《蛋白质降解和氨基酸PPT课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《蛋白质降解和氨基酸PPT课件.ppt（141页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、关于蛋白质的降解和氨基酸第一张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月第二张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月第三张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月第四张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月第四节第四节 氨基酸碳架氧化途径氨基酸碳架氧化途径20种氨基酸脱氨后有三种去路:（1）重新氨基化生成氨基酸。（2）氧化成CO2和水（TCA）。（3）生糖、生脂。第五张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月一、氨基酸碳骨架的氧化途径一、氨基酸碳骨架的氧化途径20种氨基酸的碳架可转化成7种物质：丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoA CoA 乙酰乙酰乙酰乙酰CoACoA、-酮戊二酸、
2、琥珀酰酮戊二酸、琥珀酰CoACoA、延胡索酸、草酰乙酸、延胡索酸、草酰乙酸。最后集中为5种物质进入TCA：（一）形成乙酰（一）形成乙酰-CoA-CoA的途径的途径（二）（二）-酮戊二酸途径酮戊二酸途径（三）形成琥珀酰（三）形成琥珀酰CoACoA的途径的途径（四）形成延胡索酸途径（四）形成延胡索酸途径（五）形成草酰乙酸途径（五）形成草酰乙酸途径第六张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月第七张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月（一）形成乙酰（一）形成乙酰-CoA-CoA的途径的途径 通过丙酮酸到乙酰-CoA的途径 通过乙酰乙酰-CoA到乙酰-CoA 氨基酸直接形成乙酰-CoA第八
3、张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月第九张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月1 1、通通过过丙丙酮酮酸酸到到 乙乙 酰酰-CoA-CoA的的途径途径丙氨酸Ala 甘氨酸Gly 丝氨酸Ser 苏氨酸Thr 半胱氨酸CysP317，图30-16第十张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月（1 1）丙氨酸）丙氨酸AlaAlaL-Ala +-酮戊二酸谷丙转氨酶丙酮酸 +谷氨酸第十一张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月（2 2）甘氨酸）甘氨酸GlyGly先转变成先转变成SerSer，再由，再由SerSer转变成丙酮酸。转变成丙酮酸。Gly与Ser的互变是极为灵活的，该
4、反应也是Ser生物合成的重要途径。Gly的分解代谢不是以形成乙酰CoA为主要途径，Gly的重要作用是一碳单位的提供者一碳单位的提供者。Gly+FH4+NAD+N5,N10-甲烯基FH4+CO2+NH4+NADHGly +N5.N10-甲烯基四 氢叶酸丝氨酸转羟甲基酶L-Ser +四氢叶 酸Mn2+第十二张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月第十三张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月（3 3）丝氨酸）丝氨酸Ser Ser 丝氨酸脱水酶丝氨酸脱水酶脱水、脱氨，生成丙酮酸脱水、脱氨，生成丙酮酸第十四张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月（4 4）苏氨酸）苏氨酸 Thr Th
5、r 有有3 3条途径条途径由Thr醛缩酶催化裂解成Gly和乙醛，后者氧化成乙酸 乙酰CoA。-酮丁酸 脱氢、脱羧 氨基丙酮Thr苏氨酸醛缩酶Gly +乙醛Thr丝氨酸-苏氨酸脱水酶-酮丁酸第十五张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月（5 5）半胱氨酸）半胱氨酸 Cys Cys 有有3 3条途径条途径 转氨，生成-巯基丙酮酸，再脱巯基，生成丙酮酸。氧化成丙酮酸 加水分解成丙酮酸第十六张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月第十七张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月2 2、通过乙酰乙酰、通过乙酰乙酰CoACoA到到乙酰乙酰-CoA-CoA的途径的途径苯丙氨酸Phe 酪氨酸T
