氨基酸代谢和核苷酸代谢
氨基酸代谢与核苷酸代谢的关系
氨基酸代谢与核苷酸代谢的关系以氨基酸代谢与核苷酸代谢的关系为题，我们将探讨这两个生物化学过程之间的联系和相互影响。
氨基酸代谢和核苷酸代谢是生物体内的两个重要代谢途径，它们在维持生命活动中发挥着重要的作用。
氨基酸是构成蛋白质的基本单元，也是生物体内的重要代谢物。
氨基酸代谢主要包括氨基酸的合成和降解两个过程。
氨基酸的合成可以通过多种途径进行，其中一种重要的途径是通过核苷酸的降解产生的。
核苷酸降解可以释放出氨基酸，这些氨基酸可以用于新的蛋白质合成。
此外，一些非必需氨基酸也可以通过其他途径合成，如糖代谢途径和脂肪酸代谢途径。
另一方面，氨基酸代谢也可以影响核苷酸代谢。
氨基酸降解产生的一些代谢产物可以参与核苷酸的合成途径。
例如，谷氨酸是氨基酸降解途径中的一个重要中间产物，它可以通过一系列反应转化为核苷酸的合成前体。
氨基酸代谢和核苷酸代谢还通过共享一些共同的辅酶和酶参与相互联系。
例如，甲基四氢叶酸是一种重要的辅酶，它参与氨基酸代谢和核苷酸代谢的多个步骤。
甲基四氢叶酸可以提供甲基基团，参与氨基酸的代谢，如谷氨酸的转化。
同时，甲基四氢叶酸也可以提供一碳单位，参与核苷酸的合成。
在生物体内，氨基酸代谢和核苷酸代谢的平衡是由多个因素调控的。
其中一个重要的因素是酶的活性。
酶是催化生物化学反应的蛋白质，它可以加速代谢反应的进行。
氨基酸代谢和核苷酸代谢中的许多关键酶都受到调控，以维持它们之间的平衡。
例如，当氨基酸过剩时，某些关键酶的活性会受到抑制，以减少氨基酸的合成。
相反，当氨基酸不足时，这些酶的活性会被激活，以增加氨基酸的合成。
激素也可以影响氨基酸代谢和核苷酸代谢的平衡。
例如，胰岛素是一种重要的激素，它可以促进葡萄糖的合成和氨基酸的降解。
胰岛素的作用可以增加氨基酸的供应，从而促进蛋白质的合成和核苷酸的合成。
总的来说，氨基酸代谢和核苷酸代谢是紧密相关的生物化学过程。
它们通过共享代谢途径、共同的辅酶和酶以及受到调控的因素相互影响和调节。
第八章 氨基酸代谢for graduates candidates
ADP + Pi
COOH (CH2)2 CHNH 2 COOH
L-谷氨酸
NH3
谷氨酰胺 合成酶 谷氨酰酶 (肝、肾) H2O
CHNH2 (CH2)2 CHNH2 COOH
谷氨酰胺
尿素、铵盐等
临床上用谷氨酸盐 降低血氨
丙氨酸-葡萄糖循环
丙酮酸 转氨 丙氨酸
葡萄糖
丙酮酸
葡萄糖
丙氨酸-葡萄糖循环
肌 肉
葡萄糖
血液
| 葡萄糖 | | | | | 丙酮酸 | | | 丙氨酸 |
肝
尿素 NH3
肌 肉 蛋白质
分解 其它氨基酸
—酮 酸
| 葡萄糖 | | 糖分解 | | 丙酮酸 | | 转氨酶 | 丙氨酸 | 丙氨酸 |
谷氨酸
GPT
-酮戊二酸
组织之间氨的主要运输形式有（ A.NH4Cl 下列中（ A.谷氨酸 B.尿素 C.丙氨酸
甲硫氨酸
同型/高半胱氨酸 苏氨酸
α羟丁酸
异亮氨酸
苏氨酸
甲硫氨酸 苏氨酸 Ile 部分碳骨架 缬氨酸 形成乙酰 CoA 异亮氨酸
缬氨酸
琥珀酸-CoA
支链氨基酸的代谢
缬氨酸 亮氨酸 异亮氨酸
转氨基作用
相应的-酮酸
氧化脱羧基作用
相应的脂肪酰CoA 亮氨酸
缬氨酸
异亮氨酸
琥珀酸单 酰CoA
乙酰辅酶A及乙 乙酰辅酶A及琥 酰乙酰辅酶A 珀酸单酰辅酶A
反应物
天冬氨酸
COOH CHNH3
+
N N
N N R
5`
