氨基酸合成
氨基酸的制作方法
氨基酸的制作方法
有多种制作氨基酸的方法，以下是其中几种常见的方法：
1. 微生物发酵法：一般采用大肠杆菌、酵母菌、屈菜花霉菌、酪酸乳杆菌等微生物，通过发酵将废弃物或廉价原料转化为氨基酸。
2. 化学合成法：该方法利用化学合成的原理，通过有机合成化学手段合成氨基酸，但是该方法制备成本高，且对环境污染严重。
3. 氨基酸水解法：氨基酸水解是指利用酸或酶水解蛋白质，使其分解成氨基酸和多肽，再进行脱离、纯化和分离。
4. 磷酸化反应法：该方法将含有羧基的物质与无水磷酸反应，生成关键的磷酸酯键，从而合成氨基酸。
总而言之，不同的制备方法适用于不同的氨基酸，其选择往往取决于经济性、产品纯度、工艺性能和环保性等因素。
各种氨基酸的生产工艺设计
各种氨基酸的生产工艺设计
氨基酸是生命体中重要的化学物质，有多种生产工艺设计可用于其制备。
以下是几种常见的氨基酸生产工艺设计。
1.天然氨基酸提取工艺：天然氨基酸可从天然蛋白质中提取。
首先，将天然蛋白质源材料（如大豆、动物骨骼等）进行粉碎和溶解。
然后使用酶（如蛋白酶）或酸（如盐酸）将蛋白质水解为氨基酸。
接下来，通过过滤、浓缩、结晶等步骤来分离和纯化氨基酸。
2.化学合成工艺：化学合成是一种常用的氨基酸生产方法。
首先，选择合适的起始原料，如甘氨酸和苯丙氨酸，然后经过一系列的化学反应，如取代反应、羧酸酯化反应等，逐步构建氨基酸的分子结构。
最后，通过结晶、溶解、过滤等步骤来纯化合成的氨基酸。
3.微生物发酵工艺：微生物发酵是一种使用微生物（如大肠杆菌、酵母菌等）合成氨基酸的生产方法。
首先，选择合适的微生物菌种，并调节培养基中的营养成分，如碳源、氮源和微量元素等，以促进菌种的生长和代谢。
然后，通过发酵过程中的菌种培养、酶促反应等控制酶的活性和代谢产物的合成。
最后，通过纯化步骤来提取和纯化发酵产生的氨基酸。
4.生物转化工艺：生物转化是一种使用转基因生物的工艺，通过修改和调节其代谢途径来合成氨基酸。
首先，选择适合的转基因生物并导入目标氨基酸的合成途径相关基因。
然后，通过培养和生长转基因生物，并调节培养条件（如温度、PH值等）来控制氨基酸的产生。
最后，通过纯化步骤来提取和纯化生物转化产生的氨基酸。
氨基酸的生物合成途径
氨基酸的生物合成途径氨基酸是构成蛋白质的基本组成单位，对于维持生命活动至关重要。
生物体通过一系列的生化反应将无机物质转化为氨基酸，进而合成蛋白质。
本文将介绍氨基酸的生物合成途径及其在生命过程中的重要性。
I. 氨基酸的总体合成途径氨基酸的合成可以归纳为两种主要途径：共轭途径和独立途径。
A. 共轭途径共轭途径是指一部分氨基酸的合成途径与其他代谢通路相互关联。
例如，苹果酸途径是氨基酸合成的一个重要共轭途径。
由于共轭途径的存在，氨基酸的生物合成与其他代谢过程形成了网络结构，相互影响。
B. 独立途径独立途径是指一部分氨基酸通过特定的酶催化作用逐步合成。
氨基酸合成的独立途径比较简单，其中一些氨基酸可以直接由无机物合成，而另一些则需要通过其他氨基酸转化而来。
II. 氨基酸的重要性氨基酸在生命活动中具有多种重要功能。
A. 构建蛋白质氨基酸是构建蛋白质的基本单位，通过氨基酸的连接，可以形成多肽链，进而折叠成具有特定功能的蛋白质。
不同的氨基酸序列和折叠方式决定了蛋白质的种类和功能。
B. 提供能量某些氨基酸在代谢过程中可以转化为葡萄糖或酮体，为生物提供能量。
当身体缺乏碳水化合物或脂肪时，氨基酸可以代替其作为能量来源。
C. 参与代谢途径氨基酸不仅可以在蛋白质合成中参与代谢途径，还可以转化为其他重要物质。
例如，一些氨基酸可以被转化为神经递质，参与神经传导；另一些氨基酸则可以转化为嘌呤和嘧啶，参与核酸的合成。
III. 氨基酸的生物合成途径不同的氨基酸具有不同的合成途径，以下将介绍几种常见氨基酸的生物合成途径。