6、yr 亮氨酸Leu 赖氨酸Lys 色氨酸Trp第十八张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月（1 1）苯丙氨酸Phe Phe 酪氨酸Tyr Tyr 乙酰乙酰乙酰乙酰CoA CoA Phe、Tyr分解为乙酰乙酰CoA和延胡索酸。（2 2）酪氨酸TyrTyr产物：1个乙酰乙酰CoA（可 转 化 成 2个 乙 酰CoA），1个延胡索酸，1个CO2。第十九张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月第二十张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月（3 3）亮氨酸LeuLeu产物：1个乙酰CoA，1个 乙 酰乙酰CoA，相当于3个乙酰CoA。反应中先脱1个CO2，后又加1个CO2，C原子不变
7、。第二十一张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月（4 4）赖氨酸LysLys产物：1个乙酰乙酰CoA，2个CO2。转变为-氨基己二酸半醛有两条不同途径，在肝脏中占优势的是形成中间产物酵母氨酸途径。第二十二张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月(5)(5)色氨酸Trp Trp 产物：1个乙酰乙酰CoA，1个乙酰CoA，4个CO2，1个甲酸。色氨酸色氨酸2 2，3-3-加氧酶加氧酶遗传缺陷症，导致智力迟钝。中间产物如5-羟色胺、吲哚乙酸、烟酸,是许多其他重要物质生物合成的前体。第二十三张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月第二十四张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6
8、月第二十五张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月（二）（二）-酮戊二酸途酮戊二酸途径径精氨酸精氨酸 Arg Arg 组氨酸组氨酸 HisHis谷氨酰胺谷氨酰胺 GlnGln脯氨酸脯氨酸 ProPro和羟脯氨酸和羟脯氨酸谷氨酸谷氨酸 GluGlup328p328图图30-2330-23第二十六张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月1 1、精氨酸、精氨酸 Arg Arg 产物：1分子Glu，1分子尿素第二十七张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月2 2、组氨酸、组氨酸 HisHis产物：1分子Glu，1分子NH3,1分子甲亚氨基第二十八张，PPT共一百四十一页，创作于202
9、2年6月3 3、谷谷氨氨酰酰胺胺 Gln Gln 三三条条途途径径形形成成谷谷氨氨酸酸，再再形成形成-酮戊二酸 Gln酶水解：Gln +H2O Glu +NH3 Glu合成酶：Gln+-酮戊二酸+NADPH2Glu+NADP+转酰胺酶：Gln+-酮戊二酸 Glu +-酮谷酰氨酸 -酮戊二酸 +NH4+第二十九张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月4 4、脯氨酸、脯氨酸 ProPro和羟脯氨酸和羟脯氨酸产物：Pro Glu Hpro 丙酮酸+乙醛酸5 5、谷氨酸、谷氨酸 GluGlu谷氨酸脱氢酶或转氨酶形成谷氨酸脱氢酶或转氨酶形成-酮戊二酸第三十张，PPT共一百四十一页，创作于2022年
10、6月第三十一张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月（三）形成琥珀酰（三）形成琥珀酰CoACoA的途径的途径甲硫氨酸甲硫氨酸MetMet异亮氨酸异亮氨酸IleIle缬氨酸缬氨酸ValVal都通过形成都通过形成甲基丙二酰甲基丙二酰CoACoA转变成琥珀酰转变成琥珀酰CoACoAP326P326图图30-2730-27第三十二张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月第三十三张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月1 1、甲硫氨酸、甲硫氨酸MetMet给出1个甲基，将-SH转给Ser（生成Cys），产生一个琥珀酰CoA第三十四张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月2 2、异
11、亮氨酸、异亮氨酸IleIle产生一个乙酰CoA和一个琥珀酰CoA第三十五张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月3 3、缬氨酸、缬氨酸Val第三十六张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月（四）形成延胡索酸途径（四）形成延胡索酸途径苯丙氨酸Phe、酪氨酸Tyr可生成延胡索酸（前面已讲过）。第三十七张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月（五）形成草酰（五）形成草酰乙酸途径乙酸途径天冬氨酸Asp和天冬酰胺Asn可转变成草酰乙酸进入TCAAsn先转变成Asp（Asn酶），Asp经转氨作用生成草酰乙酸.第三十八张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月二、生糖氨基酸和生酮氨基酸