次黄嘌呤
核苷酸
P
α-氨基 α-酮戊二酸 酸 NH3 NH3 α谷氨酸 酮酸 转氨酶 谷-草转 产物 氨酶
糖代谢生物氧化脂质代谢氨基酸代谢核苷酸代谢之间的关系
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微生物代谢途径分析与调控机制研究
微生物代谢途径分析与调控机制研究微生物是一类非常重要的生物体，它们擅长利用各种有机物和无机物进行代谢，从而维持自身生命活动。
微生物代谢途径是微生物进行代谢的过程，研究微生物代谢途径及其调控机制对于人类健康、环保、农业等领域都有着重要意义。
一、微生物代谢途径分析微生物代谢途径包括碳水化合物代谢、脂肪代谢、氨基酸代谢、核苷酸代谢等多个方面。
其中，碳水化合物代谢是微生物代谢途径中最重要的组成部分之一。
1. 碳水化合物代谢碳水化合物代谢是微生物体内最常见的代谢途径之一。
微生物通过碳水化合物的分解和利用，可以产生能量、生长、繁殖等等。
其代谢途径主要包括糖酵解途径和柠檬酸循环。
糖酵解途径是指将简单的碳水化合物如葡萄糖或果糖代谢转化成乳酸、丙酮酸或乙醇等产物的过程。
柠檬酸循环是指将较复杂的碳水化合物如脂肪酸、氨基酸等代谢转化成能量和一些有用的化合物的过程。
2. 脂肪代谢微生物的脂肪代谢是指将脂肪酸作为能量来源进行代谢。
脂肪酸主要合成于微生物体内的细胞膜中，是脂质的主要来源。
脂肪酸的代谢包括氧化和还原过程。
微生物通过氧化和还原反应，可以产生大量的ATP，为自身的生长和繁殖提供能量。
3. 氨基酸代谢氨基酸是微生物体内最简单的含氮有机物，是蛋白质的组成部分。
微生物通过氨基酸代谢可以产生能量和一些有用的化合物，在氨基酸代谢途径中，谷氨酸和丝氨酸代谢是最为重要的两个方面。
4. 核苷酸代谢核苷酸是细胞体内一类重要的生物大分子。
微生物通过核苷酸代谢可以合成DNA和RNA等生物大分子，同时也可以提供能量和一些重要的原料。
核苷酸代谢途径包括核苷酸合成途径和核苷酸降解途径。
二、微生物代谢途径的调控机制研究微生物体内的代谢途径受到多种因素的影响，生长环境和表观遗传学因素是其中的重要影响因素之一。
生长环境中的物理、化学等因素是微生物代谢途径调控的主要因素之一。
例如，温度、血糖、pH等因素都会直接或间接地影响微生物代谢途径的运行。
近年来，随着表观遗传学理论的不断发展，人们对微生物代谢途径调控机制的理解也越来越深入。
氨基酸和核苷酸代谢知识要点
知识要点蛋白质和核酸是生物体中有重要功能的含氮有机化合物，它们共同决定和参与多种多样的生命活动。
在自然界的氮素循环中，大气是氮的主要储库，微生物通过固氮酶的作用将大气中的分子态氮转化成氨，硝酸还原酶和亚硝酸还原酶也可以将硝态氮还原为氨，在生物体中氨通过同化作用和转氨基作用等方式转化成有机氮，进而参与蛋白质和核酸的合成。
（一）蛋白质和氨基酸的酶促降解在蛋白质分解过程中，蛋白质被蛋白酶和肽酶降解成氨基酸。
氨基酸用于合成新的蛋白质或转变成其它含氮化合物（如卟啉、激素等），也有部分氨基酸通过脱氨和脱羧作用产生其它活性物质或为机体提供能量，脱下的氨可被重新利用或经尿素循环转变成尿素排出体外。
（二）氨基酸的生物合成转氨基作用是氨基酸合成的主要方式。
转氨酶以磷酸吡哆醛为辅酶，谷氨酸是主要的氨基供体，氨基酸的碳架主要来自糖代的中间物。
不同的氨基酸生物合成途径各不相同，但它们都有一个共同的特征，就是所有氨基酸都不是以CO2 和NH3为起始原料从头合成的，而是起始于三羧酸循环、糖酵解途径和磷酸戊糖途径的中间物。