A. 谷氨酸合成途径谷氨酸是一种非必需氨基酸，它由α-酮戊二酸合成。
α-酮戊二酸可以由糖酵解产生，也可以由其他氨基酸通过转化得到。
谷氨酸在生物体内起到调节酸碱平衡、转运氮和转移碳的重要作用。
B. 天冬氨酸合成途径天冬氨酸是一种非必需氨基酸，它可以通过α-酮戊二酸在酶的催化下合成。
天冬氨酸是蛋白质合成中的重要组成部分，同时也参与酮体的合成。
有机化学基础知识氨基酸的合成和反应
有机化学基础知识氨基酸的合成和反应有机化学基础知识——氨基酸的合成和反应氨基酸是构成蛋白质的基本单元，对于理解生命活动的基础过程和分子结构具有重要意义。
本文将介绍氨基酸的合成和反应，帮助读者进一步了解有机化学中的氨基酸相关知识。
一、氨基酸的合成氨基酸可以通过多种途径合成，其中最主要的方法有以下几种：1. 斯特莱克合成法斯特莱克合成法是合成α-氨基酸的一种常用方法。
这种方法以碳酸和胺为原料，在存在催化剂的条件下，发生酰胺的羰基活化，得到氨基酸。
2. 格布斯合成法格布斯合成法是一种通过氨基酸的脱水缩合反应合成新的氨基酸的方法。
该方法通过两个不同的氨基酸分子间的羧基和氨基的反应，生成新的氨基酸，反应需要在酸性条件下进行。
3. 氨基化合物的合成此外，还可以通过合成氨基化合物，再将其转化为氨基酸。
例如，通过胺与酸酐反应生成酰化胺，再通过水解反应将酰化胺转化为相应的氨基酸。
二、氨基酸的反应氨基酸在有机化学中具有丰富的反应性，主要表现在以下几个方面：1. 缩合反应氨基酸的缩合反应是指多个氨基酸在酸性或碱性条件下，通过酯键或酰胺键的形成缩合为多肽。
这种反应在生物体内形成蛋白质的过程中尤为重要。
2. 氨化反应氨基酸可以与氨基化合物反应，发生氨化反应生成新的氨基酸衍生物。
这种反应可通过调整反应条件和反应物的选择，实现氨基酸结构的改变和扩展。
3. 酸碱性反应氨基酸中的氨基和羧基具有酸碱特性，可发生与酸或碱的反应，形成相应的盐类。
当氨基酸在碱性溶液中时，氨基接受H+生成氨离子，氨离子极易溶解于水中。
4. 氧化还原反应氨基酸中的羧基和氨基都可以参与氧化还原反应。
例如，氨基酸的羧基可以被氧化生成相应的羧酸，而氨基则可以被还原生成相应的胺。
三、氨基酸的应用氨基酸作为生物体内重要的生物分子，在医药、食品、化妆品等领域具有广泛的应用价值。
1. 医药领域氨基酸作为药物的原料，可以合成多种药物，如抗生素、抗肿瘤药物等。
此外，氨基酸还可以作为体外代谢工程和靶向药物传递的载体。
氨基酸制作方法
氨基酸制作方法引言氨基酸是构成蛋白质的基本组成成分之一，对于人体健康和生理功能发挥起着重要的作用。
本文将介绍氨基酸的制作方法，并以亮氨酸为例进行详细说明。
亮氨酸制作方法1. 发酵法发酵法是目前制备氨基酸的常用方法之一，其中亮氨酸的制作也可以通过发酵法来完成。
材料和试剂准备：•细菌发酵液–细菌菌株–发酵培养基•生物反应器•其他辅助材料和试剂步骤：1.选取适宜的发酵菌株，如大肠杆菌等，保持菌株的纯度。
2.准备发酵培养基，确保培养基中含有合适的碳源、氮源和矿物盐等。
3.将选取好的菌株接入试管中的发酵培养基中，利用摇床等设备进行预培养，让菌株充分复苏和繁殖。
4.将预培养的菌株转入生物反应器中，控制好温度、搅拌和通气等条件，进行批量发酵。
5.监测和调节发酵过程中的各项参数，如pH值、营养物质的含量等。
6.发酵结束后，离心或滤液等方式分离出发酵液中的细胞和废液。
7.对分离得到的发酵液进行进一步的处理和提纯，获得所需的亮氨酸产物。
2. 化学合成法除了发酵法外，化学合成法也是制备氨基酸的一种常用方法。
在化学合成法中，常用的氨基酸合成方法包括固相合成和液相合成。
固相合成：固相合成是将氨基酸分子依次在树脂或固相载体上反复合成的方法。
液相合成：液相合成是将反应液中的反应物逐步合成氨基酸的方法。
化学合成法可以通过控制反应条件和反应物的选择，实现氨基酸的高产率和高纯度化合物的制备。