12、二、生糖氨基酸和生酮氨基酸生酮氨基酸生酮氨基酸：Phe、酪氨酸Tyr、Trp、Leu、Lys。在分解过程中转变为乙酰乙酰CoA，后者在动物肝脏中可生成乙酰乙酸和-羟丁酸。生生糖糖氨氨基基酸酸：凡能生成丙酮酸、-酮戊二酸、琥珀酸、延胡索酸、草酰乙酸的a.a.都称为生糖a.a，它们都能生成葡萄糖Glc。Phe、Tyr是生酮兼生糖a.a。第三十九张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月第四十张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月三、由氨基酸衍生的其它重要物质三、由氨基酸衍生的其它重要物质（一）氨基酸与一碳单位（一）氨基酸与一碳单位一碳单位：在在代代谢谢过过程程中中，某某些些化化合合物物
13、（如如氨氨基基酸酸）可可以以分分解解产生产生具有一个碳原子的基团具有一个碳原子的基团具有一个碳原子的基团具有一个碳原子的基团（不包括（不包括CO2CO2CO2CO2）。）。）。）。一一碳碳基基团团的的转转移移除除了了和和许许多多氨氨基基酸酸的的代代谢谢直直接接有有关关外外，还还参参与嘌呤和胸腺嘧啶及磷脂的生物合成。与嘌呤和胸腺嘧啶及磷脂的生物合成。包括：亚氨甲基（-CH=NH）甲酰基（-HC=O-）羟甲基（-CH2OH）次甲基（又称甲川基，-CH=）亚甲基（又称甲叉基，-CH2）甲基（-CH3）第四十一张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月一碳基团的转移由相应的一碳基团转移酶催化，一碳
14、基团的转移由相应的一碳基团转移酶催化，其辅酶为其辅酶为FH4FH4四氢叶酸（5，6，7，8-四氢叶酸），携带甲基的部位是N 5、N 10FH4结构一碳基团和氨基酸代谢一碳基团和氨基酸代谢Gly、Ser、Thr、His、Met 等a.a.可以提供一碳单位。第四十二张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月第四十三张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月第四十四张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月第四十五张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月一碳基团的来一碳基团的来源与转变源与转变S-S-腺苷蛋氨酸腺苷蛋氨酸N N5-CH3-FH4N5，N N10-CHCH2 2-FH
15、4N5 5，N N10 10=CH-FH=CH-FH4 N10-CHO-FH-CHO-FH4 4N N5 5，N N10 10-CH-CH2 2-FH-FH4 4还原酶还原酶还原酶还原酶N N5 5，N N10 10-CH-CH2 2-FH-FH4 4脱氢酶脱氢酶脱氢酶脱氢酶环水化酶环水化酶环水化酶环水化酶 丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸 组氨酸组氨酸组氨酸组氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸参与参与参与参与 甲基化甲基化甲基化甲基化反应反应反应反应为为为为胸腺嘧啶胸腺嘧啶胸腺嘧啶胸腺嘧啶合成合成合成合成提供提供提供提供甲基甲基甲基甲基参与参与参与参与嘌呤嘌呤嘌呤嘌呤合成合成合成合成FHFH4 4FHFH
16、4 4FHFH4 4 HCOOHHH2 2OONADNAD+NDAH+HNDAH+H+NADNAD+NDAH+HNDAH+H+HH+参与参与参与参与嘌呤嘌呤嘌呤嘌呤合成合成合成合成第四十六张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月第四十七张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月甲硫氨酸与转甲基作用甲硫氨酸与转甲基作用甲硫氨酸甲硫氨酸 +ATP S-S-腺苷甲硫氨酸腺苷甲硫氨酸(S-CH3)腺苷转移酶腺苷转移酶PPi+Pi(SAM)SAM S-S-腺苷同腺苷同 同型半胱氨酸同型半胱氨酸 型半胱氨酸型半胱氨酸 甲基转移酶甲基转移酶RH R-CH3腺苷腺苷第四十八张，PPT共一百四十一页，
17、创作于2022年6月由由SAMSAM参加的一些转甲基作用参加的一些转甲基作用 甲基接受体甲基接受体 甲基化产物甲基化产物去甲肾上腺素去甲肾上腺素 肾上腺素肾上腺素 瓜乙酸瓜乙酸 肌酸肌酸磷脂酰乙醇胺磷脂酰乙醇胺 磷脂酰胆碱磷脂酰胆碱 RNA 甲基化的甲基化的RNA DNA 甲基化的甲基化的DNA 蛋白质蛋白质 甲基化的蛋白质甲基化的蛋白质第四十九张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月蛋氨酸代谢蛋氨酸代谢蛋氨酸代谢蛋氨酸代谢 S-S-腺苷蛋氨酸循环腺苷蛋氨酸循环腺苷蛋氨酸循环腺苷蛋氨酸循环蛋氨酸蛋氨酸蛋氨酸蛋氨酸S S-腺苷蛋氨酸腺苷蛋氨酸腺苷蛋氨酸腺苷蛋氨酸S S-腺苷腺苷腺苷腺苷同型