不同生物合成氨基酸的能力不同，植物和大部分微生物能合成全部20 种氨基酸，而人和其它哺乳动物及昆虫等只能合成部分氨基酸，机体不能合成的氨基酸称为必须氨基酸，人有八种必需氨基酸，它们是：Lys、Trp、Phe、Val、Thr、Leu、Ile 和Met。
（三）核酸的酶促降解核酸通过核酸酶降解成核苷酸，核苷酸在核苷酸酶的作用下可进一步降解为碱基、戊糖和磷酸。
戊糖参与糖代，嘌呤碱经脱氨、氧化生成尿酸，尿酸是人类和灵长类动物嘌呤代的终产物。
其它哺乳动物可将尿酸进一步氧化生成尿囊酸。
植物体嘌呤代途径与动物相似，但产生的尿囊酸不是被排出体外，而是经运输并贮藏起来，被重新利用。
嘧啶的降解过程比较复杂。
胞嘧啶脱氨后转变成尿嘧啶，尿嘧啶和胸腺嘧啶经还原、水解、脱氨、脱羧分别产生β-丙氨酸和β-氨基异丁酸，两者经脱氨后转变成相应的酮酸，进入TCA 循环进行分解和转化。
生物化学核苷酸代谢和氨基酸代谢
●肾脏疾病尿酸排泄障碍
临床上的治疗
1、服用排尿酸的药物，减少肾小管的重吸收 丙磺舒、水杨酸、辛可芬
2、利用别嘌呤醇治疗痛风症
? 痛风症的治疗机制
鸟嘌呤 次黄嘌呤
黄嘌呤氧化酶
黄嘌呤
尿酸
别嘌呤醇
海鲜＋啤酒？
海鲜和啤酒是富含嘌呤的食物 尿酸增多 结晶沉积
AMP, GMP, UMP, CMP,
一、核酸的分解
DNA
5′······dAMP -dTMP-dGMP- dCMP ······3′ DNA酶
3′······dTMP -dAMP-dCMP- dGMP ······5′
外切酶 内切酶 外切酶 RNA
5′······AMP -UMP-GMP- CMP ······3′
PRPP PPi
次黄嘌呤 =
IMP
（H）
MTX
氮杂丝氨酸
甘氨酰胺 核苷酸 = （GAR ）
甲酰甘氨酰 胺核苷酸 = （FGAR ）
甲酰甘氨 脒核苷酸 （FGAM ）
5-甲酰胺基咪唑-
4-甲酰胺核苷酸 （FAICAR ）
MTX
5-氨基异咪唑= 4-甲酰胺核苷酸
（AICAR ）
6-MP AMP
6-MP PPi
§ 知识回顾
DNA
5′······dAMP -dTMP-dGMP- dCMP ······3′ 3′······dTMP -dAMP-dCMP- dGMP ······5′
RNA
5′······AMP -UMP-GMP- CMP ······3′
核苷酸：dAMP, dGMP, dCMP, dTMP,
甲酰甘氨脒-5' -磷酸核糖
_氨基酸代谢和核苷酸代谢练习和答案
第8单元氨基酸代谢和核苷酸代谢（一）名词解释1.联合脱氨作用；2.嘌呤核苷酸循环；3.鸟氨酸循环；4.转氨基作用；5.抗代谢物（二）填空1.体内尿素合成的直接前体是，它水解后生成尿素和，后者又与反应，生成，这一产物再与反应，最终合成尿素，这就是尿素循环。
尿素循环的后半部分是在中进行的。
2.氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ定位于细胞内的，它催化和等合成氨基甲酰磷酸，是此酶的激活剂。
3.谷氨酸在谷氨酸脱羧酶作用下生成抑制性神经递质。
4.嘧啶核苷酸从头合成的第一个核苷酸是，嘌呤核苷酸从头合成的第一个核苷酸是。
5.从IMP合成GMP需要消耗，而从IMP合成AMP需要消耗作为能源物质。
