头合成所有的 20 种标准氨基酸。而哺乳动物只能制造其中的 10种，这 10 种氨基酸被称为非必需氨基酸，其余 10 种氨基酸必需从食物中获取，被称为必需氨基酸。

• 任何氨基酸合成的前体都来自于糖酵解、 TCA 循环或磷酸戊糖途径，其中 N 原子通过 Glu 或 Gln 进入相关的合成途径，而合成的场所有的在细胞液，有的在线粒体。

• 按照各氨基酸合成前体的性质，所有的氨基酸可分为 5 大家族 。

必需 vs 非必需氨基酸• ThrThr• IleIle• PhePhe• MetMet• TrpTrp• ValVal• HisHis• ArgArg• LysLys• LeuLeu

• AlaAla• AspAsp• AsnAsn• CysCys• GluGlu• GlnGln• GlyGly• ProPro• SerSer• TyrTyr

Tip

MTV

Hall

五大氨基酸家族

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的抑制3. 不同分支产物对多个同工酶的特殊抑制4. 连续产物抑制（二）通过酶生成量的改变调节氨基酸的生物合成

The first case of allosteric feedback inhibition was discovered in studying Ile synthesis in E. coli

Several intricate feedback inhibition mechansims have been found in branched pathways for amino acid biosyntheses

Sequential

Concerted

Enzyme multiplicity

High level of one (e.g., Y) should not prevent the synthesis of the other (e.g., Z).

In branching pathways leading tothe synthesis of multiple end products from common precursors,several forms of feedback inhibitionmechanisms areused to coordinatelyregulate the synthesis of all the amino acids.

氧化氮的形成 脊椎动物体内的一种重要的信息分子，在信号传导过程中起重要作用。它是由精氨酸在氧化氮合酶（ NOS ）的催化下形成的，产物为氧化氮和瓜氨酸。

氨基酸转化为其它氨基酸及其它代谢物

H2N CH C

CH2

OH

O

CH2

C O

HN CH C

H

OH

O

HN CH C

CH2

O

SH

¦Ã-Glu-Cys-Gly

E1

CH COO-R

+NH3

Cys-Gly

H2N CH C

CH2

OH

O

CH2

C O

CH COO-R

NH

CH COO-R

+NH3

HN

C OH

O

OATP + 2H2O

ADP + Pi

H2N CH C

CH2

OH

O

CH2

C

OH

O

H2N CH C

CH2

OH

O

SH

H2N CH C

CH2

OH

O

CH2

C O

HN CH C

CH2

OH

O

SH

H2N CH C

H

OH

O

E2

E3

E4

E5

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5-Ñõú¸¬°±Ëá

¦Ã-¹È°±õ£°ëë×°±Ëá

ϸ °ûĤ

Íâ ÄÚ

ADP + Pi

ATP

ADP + Pi

ATP

E1 ： γ- 谷氨酰转肽酶

E2 ： γ- 谷氨酰环化转移酶

E3 ： 5- 氧代脯氨酸酶

E4 ： γ- 谷氨酰半胱氨酸合成酶

E5 ：谷胱甘肽合成酶

γ-

谷氨酰循环

谷胱甘肽

Glutathione is made from Glu,Cys, and Gly

GSH is probably important in maintaining proteins in their reduced forms.•GSH is an important cofactor for glutathione peroxidase, an enzyme containing an essential selenocysteine ( 硒代半胱氨酸 ) residue in the active site, to remove toxic peroxides in cells.

肌酸的生物合成

H2N CH C

H

OH

O

NH2

CH

CH2C

OH

OH2C

H2C

HN C NH2

NH

NH2

CH

C

CH2

OH

O H2C

H2C NH2

CH2N

NH

HN CH2 C OH

O

ëÒ»ùÒÒËá

H2N CH C

CH2

OH

O

CH2

SH3C

N

NN

N

NH2

O

OHOH

HH

H

CH2

H

+

H2N CH C

CH2

OH

O

CH2

S

N

NN

N

NH2

O

OHOH

HH

H

CH2

H

CH2N

NH

N CH2 C OH

OCH3

精氨酸提供胍基；

甲硫氨酸提供甲基。

肌酸的合成

• 合成原料： Arg 、 Gly 、 SAM

• 合成部位：主要在肝

N

CH2

COOH

CH3

CNH2

HN

SAM

Arg

Gly

Creatine (肌酸 ), the “energy buffer” in skeletal muscle, is derivded from Gly, Arg, and Met.

卟啉、血红素的生物合成

1. 卟啉是从琥珀酰 -CoA 及甘氨酸衍生而来

2. 血红素的生物合成

PorphyrinsIn mammals are made from Glyand succinyl-CoA(reactions 1 and 6occur in the mitochondria,the rest in the cytosols)-aminolevulinate

synthase (maincontrol target forheme biosynthesis)

胆色素原

原卟啉- 氨基— - 酮戊酸

Heme

Ferrochelatase亚铁螯合酶

Fe2+

Cys 的代谢

• Cys 是硫酸根的主要来源。

HS CH2 CH COOH

NH2

NH3 ±ûͪ ËáH2S

[O]H2SO4

ËæÄòÅųö PAPS

SO42-ATP PPi

AMP SO3-

ATP ADP

3'-PO3H2 AMP SO3-

ÏÙÜÕ-5' -Á×ËáÁòËá

3'-Á×ËáÏÙÜÕ-5' -Á×ËáÁòËá

(PAPS)

Cys

Phe 的代谢

CH2 CH COOHNH2

NADP + NADPH+H +

CH2 CH COOHNH2

HO

O2 H2O±½±û°±Ëá ôÇ»¯Ã¸

ËÄÇâÉúÎï µûßÊ

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Phe Tyr

• 反应不可逆。• 苯丙氨酸羟化酶为加单氧酶。辅酶为四氢

生物蝶呤。• Phe 极少转氨基生成苯丙酮酸：

• 苯酮酸尿症：先天缺乏苯丙氨酸羟化酶。

CH2 CH COOHNH2

CH2 C COOHOGlu

ת °±Ã¸

¦Á-ͪ Îì ¶þËá±½±ûͪ ËáPhe

酪氨酸的代谢

CO2

CH2NH2

CHOH

OH

OH

SAM

Tyr

Phe

CH2NHCH3

CHOH

OH

OH

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• 多巴胺、去甲肾上腺素、肾上腺素合称为儿茶酚胺。酪氨酸羟化酶是儿茶酚胺合成的限速酶。

• 酪氨酸酶也使 Tyr 羟化，先天缺乏酪氨酸酶称为白化病。

• Tyr 为生糖兼生酮氨基酸。

Trp 的代谢

① 生成 5- 羟色胺。

② 转变成 N10-CHO-FH4 。

③ 分解可产生丙酮酸和乙酰乙酰 CoA ，为生糖兼生酮氨基酸。

④ 分解可产生尼克酸（ Vpp ）。

帕金森病 (Parkinson disease)患者多巴胺生成减少。

在黑色素细胞中，酪氨酸可经酪氨酸酶等催化合成黑色素。

人体缺乏酪氨酸酶，黑色素合成障碍，皮肤、毛发等发白，称为白化病 (albinism)。

氨基酸代谢缺陷病