18、半胱氨酸同型半胱氨酸同型半胱氨酸同型半胱氨酸同型半胱氨酸同型半胱氨酸同型半胱氨酸同型半胱氨酸VitBVitB1212N N5 5-CHCH3 3-FH-FH4 4FHFH4 4ATPATPPPi+PiPPi+PiR-HR-HR-R-CHCH3 3HH2 2OO腺苷腺苷腺苷腺苷（1 1）循环过程循环过程循环过程循环过程（2 2）循环意义循环意义循环意义循环意义 将其他来源的将其他来源的将其他来源的将其他来源的一碳单位一碳单位一碳单位一碳单位转变为转变为转变为转变为活性甲基活性甲基活性甲基活性甲基活性甲基活性甲基活性甲基活性甲基 S S-腺苷蛋氨酸腺苷蛋氨酸腺苷蛋氨酸腺苷蛋氨酸 参与体内各种参与体
19、内各种参与体内各种参与体内各种甲基化反应甲基化反应甲基化反应甲基化反应（提供活性甲基（提供活性甲基（提供活性甲基（提供活性甲基 S S-腺苷蛋氨酸，参与体内各种甲基化反应）腺苷蛋氨酸，参与体内各种甲基化反应）腺苷蛋氨酸，参与体内各种甲基化反应）腺苷蛋氨酸，参与体内各种甲基化反应）肾上腺素、胆碱、肉毒碱等合成肾上腺素、胆碱、肉毒碱等合成肾上腺素、胆碱、肉毒碱等合成肾上腺素、胆碱、肉毒碱等合成叶酸和叶酸和叶酸和叶酸和 B B12 12 缺乏缺乏缺乏缺乏一碳单位代谢障碍一碳单位代谢障碍一碳单位代谢障碍一碳单位代谢障碍核酸合成障碍核酸合成障碍核酸合成障碍核酸合成障碍影响细胞分裂、成熟影响细胞分裂、成熟
20、影响细胞分裂、成熟影响细胞分裂、成熟巨幼红细胞性贫血巨幼红细胞性贫血巨幼红细胞性贫血巨幼红细胞性贫血第五十张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月第五十一张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月第五十二张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月（二）氨基酸与生物活性物质（二）氨基酸与生物活性物质第五十三张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月第五十四张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月第五十五张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月（1 1）TyrTyr与黑色素与黑色素P333P333图图30303434第五十六张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6
21、月（2 2）TyrTyr与儿茶酚胺类与儿茶酚胺类可生成多巴、多巴胺（神经递质）、去甲肾上腺素、肾上腺素（激素），这四种统称儿茶酚胺类。第五十七张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月（3 3）TrpTrp与与5-5-羟色胺及吲哚乙酸羟色胺及吲哚乙酸Trp形成5-羟色胺及吲哚乙酸5-羟色胺是神经递质，促进血管收缩第五十八张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月（4 4）肌酸和磷酸肌酸（）肌酸和磷酸肌酸（ArgArg、GlyGly、MetMet）肌酸和磷酸肌酸，在贮存和转移磷酸键能中起重要作用。它们存在于动物的肌肉、脑、血液中。Arg、Gly、Met形成磷酸肌酸肌酸合成中的甲基化：S-
22、腺苷Met第五十九张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月（5 5）HisHis与组胺与组胺His脱羧生成组胺，是一种血管舒张剂，在神经组织中是感觉神经的一种递质。第六十张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月（6 6）Arg Arg 水水解解 鸟鸟氨氨酸酸 脱脱羧羧 腐腐胺胺 亚亚精精胺胺 精胺精胺第六十一张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月（7 7）GluGlu与与r-r-氨基丁酸氨基丁酸Glu本身就是一种兴奋性神经递质（还有Asp），在脑、脊髓中广泛存在。Glu脱羧形成的r-氨基丁酸是一种抑制性神经递质。第六十二张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月（8 8
23、）牛磺酸和）牛磺酸和CysCysCys 的SH氧化成-SO3-，并脱去-COO-就形成了牛磺酸，牛磺酸与胆汁酸结合，乳化食物。第六十三张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月四、氨基酸代谢缺陷症四、氨基酸代谢缺陷症 先天性氨基酸代谢缺陷症 苯丙酮尿症（PKU）第六十四张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月第六十五张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月1902 年英国医生加洛特（A.Garrod）从家族病史，发现并研究了第一例遗传病尿黑酸症，并发现该病在家族中的遗传遵循孟德尔规律，是由单个隐性基因控制的。尤其难得是，加洛特预测，尿黑酸病病人缺乏一种酶，而正常人有，加洛特把这