（三）选择题（在备选答案中选出1个或多个正确答案）1.下列哪种氨基酸与尿素循环无关A.赖氨酸B.天冬氨酸C.鸟氨酸D.瓜氨酸E.精氨酸2.肌肉组织中，氨基酸脱氨的主要方式是A.联合脱氨基作用B.L-谷氨酸氧化脱氨基作用C.转氨基作用D.鸟氨酸循环E.嘌呤核苷酸循环3.尿素循环与三羧酸循环是通过哪些中间产物的代谢联结起来的A.天冬氨酸B.草酰乙酸C.天冬氨酸与延胡索酸D.瓜氨酸E.天冬氨酸与瓜氨酸4.催化α-酮戊二酸和NH3生成相应含氮化合物的酶是A.谷丙转氨酶B.谷草转氨酶C.L-谷氨酰转肽酶D.谷氨酸脱氢酶E.谷氨酰胺合成酶5.缺乏哪一种酶可导致PKU(苯丙酮尿症)A.苯丙氨酸羟化酶B.苯丙氨酸-酮戊二酸转氨酶C.尿黑酸氧化酶D.多巴脱羧酶E.丙氨酸-丁氨酸硫醚合成酶6.下列哪种物质不是嘌呤核苷酸从头合成的直接原料？A.甘氨酸B.天冬氨酸C.苯丙氨酸D.CO2E.一碳单位7.在细胞中自UMP合成dTMP的有关反应涉及A.四氢叶酸衍生物传递一碳单位B. 四氢叶酸氧化成二氢叶酸C.中间产物为dUDPD.受5-氟尿嘧啶的抑制E.受6-巯基嘌呤的抑制（四）判断题1.L-氨基酸氧化酶是参与氨基酸脱氨基作用的主要酶。
2.一般来说，在哺乳动物体内由蛋白质氧化分解产生能量的效率低于糖或脂肪的氧化分解。
第十章 氮代谢
（天津大学2004 （天津大学2004 年） 人类嘌呤分解代谢的最终产物是＿。 A ．尿酸 B ．氨 C ．尿素 D ．β-氨基异丁 酸
9 ．嘌呤核苷酸代谢 合成代谢（从头合成、补救合成）；分解代谢 ( 1 ）从头合成分为两个阶段 ① 第一阶段生成次黄嘌呤核苷酸。 合成原料：天冬氨酸、谷氨酸胺、甘氨酸、CO2和一碳单位。 重要的中间产物：磷酸核糖焦磷两个酶可受代谢物反馈调节。 抗代谢物：反应过程中凡有谷氨酰胺和一碳单位参与的反应，均可分 别被抗代谢物氨基酸类似物氮杂丝氨酸和叶酸类似物甲氨蝶呤所阻断。 嘌呤核苷的从头合成一开始就在磷酸核糖的分子上逐步合成嘌呤核 苷酸。 ② 第二阶段生成腺嘌呤核苷酸和鸟嘌呤核苷酸。
( 2 ）脱氧核苷酸的生成 ① 一般是在二磷酸核苷的水平上生成，此特点既适于脱 氧嘌呤核苷酸，也适于脱氧嘧啶核苷酸( dUDP 和 dCDP ）。 ② 脱氧胸苷酸的生成例外，它是在一磷酸核苷水平上由 dUMP 转变生成dTMP 的，以后再经磷酸化生成dTDP 和 dTTP 。
（西南农业大学基础化学2002 （西南农业大学基础化学2002 年）核糖核苷酸还 原为脱氧核糖苷酸是在① 完成的，而脱氧尿苷酸 转化为脱氧胸苷酸是在② 完成的。 A ．核苷一磷酸水平上 B ．核苷二磷酸水平上 C ．核苷三磷酸水平上 D ．核苷水平上
（中国科学院2000 （中国科学院2000 年） 尿素合成中间物氨基甲酰磷酸是在什么中 合成的？ A ．胞液 B ．内质网 C ．线粒体 D ．细 胞核
( 4 ）尿素生成过程中的第二个氨基是由天冬氨酸提供。 ( 5 ）两种氨基甲酰磷酸合成酶的比较：体内催化氨基甲酰磷酸生 成的酶有两种，一种是氨基甲酰磷酶合成酶1，存在于肝线粒体 中，最终反应产物是尿素；另一种是氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ，存 在于各种细胞的胞液中，反应最终产物是嘧啶。两种酶的比较见 下表：
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组卷测试
一：填空题
1.哺乳动物产生1分子尿素需要消耗________________分子的A TP。