氨基酸的应用领域氨基酸的广泛应用领域包括食品工业、医药领域和农业等。
•食品工业：氨基酸是食品添加剂的重要成分，能够增强食物的风味、改善食品的质地和口感。
•医药领域：氨基酸被广泛应用于药物的合成和生产过程中，可以用于治疗和预防疾病。
•农业：氨基酸作为植物营养剂的一种，可以提供植物所需的氮源和营养物质，促进植物生长和增产效果。
结论本文介绍了氨基酸的制作方法，重点以亮氨酸为例进行了详细说明。
通过发酵法和化学合成法，可实现氨基酸的制备和生产。
氨基酸在食品工业、医药领域和农业等领域的应用非常广泛，对人体健康和生产效益都具有重要作用。
氨基酸合成过程
氨基酸合成是生物体内生物化学反应的过程之一，通过特定的代谢途径，生物体可以合成所需的氨基酸。
以下是氨基酸合成的一般过程：
糖酵解和糖异生：氨基酸的合成通常从糖酵解和糖异生途径开始。
在糖酵解中，葡萄糖分解为丙酮酸或丙酮酸的衍生物。
在糖异生中，非糖物质，如乳酸或丙酮酸，可以通过途径转化为丙酮酸。
三羧酸循环（Krebs循环）：丙酮酸进入三羧酸循环，产生能量和中间代谢产物。
在这个过程中，一些氨基酸的前体分子（如谷氨酸和丙氨酸）可以通过一系列反应合成。
转氨作用：转氨作用是氨基酸合成的重要步骤。
在这个过程中，氨基酸的氨基被转移到另一个分子上，生成新的氨基酸。
常见的氨基酸合成途径包括谷氨酸转氨酶途径、天门冬氨酸转氨酶途径等。
氨基酸修饰和修饰：一些氨基酸需要特定的修饰过程，以形成最终的功能性氨基酸。
这些修饰包括甲基化、酰化、磷酸化、糖基化等。
需要注意的是，不同的氨基酸具有不同的合成途径和代谢路径。
此外，人体无法自行合成所有的氨基酸，一部分必需氨基酸需要通过饮食摄入。
氨基酸的生物合成
COOH CH2NH2
甘AA
COOH CH2 + CH2 C=O COOH
α-酮戊二酸
-
COOH 2 CH2NH2
甘AA
H2O
COOH
CHNH2
甘氨酸脱羟酶 丝氨酸羟甲基转移酶 CH2OH
丝AA
▪ （2）碳架:EMP中的3-磷酸甘油酸
+NH3+CO2 +2H+ + 2e-
2、半胱氨酸的生物合成 （1）某些植物和微生物体内半胱氨酸的合成途径-SH主要 来源于硫酸，硫酸要还原为H2S；在动物体内来源于高半胱氨酸。
甲硫氨酸
（天冬氨酸族）
赖氨酸
苏氨酸
糖酵解
甘油酸-3-磷酸
丝氨酸
半胱氨酸
甘氨酸
（丝氨酸族）
丙酮酸
丙氨酸
缬氨酸
亮氨酸
（丙酮酸族）
糖酵解
磷酸烯醇式丙酮酸 赤藓糖-4-磷酸
戊糖磷酸途径
苯丙氨酸
酪氨酸
（芳香族氨基酸）
色氨酸
戊糖磷酸途径 核糖-5-磷酸 组氨酸
无机氮和有机氮的相互代谢转化
无机界
某些微生物
同化作用 生物合成
N2 固氮作 用
NH3
氨基酸 核苷酸 叶绿素
反硝化作用
异化作用 分解代谢
NO3-
绝大多数植物及微 生物
生物合成 有机界
蛋白质 DNA、RNA 多糖 脂类
分解代谢
生物体利用3种反应途径把氨转化为有机化合物，这些有机物进一步合成氨基酸。
1、氨甲酰磷酸合成酶催化CO2（以HCO3-的形式）及ATP合成氨甲酰磷酸，通过尿素循环合成精氨酸。 2、谷氨酸脱氢酶催化-酮戊二酸还原、氨化，生成谷氨酸。 3、谷氨酰胺合成酶催化谷氨酸，转化为谷氨酰胺。
氨基酸方程式
氨基酸方程式氨基酸是生物体中必不可少的有机物质，它是由氮（N）、碳（C）、氧（O）以及一定数量的氢（H）合成而成。
它们构成了蛋白质、脂肪、糖类、核酸、激素等物质，是生物体的基本组成部分。
“氨基酸方程式”通常指的是氨基酸合成的反应方程式。
其实，氨基酸的合成过程涉及不同类型的反应，包括来自酶活性的转移胱嘧啶基化反应、2-羟基酰胺基化反应以及氨基酸互补性反应。
氨基酸方程式的基本结构是：（COOH）+（NH2）→（H2N）-（CH2）-（COOH）。
这是由一种特殊的氨基酸发展而来的。