24、种遗传病症状称为“先天性代谢差错”。后来的研究证明加洛特的预见是对的。第六十六张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月第六十七张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月苯病酮尿症（PKU）亦是苯丙氨酸代谢紊乱病症。但是疾病后果的严重程度远大于尿黑酸症。因为脑发育受阻，严重脑力呆滞，智商 050。白化病是苯丙氨酸代谢途径中又一种“遗传病”。也是常染色体隐性遗传。第六十八张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月白化病第六十九张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月白 化 病 鳄 鱼第七十张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月第第 五五 节节氨基酸的生物合成氨基酸的生物
25、合成第七十一张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月一、氨基酸合成概论一、氨基酸合成概论1 1、氮源氮源（1）生物固氨（微生物）a.与豆科植物共生的根瘤菌 b.自养固氮菌 兰藻 在固氮酶系作用下，将空气中的N2固定，产生NH3（2）硝酸盐和亚硝酸盐(植物、微生物)（3）各种脱氨基作用产生的NH3（所有生物）第七十二张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月氨的固定方式：氨的固定方式：NH3+有机化合物氨甲酰磷酸合成酶谷氨酸脱氢酶谷氨酰胺合成酶第七十三张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月2 2、碳源碳源直接碳源是相应的-酮酸。植物能合成20种a.a.相应的全部碳架或前体。人和
26、动物只能直接合成部分a.a.相应的-酮酸。主要来源：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）第七十四张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月3 3、a.a.a.a.生物合成的概貌生物合成的概貌（1 1）丙氨酸族丙氨酸族 丙酮酸丙酮酸 Ala、Val、Leu（2 2）丝氨酸族丝氨酸族 甘油酸甘油酸-3-磷酸磷酸 Ser、Gly、Cys（3 3）谷氨酸族谷氨酸族 -酮戊二酸酮戊二酸 Glu、Gln、Pro、Arg（4 4）天冬氨酸族天冬氨酸族 草酰乙酸草酰乙酸 Asp、Asn、Lys、Thr、Ile、Met（
27、5 5）组氨酸和芳香氨基酸族组氨酸和芳香氨基酸族 磷酸核糖磷酸核糖 His 磷酸赤藓糖磷酸赤藓糖+PEP Phe、Tyr、Trp第七十五张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月第七十六张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月二、脂肪族氨基酸生物合成途径二、脂肪族氨基酸生物合成途径（一）丙酮酸衍生型（一）丙酮酸衍生型:Ala:Ala、ValVal、LeuLeu第七十七张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月第七十八张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月第七十九张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月（二）丝氨酸族的生物合成（二）丝氨酸族的生物合成3-3-磷酸甘油酸
28、衍生型磷酸甘油酸衍生型SerSer、GlyGly、CysCys第八十张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月第八十一张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月第八十二张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月第八十三张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月（三）谷氨酸族（三）谷氨酸族-酮酮戊戊二二酸酸衍衍生生类类型型：GluGlu、GlnGln、ProPro、ArgArg、LysLys（蕈类、眼虫）（蕈类、眼虫）第八十四张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月1 1、GluGlu的合成的合成由由-酮戊二酸与游离氨，经酮戊二酸与游离氨，经L-GluL-Glu脱氢酸催化。
29、脱氢酸催化。对于植物和微生物，氨的来源是对于植物和微生物，氨的来源是GlnGln的酰胺基。的酰胺基。NH3 +-酮戊二酸Glu脱氢酶NADPHGlu +H2OGln +-酮戊二酸Glu合酶NADPH2 Glu 第八十五张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月2 2、GlnGln的合成的合成由由-酮戊二酸形成酮戊二酸形成GluGlu，由，由GluGlu可以进一步可以进一步形成形成GlnGln，Glu+NH4+ATP谷胺酰胺合酶Gln+ADP+Pi+H+Gln合酶是催化氨转变为有机含氮物的主要酶，活性受9种含氮物反馈调控：氨基Glc-6-P、Trp、Ala、Gly、Ser、His和CTP、A