2.褪黑激素来源于________________氨基酸，而硫磺酸来源于________________氨基酸。
3.γ-谷氨酰循环的生理功能是________________。
4.核苷酸的合成包括________________和________________两条途径。
5.转氨酶的辅基是________________。
6.________________酶的缺乏可导致人患严重的复合性免疫缺陷症(SCID)，使用________________治疗可治愈此疾患。
7.痛风是因为体内________________产生过多造成的，使用________________作为黄嘌呤氧化酶的自杀性底物可以治疗痛风。
8.不能使用5-溴尿嘧啶核苷酸代替5-溴尿嘧啶治疗癌症是因为________________。
9.脑细胞中氨的主要代谢去向是________________。
10.从IMP合成GMP需要消耗________________，而从IMP合成AMP需要消耗________________作为能源物质。
11.Arg可以通过________________循环形成。
12.氨基酸共有的代谢途径有________________和________________。
13.人类对嘌呤代谢的终产物是________________。
14.羟基脲作为________________酶的抑制剂，可抑制脱氧核苷酸的生物合成。
15.脱氧核苷酸是由________________还原而来。
16.HGPRT是指________________，该酶的完全缺失可导致人患________________。
17.人类对氨基代谢的终产物是________________，鸟类对氨基代谢的终产物是________________，植物解除氨的毒害的方法是________________。
18.重亮氨酸作为________________类似物可抑制嘌呤核苷酸的从头合成。
19.通过________________的脱羧可产生β-丙氨酸。
20.细菌嘧啶核苷酸从头合成途径中的第一个酶是________________。
该酶可被终产物
________________抑制。
21.PAPS是指________________，它的生理功能是________________。
二：是非题
1.[ ]真核细胞内参与嘧啶核苷酸从头合成的酶都位于细胞质。
2.[ ]参与尿素循环的酶都位于线粒体内。
3.[ ]既然谷氨酸上的N原子可经过转氨基作用重新分布，那么谷氨酸应该可作为很好的营养品而弥补蛋白质缺乏。
4.[ ]嘧啶合成所需要的氨甲酰磷酸合成酶与尿素循环所需要的氨甲酰磷酸合成酶是同一个酶。
5.[ ]氨基酸脱羧酶通常也需要吡哆醛磷酸作为其辅基。
6.[ ]一般来说，在哺乳动物体内由蛋白质氧化分解产生的能量效率低于糖或脂肪的氧化分解。
7.[ ]嘌呤核苷酸的从头合成是先闭环，再在形成N糖苷键。
8.[ ]氨基酸经脱氨基作用以后留下的碳骨架进行氧化分解需要先形成能够进入TCA循环的中间物。
9.[ ]Arg是哺乳动物的一种非必需氨基酸，因为在它们的肝细胞之中，含有足够的合成Arg的酶。
10.[ ]动物产生尿素的主要器官是肾脏。
11.[ ]黄嘌呤氧化酶既可以使用黄嘌呤又可以使用次黄嘌呤作为底物。
12.[ ]L-氨基酸氧化酶是参与氨基酸脱氨基作用的主要酶。
