第五章 蛋白质化学与氨基酸代谢.ppt

草酰乙酸 柠檬酸 延胡索酸 异柠檬酸 琥珀酸CoA α-酮戊二酸 乙酰CoA 丙酮酸 丙氨酸， 丝氨酸，半胱氨酸，甘氨酸，苏氨酸 色氨酸 草酰乙酸 亮氨酸 赖氨酸 苯丙氨酸 酪氨酸 异亮氨酸 亮氨酸 苏氨酸 色氨酸 精氨酸 谷氨酰胺 谷氨酸 脯氨酸 组氨酸 天冬氨酸 精氨酸 天冬氨酸 苯丙氨酸 酪氨酸 异亮氨酸 甲硫氨酸 缬氨酸 CO2 葡萄糖 CO2 CO2 柠檬酸循环 氨基酸分解代谢简图 第三节 氨基酸的合成代谢 氨基酸是蛋白质的基本组成单位，不同生物用于合成蛋白质的氮源不同。自然界能直接利用大气中的N2作为氮源的生物不多，仅有与豆科植物共生的根瘤菌和少数细菌能合成固氮酶，可将大气中的N2还原为NH3，进而合成氨基酸和蛋白质。植物和绝大多数微生物可以将硝酸盐和亚硝酸盐还原为NH3。而动物只能通过降解动植物蛋白来作为合成蛋白质的氮源。 不同生物合成氨基酸的能力有所不同，动物不能合成全部20种氨基酸，如人和小白鼠只能合成10种氨基酸，其余10种自身无法合成，必须由食物供给，必须由食物供给的氨基酸称为必需氨基酸，自身能合成的氨基酸称为非必需氨基酸。 葡萄糖 葡糖-6-磷酸 甘油-3-磷酸 磷酸烯醇式丙酮酸 赤藓糖-2-磷酸 莽草酸 分支酸 预苯酸 酪氨酸 核糖-5-磷酸 组氨醛 组氨酸 丝氨酸-3-磷酸 丝氨酸 甘氨酸 O-乙酰丝氨酸 半胱氨酸 α-乙酰乳酸 α-酮戊二酸 亮氨酸 缬氨酸 丙酮酸 乙酰CoA 丙氨酸 α-乙酰-α-羟丁酸 α-酮丁酸 苏氨酸 异亮氨酸 甲硫氨酸 高丝氨酸 天冬氨酸 N-琥珀酰-6-酮-α-庚酸 天冬酰胺 草酰乙酸 柠檬酸 α-酮戊二酸 谷氨酸 N-乙酰谷氨酸 乙酰CoA α-酮己二酸 赖氨酸 鸟氨酸 亮氨酸 谷氨酰胺 脯氨酸 色氨酸 苯丙氨酸 氨基酸生物合成代谢简图 一、生物固氮 生物固氮（biological nitrogen fixation）是指某些微生物能把空气中的分子氮转化为氨态氮的作用。 固氮生物 自生固氮微生物：固氮菌、巴氏梭菌、蓝绿藻等 共生固氮微生物：与豆科共生的根瘤菌，与非豆科共生的放线菌等 固氮生物可以在常温常压下将N2还原为NH3。据估计，全世界陆地每年生物固氮量可达2亿吨，这就节省了大量能源、人力和物力，又减少了环境污染。 1、固氮酶： 固氮酶由两种蛋白质组成，一种蛋白质含有钼和铁，称钼铁蛋白，另一种蛋白质含有铁，称铁蛋白，这两种蛋白质要同时存在才具有固氮活性。 固氮酶分子的假设结构 钼铁蛋白的结构为四聚体，其中含有2 个α亚基和2 个β亚基（α2β2），分子量为220 000，其中α亚基的分子量约为51 000，β亚基的分子量为60 000。每个钼铁蛋白含有2 个Mo 原子，24个Fe 原子，24 个S2?离子，约30 个巯基。 铁蛋白为二聚体，含2 个相同亚基，分子量为64 000。每个铁蛋白含有4 个Fe 原子，4 个S2?离子和12 个巯基。铁蛋白对氧十分敏感，暴露在空气中即失活 ATP ADP+Pi 固氮酶系 生物固氮偶联反应 二、硝酸盐还原作用： 植物主要吸收无机氮化合物，其中以铵盐、硝酸盐和亚硝酸盐为主。铵盐可直接用于合成氨基酸，但吸收的硝酸盐和亚硝酸盐则必须被还原为铵才能去合成氨基酸。 反应的第一步便是硝酸盐还原成亚硝酸盐，反应由硝酸还原酶催化。 1、硝酸还原酶：硝酸还原酶催化的反应以NADH 或NADPH 作为电子供体，有些硝酸还原酶还能以铁氧还蛋白作为电子供体。反应式如下： 高等植物中的硝酸还原酶主要是以NADH 作为电子供体的。硝酸还原酶含有金属钼、FAD 和细胞色素b-557，所以是一种钼黄素蛋白。在还原过程中，电子传递顺序为： 硝酸还原酶是一种诱导酶，受其底物NO3-的诱导。此外，光照、温度和水分与其合成也有关。田间作物在增施氮肥时往往看到硝酸还原酶活性增高，作物的蛋白质含量也增加。因此，提高硝酸还原酶的水平可以提高植物利用氮肥的效率。由于硝酸还原酶的形成受遗传控制，所以可以通过育种的方法提高硝酸还原酶的水平。 2、亚硝酸还原酶：亚硝酸盐在亚硝酸还原酶的催化下进一步还原为氨。 亚硝酸还原酶催化的反应也需电子供体，光合生物中的电子供体为还原型铁氧还蛋白，存在于绿色组织的叶绿体内。NADH 或NADPH 也可作为电子供体，存在于非光合生物中。 琥珀酰CoA 延胡索酸 草酰乙酸 α-酮戊二酸 柠檬酸 乙酰CoA 丙酮酸 PEP 磷酸丙糖 葡萄糖或糖原 糖 α-磷酸甘油 脂肪酸 脂肪 甘油三酯 乙酰乙酰CoA 丙氨酸 半胱氨酸 丝氨酸 苏氨酸 色氨酸 甘氨酸 异亮氨酸 亮氨酸 色氨酸 天冬氨酸 天冬酰胺 苯丙氨酸 酪氨酸 异亮氨酸 蛋氨酸 丝氨酸 苏氨酸 缬氨酸 酮体 亮氨酸 赖氨酸 酪氨酸 色氨酸 苯丙氨酸 谷氨酸 精氨酸 谷