30、MP、氨甲酰磷酸。除Gly、Ala，其余含氮物的氮都来自Gln。第八十六张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月3、Pro的合成的合成（Glu环化而成）环化而成）第八十七张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月第八十八张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月4、Arg合成合成第八十九张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月第九十张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月（四）天冬氨酸族（四）天冬氨酸族草草酰酰乙乙酸酸衍衍生生类类型型：AspAsp、AsnAsn、MetMet、ThrThr、IleIle、Lys Lys（植物、细菌）（植物、细菌）1 1、天冬氨酸 谷草
31、转氨酶草酰乙酸 +GluAsp +-酮戊二酸第九十一张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月2 2、AsnAsn合成（转移酰胺基）合成（转移酰胺基）Asn合成酶Asp+NH4+ATPAsn +AMP +PPi细菌Asn合成酶Asp +Gln +ATPAsn +Glu +AMP +PPiMg2+（哺乳动物）第九十二张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月3 3、MetMet合成合成4 4、ThrThr合成合成LysLys、MetMet、ThrThr合合成成中中，有有一一段段共共同同途途径径，即即生生成成Asp-Asp-半半 醛醛，是是一一个个分分枝枝点点化化合物。合物。第九十三张，P
32、PT共一百四十一页，创作于2022年6月第九十四张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月5 5、IleIle合合成成（与与ValVal极极为为相相似似）P271 P271 图图17-917-9IleIle的的合合成成途途径径与与ValVal极为相似。极为相似。6 6个个 C C中中4 4个个 来来 自自AspAsp（Asp Asp ThrThr），2 2个个来来自自丙丙酮酮酸酸，所所以以也也可可以以归归入丙酮酸衍生型。入丙酮酸衍生型。第九十五张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月6 6、LysLys -酮酮戊戊二二酸酸衍衍生生型型（蕈蕈类类、眼眼虫虫）P264 P264 图图17
33、-417-4 天冬氨酸、丙酮酸衍生型（植物、细菌）天冬氨酸、丙酮酸衍生型（植物、细菌）P267 P267 图图17-5 17-5 第九十六张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月第九十七张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月三、芳香族氨基酸及三、芳香族氨基酸及HisHis的生成合成的生成合成（一）（一）PhePhe、TyrTyr、TrpTrp的合成的合成起始物起始物 ：磷酸烯醇丙酮酸，赤藓糖磷酸烯醇丙酮酸，赤藓糖-4-P-4-P第九十八张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月第九十九张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月第一百张，PPT共一百四十一页，创作于2022
34、年6月（二）（二）HisHis合成合成第一百零一张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月第一百零二张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月二十种氨基酸的生物合成概况谷氨酸族谷氨酸族天冬氨酸天冬氨酸族族丙氨丙氨酸族酸族丝氨丝氨酸族酸族His 和芳和芳香族香族第一百零三张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月第一百零四张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月四、氨基酸生物合成的调节最有效的调节是通过合成过程的终端产物，反馈抑制反应系列中第一个酶的活性，即通过别构效应调节第一个酶的活性。第一百零五张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月（一）（一）通过终端产物对通过终端
35、产物对aaaa合成的反馈抑制合成的反馈抑制1 1、简单的终端产物反馈抑制、简单的终端产物反馈抑制如由Thr合成Ile第一百零六张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月2 2、不同终端产物对共同合成途径的协同抑制、不同终端产物对共同合成途径的协同抑制第一百零七张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月3 3、不同分枝产物对多个同工酶的抑制、不同分枝产物对多个同工酶的抑制第一百零八张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月4 4、顺序反馈抑制、顺序反馈抑制sequential feedback inhibitionsequential feedback inhibition终端产物E