13.[ ]对于苯丙酮尿患者来说酪氨酸也是必需氨基酸。
14.[ ]Lys的缺乏可以通过在食物中添加相应的α-酮酸加以纠正。
15.[ ]羧化酶都需要生物素(Biotin)作为辅基。
16.[ ]能刺激固氮酶的活性。
17.[ ]严格的生酮氨基酸都是必需氨基酸。
18.[ ]IMP是嘌呤核苷酸从头合成途径中的中间产物。
三：单选题
1.[ ]固氮酶固定1分子成2分子需要消耗
A.6个电子，12分子A TP
B.6个电子，16分子A TP
C.8个电子，12分子A TP
D.8个电子，18分子A TP
E.10个电子，14分子A TP
2.[ ]肝细胞内合成尿素的部位是
A.胞浆
B.线粒体
C.内质网
D.胞浆和线粒体
E.过氧化物酶体
3.[ ]下列哪对物质是合成嘌呤环和嘧啶环都是必需的？
A.Gln/Asp
B.Gln/Gly
C.Gln/Pro
D.Asp/Arg
E.Gly/Asp
4.[ ]嘌呤环1号位N原子来源于
A.Gln的酰胺N
B.Gln的α氨基N
C.Asn的酰胺N
D.Asp的α氨基N
E.Gly的α氨基N
5.[ ]固氮酶的活性需要金属离子
A.Cu
B.Fe
C.Mo
D.Zn
E.Ca
6.[ ]大肠杆菌谷氨酰胺合成酶可经历什么样的共价修饰而失去活性？
A.磷酸化
B.甲基化
C.腺苷酸化
D.ADP-核糖基化
E.脂酰基化
7.[ ]dTMP的直接前体是
A.dCMP
B.dAMP
C.dUMP
D.dGMP
E.dIMP
8.[ ]以下哪一种氨基酸是严格的生酮氨基酸？
A.Thr
B.Ser
C.Arg
D.Lys
E.Pro
9.[ ]下列哪一种氨基酸与尿素循环无关？
A.赖氨酸
B.精氨酸
C.天冬氨酸
D.鸟氨酸
E.瓜氨酸
10.[ ]下面哪一种物质的生物合成不需要PRPP？
A.啶核苷酸
B.嘌呤核苷酸
C.His
D.
E.FAD
四：问答题
1.氨造成脑损害的确切机制尚不清楚。
试根据氨对产能代谢中某些关键中间物水平的影响提出一种可能的机制。
2.多数需要Ile的细菌突变株也通常需要Val才能生长。
为什么？只需要Ile(不需要Val)就能生长的细菌突变株会是哪一种酶有缺陷？
3.为什么细胞内没有一种对所有的氨基酸都能作用的氧化脱氨基酶？
4.放射性同位素自杀技术(Suicidetechnique)常被用来筛选突变体：先将细胞放在高比放射性的[]-胸腺嘧啶培养基中，然后将细胞冷冻保存以使得某些放射性同位素发生衰变。
DNA分子中的dTMP的衰变可导致DNA链的断裂和其它潜在的致死性事件。
于是那些DNA参入[]-dTMP的细胞极有可能被杀死。
<br>(1)一定能够在这种培养基下生存的细胞会是哪一个酶有缺陷。
<br>(2)选择核苷酸代谢中的任何一种酶，设计一种自杀程序以筛选你选中的目的酶缺陷的细胞突变株。
5.在什么样的条件下，你预期HGPRT(次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖基转移酶)有缺陷的细胞会影响到嘧啶核苷酸的生物合成？你如何估计动物体或人体内嘧啶核苷酸生物合成的速率？
6.已在某些噬菌体的DNA分子上发现了下面的碱基取代：<br>(1)dUMP完全取代了dTMP；<br>(2)5-
羟甲基脱氧尿苷酸完全取代了dTMP；<br>(3)5-甲基脱氧胞苷酸完全取代dCMP。
根据上述任何一种情况，写出由噬菌体基因组编码的导致上述取代反应发生的酶。