第四章氨基酸及其重要衍生物的生物合成 下册P34031章 §4.1概论 不同生物合成氨基酸的能力不同,合成氨基酸的种类也有很大差异。 必需氨基酸:肌体维持正常生长所必需而又不能自己合成,需从外界获取的 氨基酸。 人和大白鼠需以下十种氨基酸(由大白鼠喂饲试验得来):Phe、Lys、Ile Leu、Met、Thr、邛p、Val、(His、Arg)。 对于成人为前八种,对幼小动物为十种 非必需氨基酸:肌体可以通过其他原料自己合成的氨基酸 高等植物可以合成自己所需全部氨基酸。微生物合成氨基酸能力有很大差 距。 Ecoli可合成全部所需氨基酸,乳酸菌则不能合成全部。 §42氨基酸生物合成途径 可用为生物遗传突变株研究。使突变株在氨基酸的某个合成环节上产生缺 失,造成某种中间物积累,从而判明各个中间代谢环节,由此已阐明20种氨基 酸的生物合成途径 在生物合成中,氨基酸的氨基多来自Glu的转氨基反应,而各种碳骨架起源 于T℃A、糖酵解等代谢途径,由此划分为若干类型。根据生物合成起始物的不 同,可将氨基酸生物合成途径归纳为六族。 P341图31-1为氨基酸生物合成的分族情况:①谷氨酸族②天冬氨酸族 ③丝氨酸族④丙氨酸族⑤芳香氨基酸族⑥组氨酸。P341图31-2为20种 氨基酸生物合成概貌。 (一)谷氨酸族氨基酸的生物合成: 均以a-酮戊二酸为前提。a-酮戊二酸形成G山u后可生成Gn、Po和Arg (P344,P345图31-6,P346图31-7):在真菌中还可生成Lys(P347图31-8)。 (二)天冬氨酸族氨基酸的生物合成 草酰乙酸生成Asp后可生成Asn,经天冬氨酸β-半醛可生成Iys(P349 图31-9),再经高丝氨酸可生成Thr,进一步生成Ie,还可生成Met(P350图 31-10,P351图31-11,图31-12)。 (三)丙氨酸族氨基酸的生物合成: 丙酮酸可直接生成Ala,经a-酮异戊酸可生成Va1和Leu(P352图31-13, P353图31-15)。 (四)丝氨酸族氨基酸的生物合成 以甘油酸-3-磷酸(酵解中间产物)为出发点合成Ser,然后合成Gly和 Cys(P354图31-16,图31-17,P355图31-19)。 (五)芳香族氨基酸的生物合成 合成起始物为磷酸烯醇丙酮酸与赤藓糖-4-磷酸,经莽草酸→分支酸→予 (P358图31-22 rp 苯酸而生成Phe和Tyr(P356图31-20,P357图31-21)。 (六)组氨酸的生物合成 5-磷酸核糖-1-焦磷酸(5-PRP)经10步反应生成His(P360图31-23)
第四章 氨基酸及其重要衍生物的生物合成 下册 P340 31 章 §4.1 概论 不同生物合成氨基酸的能力不同，合成氨基酸的种类也有很大差异。 必需氨基酸：肌体维持正常生长所必需而又不能自己合成，需从外界获取的 氨基酸。 人和大白鼠需以下十种氨基酸（由大白鼠喂饲试验得来）：Phe、Lys、Ile、 Leu、Met、Thr、Trp、Val、（His、Arg）。 对于成人为前八种，对幼小动物为十种。 非必需氨基酸：肌体可以通过其他原料自己合成的氨基酸。 高等植物可以合成自己所需全部氨基酸。微生物合成氨基酸能力有很大差 距。E.coli 可合成全部所需氨基酸，乳酸菌则不能合成全部。 §4.2 氨基酸生物合成途径： 可用为生物遗传突变株研究。使突变株在氨基酸的某个合成环节上产生缺 失，造成某种中间物积累，从而判明各个中间代谢环节，由此已阐明 20 种氨基 酸的生物合成途径。 在生物合成中，氨基酸的氨基多来自 Glu 的转氨基反应，而各种碳骨架起源 于 TCA、糖酵解等代谢途径，由此划分为若干类型。根据生物合成起始物的不 同，可将氨基酸生物合成途径归纳为六族。 P341 图 31-1 为氨基酸生物合成的分族情况： ① 谷氨酸族 ② 天冬氨酸族 ③ 丝氨酸族 ④ 丙氨酸族 ⑤ 芳香氨基酸族 ⑥ 组氨酸。P341 图 31-2 为 20 种 氨基酸生物合成概貌。 （一）谷氨酸族氨基酸的生物合成： 均以α-酮戊二酸为前提。α-酮戊二酸形成 Glu 后可生成 Gln、Pro 和 Arg （P344，P345 图 31-6，P346 图 31-7）；在真菌中还可生成 Lys（P347 图 31-8）。 （二）天冬氨酸族氨基酸的生物合成： 草酰乙酸生成 Asp 后可生成 Asn，经天冬氨酸β-半醛可生成 Lys（P349 图 31-9），再经高丝氨酸可生成 Thr，进一步生成 Ile，还可生成 Met（P350 图 31-10，P351 图 31-11，图 31-12）。 （三）丙氨酸族氨基酸的生物合成： 丙酮酸可直接生成 Ala，经α-酮异戊酸可生成 Val 和 Leu（P352 图 31-13， P353 图 31-15）。 （四）丝氨酸族氨基酸的生物合成 以甘油酸-3-磷酸（酵解中间产物）为出发点合成 Ser，然后合成 Gly 和 Cys（P354 图 31-16，图 31-17，P355 图 31-19）。 （五）芳香族氨基酸的生物合成 合成起始物为磷酸烯醇丙酮酸与赤藓糖-4-磷酸，经莽草酸→分支酸→予 （P358 图 31-22） Trp 苯酸而生成 Phe 和 Tyr（P356 图 31-20，P357 图 31-21）。 （六）组氨酸的生物合成 5-磷酸核糖-1-焦磷酸（5-PRPP）经 10 步反应生成 His（P360 图 31-23）