36、和H，只分别抑制分道后自己的分支途径中第一个酶的活性。第一百零九张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月第一百一十张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月（二）通过酶量调节（二）通过酶量调节终产物的反馈阻遏P362 图31-25 E.coli 中Met反馈阻遏同工酶A、BIle反馈阻遏同工酶C第一百一十一张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月五、氨基酸转化为其他氨基酸及其他代谢物（1 1）谷光苷肽谷光苷肽（2 2）肌酸肌酸（3 3）卟啉卟啉血红素、细胞色素、叶绿素。卟啉由Gly和琥珀酰CoA合成（4 4）短杆菌肽短杆菌肽第一百一十二张，PPT共一百四十一页，创作于2022年
37、6月第一百一十三张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月第一百一十四张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月第一百一十五张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月第六节第六节 生物固氮生物固氮第一百一十六张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月第一百一十七张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月第一百一十八张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月第一百一十九张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月一、生物固氮作用及固氮生物类型一、生物固氮作用及固氮生物类型通过微生物将分子氮转化为含氮化合物的过程。通过微生物将分子氮转化为含氮化合物的过程。虽然地球大气层的
38、虽然地球大气层的80%80%是氮气是氮气，但是有能力直接利用这种氮源的却仅限于几类原核生物。细菌、放线菌、蓝细菌（蓝藻）等原核微生物。细菌、放线菌、蓝细菌（蓝藻）等原核微生物。固氮微生物共生型自生型非豆科植物根瘤菌蓝藻、光合细菌厌氧巴氏细菌、需氧固氮杆菌等豆科植物的根瘤菌第一百二十张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月第一百二十一张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月（1 1）自生固氮微生物）自生固氮微生物利用光能进行氮素还原：鱼腥藻、念珠藻等利用光能进行氮素还原：鱼腥藻、念珠藻等蓝藻，红螺菌、红色极毛杆菌、绿杆菌等。蓝藻，红螺菌、红色极毛杆菌、绿杆菌等。利用化学能进行固氮：如
39、贝氏固氮菌、德氏利用化学能进行固氮：如贝氏固氮菌、德氏固氮菌、厌气性的巴斯德梭菌、兼厌气性的固氮菌、厌气性的巴斯德梭菌、兼厌气性的克氏杆菌。克氏杆菌。（2 2）共生固氮微生物）共生固氮微生物根瘤菌与豆科植物，蓝藻与蕨类植物红萍根瘤菌与豆科植物，蓝藻与蕨类植物红萍 。根瘤则是寄主植物为适应共生固氮所产生的一根瘤则是寄主植物为适应共生固氮所产生的一种特化的器官种特化的器官，便于容纳类菌体并为其提供合适的环境和养分，维持氮的固定。第一百二十二张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月第一百二十三张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月第一百二十四张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6
40、月第一百二十五张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月二、固氮酶的结构与功能研究20世纪60年代初期，有科学家将晾干的厌氧微生物芽孢梭菌细胞溶于稀盐溶液中，离心后取上清，加入15N2，一定时间后发现反应体系中产生了15NH3。进一步研究发现，无细胞提取液中的固氮酶活性会很快地、完全地被空气所破坏。第一百二十六张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月固 N 酶 ATP酶酶活活性性：能能催催化化ATP分分解解，从从中中获获取取能能量推动电子向还原底物上转移。量推动电子向还原底物上转移。（2）作用机理：作用机理：（3）特点：特点：是一种是一种多功能酶多功能酶N2还原剂还原剂铁蛋白铁蛋白钼
41、铁蛋白钼铁蛋白 氧化还原酶：不仅能催化氧化还原酶：不仅能催化N2还原，还可还原，还可催化催化N2O化合物等还原。化合物等还原。（1）结构组成结构组成铁硫蛋白：铁硫蛋白：二聚体、含二聚体、含Fe和和S，（还原酶）（还原酶）形成形成Fe4S4簇簇 钼铁蛋白（固氮酶）：钼铁蛋白（固氮酶）：四聚体四聚体（2 22 2），含），含Mo、Fe和和S第一百二十七张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月第一百二十八张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月固氮酶复合物的酶和辅助因子固氮酶复合物的酶和辅助因子铁钼中心铁钼中心MoFeSADP第一百二十九张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月 反
42、应条件反应条件：A A：还原剂，铁氧还蛋白，由：还原剂，铁氧还蛋白，由NADPHNADPHH H供氢供氢 B B：ATPATP，每每传传递递两两个个电电子子约约消消耗耗4545个个ATPATP。还还原原N N2 2需需12ATP12ATP，因因此此豆豆科科植植物物在在固固氮氮的的同同时时，还还要要提提高高淀淀粉粉、PROPRO产产量量是是一一个个挑挑战战，因因为为根根系系消消耗耗了了ATPATP总总量的量的1/51/5用于固氮。用于固氮。C C：厌氧环境厌氧环境，因固氮酶对氧十分敏感，需严，因固氮酶对氧十分敏感，需严格厌氧。格厌氧。固氮酶具有防氧机理：固氮菌通过呼吸消耗氧，根固氮酶具有防氧机理
43、：固氮菌通过呼吸消耗氧，根瘤菌的豆血红蛋白与氧结合。瘤菌的豆血红蛋白与氧结合。第一百三十张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月第一百三十一张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月生物固氮总反应生物固氮总反应第一百三十二张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月厌氧环境厌氧环境氢氢氢氢酶酶酶酶第一百三十三张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月在还原氮的同时，固氮酶还有一个次要的活性，它能把氢质子还原成分子氢能把氢质子还原成分子氢。这一反应不利于提高固氮酶活性，因为它既消耗了能量又产生了能竞争性抑制固氮活性的氢分子。根瘤菌中有些株系（Hup+）能通过氢化酶的作用催化氢和氧
44、的结合催化氢和氧的结合，从而利用反应中释放的氢。这一反应使得在质子还原过程中丢失的某些ATP再生，还有助于除去固氮酶附近的分子氧。第一百三十四张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月氢代谢氢代谢A A：固氮酶的放氢反应：固氮酶的放氢反应：2H2H2e2e H H2 2 要求要求ATPATP，不为，不为COCO抑制。抑制。B B：氢酶的放氢反应：氢酶的放氢反应 氢酶存在于固氮生物中，也是一种铁硫蛋白。氢酶存在于固氮生物中，也是一种铁硫蛋白。2 2铁氧还蛋白铁氧还蛋白氧化态氧化态H H2 2 2 2铁氧还蛋白铁氧还蛋白还原态还原态2H2H 不需不需ATPATP，可被，可被COCO抑制。抑制。
45、第一百三十五张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月三、固氮的基因表达调控通过对许多快速生长的根瘤菌株系，如R.trifolii、R.leguminosarum、R.phaseoli和R.meliloti的研究，发现与形成固氮根瘤有关的许多基因都位于染与形成固氮根瘤有关的许多基因都位于染色体外的大质粒上色体外的大质粒上。类似的实验还表明，根瘤菌的寄主范围寄主范围也是由质粒质粒决定的。例如，野生R.phaseoli只能使菜豆形成根瘤，但若消除其本身所带的质粒后导入R.leguminosarum的质粒，该重组R.phaseoli就能使豌豆形成根瘤。第一百三十六张，PPT共一百四十一页，创作于
46、2022年6月nifALnifAL基因基因控制了整个固氮酶系统的表达和活性。事实上，nifAnifA和和nifLnifL基因产物分别是基因产物分别是nifnif操纵操纵子（子（nifALnifAL本身除外）的正和负调控因子本身除外）的正和负调控因子。第一百三十七张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月有两组这样的突变体位于质粒上90分钟glnA基因附近（但不是glnA本身），分别称为ntrB和ntrC（ntr，nitrogen regulation，氮调控），另有一组位于质粒上70分钟处，称为ntrA。nifA基因产物只有在ntrA、ntrC基因产物的共同作用下才能正常工作，激活nif操纵子群，而ntrC基因（不是ntrA基因）的活性是直接受NH3影响的，NH3浓度较高时，ntrC基因产物没有转录活性。看起来，ntr系统像一个粗调开关，而nifAL系统则像一个微调开关，两者共同作用，控制了nif基因的表达。第一百三十八张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月第一百三十九张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月四、生物固氮的基因工程第一百四十张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月感谢大家观看第一百四十一张，PPT共一百四十一页，创作于2022年6月