§4.3氨基酸转化为其他氨基酸及其代谢物 (一)氧化氮的形成 NO是脊椎动物体内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Arg在氧化氮合酶催化下形成的(P363)。NO可自由跨膜扩散,非常适 合在细胞内部以及细胞之间作为瞬间的信号分子,一般只存在几秒钟 (二)谷胱甘肽 (1)结构式见P364还原型谷胱甘肽,注意是γGlu的 Y-COOH与Cys的 氨基形成肽键 SH 还原型谷胱甘肽简写为γ Glu-Cys-Gly,或GSH 氧化型谷胱甘肽简写为γGlu- Cys-Gly,或GSSG r-Glu-Cys-Gly GSSG在谷胱甘肽还原酶催化下还原成GSH (2)作用: 1.GSH保护血液中红细胞,维持血红素中的Cys处于还原态。正常情 况下GSH:GSSG>500:1,谷胱甘肽起到巯基缓冲剂作用。 2.GSH起解毒作用,可清除H2O2或有机氧化物。 3.参与氨基酸转运,经γ-谷氨酰循环,帮助氨基酸完成跨膜吸收,生 成γ-谷氨酰氨基酸,使氨基酸从膜外转运到细胞内被细胞吸收。见 P364图31-27 (三)肌酸的生物合成 结构式及肌酸的合成见P366图31-28,磷酸肌酸见P35(下册)。 肌酸含N-P高能键,在肌肉和神经的贮能中占有重要地位。 (四)卟啉、血红素的生物合成 (1)卟啉是以Gly和琥珀酰CoA为原料合成的,见P366,先合成3-氨基 乙酰丙酸 (2)二个3-氨基乙酰丙酸再缩合、脱水环化生成胆色素原,P368 (3)四个胆色素原分子在胆色素原脱氨酶作用下脱去3分子NH3生成线型 四吡咯,P369 (4)线型四吡咯环化脱NH3生成尿卟啉原I,结构式见P369图31-32。 (5)血红素合成 结构式见P371图31-37。血红素降解后产物为胆红素,结构见P37 图31-38。胆红素是体内过氧化物的有效清除剂,是血浆中三种主要的抗 氧化剂之一。血液中胆红素浓度升高,皮肤、眼球变黄 胆红素可从动物胆、肝中提取,为配制人工牛黄重要原料
§4.3 氨基酸转化为其他氨基酸及其代谢物 （一）氧化氮的形成 NO 是脊椎动物体内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 Arg 在氧化氮合酶催化下形成的（P363）。NO 可自由跨膜扩散，非常适 合在细胞内部以及细胞之间作为瞬间的信号分子，一般只存在几秒钟。 （二）谷胱甘肽 （1） 结构式见 P364 还原型谷胱甘肽，注意是γ-Glu 的γ-COOH 与 Cys 的 氨基形成肽键。 SH ∣ 还原型谷胱甘肽简写为γ-Glu-Cys-Gly，或 GSH 氧化型谷胱甘肽简写为γ-Glu-Cys-Gly，或 GSSG ∣ S ∣ S ∣ γ-Glu-Cys-Gly GSSG 在谷胱甘肽还原酶催化下还原成 GSH （2） 作用： 1. GSH 保护血液中红细胞，维持血红素中的 Cys 处于还原态。正常情 况下 GSH:GSSG >500:1，谷胱甘肽起到巯基缓冲剂作用。 2. GSH 起解毒作用，可清除 H2O2 或有机氧化物。 3. 参与氨基酸转运，经γ-谷氨酰循环，帮助氨基酸完成跨膜吸收，生 成γ-谷氨酰氨基酸，使氨基酸从膜外转运到细胞内被细胞吸收。见 P364 图 31-27。 （三）肌酸的生物合成： 结构式及肌酸的合成见 P366 图 31-28，磷酸肌酸见 P35（下册）。 肌酸含 N-P 高能键，在肌肉和神经的贮能中占有重要地位。 （四）卟啉、血红素的生物合成： （1） 卟啉是以 Gly 和琥珀酰 CoA 为原料合成的，见 P366，先合成 3-氨基 乙酰丙酸。 （2） 二个 3-氨基乙酰丙酸再缩合、脱水环化生成胆色素原，P368。 （3） 四个胆色素原分子在胆色素原脱氨酶作用下脱去3分子NH3生成线型 四吡咯，P369。 （4） 线型四吡咯环化脱 NH3 生成尿卟啉原Ⅰ，结构式见 P369 图 31-32。 （5） 血红素合成： 结构式见 P371 图 31-37。血红素降解后产物为胆红素，结构见 P371 图 31-38。胆红素是体内过氧化物的有效清除剂，是血浆中三种主要的抗 氧化剂之一。血液中胆红素浓度升高，皮肤、眼球变黄。 胆红素可从动物胆、肝中提取，为配制人工牛黄重要原料