氨基酸合成可分为三个基本步骤：第一步是将某种特定的氨基酸（起始氨基酸）与另一种不同的氨基酸或一种有机酸结合；第二步是释放一种叫做水的分子；第三步是将合成的新氨基酸从起始氨基酸中分离出来。
氨基酸合成的反应受氨基酸代谢的调节，影响着氨基酸的合成，而氨基酸代谢的调节反过来受PS四种因素的影响：光照、压力、温度和pH值；它们是构成“氨基酸方程式”的四个关键因素。
研究表明，通过增加一定比例的光照、压力和温度，可以促进氨基酸的合成；而当pH值降低时，则可以减少氨基酸的合成。
氨基酸在生物体中的合成过程，也被称为“氨基酸代谢”，它是细胞不断地以某种形式释放和吸收氨基酸的过程。
氨基酸的代谢可以分为五个步骤：氨基酸的摄取、氨基酸的运输、氨基酸的合成、氨基酸的交换和氨基酸的分解。
摄入的氨基酸被肠道细胞吸收，进入血液循环，被携带到身体各处；氨基酸的运输涉及细胞内和细胞外；氨基酸的合成是指细胞内利用氨基酸构成生物大分子的过程；氨基酸的交换涉及蛋白质的翻译作用和蛋白质的共振；氨基酸的分解是将蛋白质分解成氨基酸的过程。
氨基酸的合成是生物体体系中至关重要的一环，它不仅与生物体细胞的健康状态有关，而且涉及到细胞的免疫应答、基因表达以及多种活动，对细胞能够表达出不同遗传信息起着至关重要的作用。
许多研究表明，氨基酸合成可以调整细胞中多种信号转导通路，从而调节细胞活性，调控机体的新陈代谢，影响机体生长、发育以及免疫功能。
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氨基酸，核苷酸及相关分子的生物合成PART 1. 氨基酸及相关生物分子的合成➢氨代谢概述➢氮气通过固氮作用变成氨➢20种氨基酸的生物合成➢其他由氨基酸衍生的生物分子的合成氮循环➢氮可通过固氮酶复合物来固定✓固氮作用：在固氮生物中将氮气转化为氨•Cyanobacteria (蓝绿藻, photosynthetic)•rhizobia (根瘤菌, symbiont 共生生物)✓硝化作用：进入土壤的氨被氧化成为硝酸盐而获得能量的过程。
✓反硝化作用：细菌通过在厌氧条件下将硝酸盐转化为氮气来实现固定的氮和大气中的氮的平衡的过程。
✧固氮复合酶的关键成分是二固氮酶还原酶和二固氮酶。
固氮是通过一个具有高度还原状态的二固氮酶催化及摄取8个电子而实现的，其中6个电子用于还原氮气，2个电子用于产生1分子的氢气。
且要求还原酶水解ATP 用于还原二固氮酶。
固氮过程中ATP起着催化作用而不是发挥热动力学效应。
➢氨通过谷氨酸和谷氨酰胺渗入到生物分子中谷氨酸通过转氨作用为其他大多数氨基酸提供氨基，谷氨酰胺中的酰胺氮也是大多数生物合成中氨基的来源。
✓将氨根离子吸收进谷氨酸的最重要的两个途径：•首先是谷氨酸和氨离子在谷氨酰胺合成酶（glutamine synthetase）催化下合成谷氨酰胺的反应。
•在细菌和植物中，由谷氨酰胺经谷氨酸合酶（glutamate synthase）催化反应得到。
➢谷氨酰胺合成酶是氨代谢中一个主要的调控点•这种酶含有12个相同亚基，并且可以通过别构作用（allosterically）和共价修饰（covalent）进行修饰。
✓谷氨酰胺合成酶的别构调节•这酶受至少八种别构因子的累积性抑制，多数是谷氨酰胺代谢反应的产物。
✓谷氨酰胺合成酶的共价修饰•细菌中谷氨酰胺合成酶的Tyr残基能可逆的被腺苷酰化，这种共价修饰提高了别构抑制剂的敏感度。
•腺苷酰化酶对变构抑制剂更敏感。
•谷氨酰胺合成酶的AMP基团的添加和去除是被腺苷酰基转移酶（adenylyltransferase，AT）催化的。
•腺苷酰转移酶的活性可通过结合到一种称为P II 的调节蛋白质上而进行调节。
✓共价修饰的机制：•P II 是一种调节蛋白，它的活性是被P II 的一个Tyr残基的尿苷酰化共价修饰所调节的。
腺苷酰转移酶复合物（AT）与尿苷酰化的P II 结合可引起谷氨酰胺合成酶去腺苷化，激活谷氨酰胺合成酶活性，而AT与脱尿苷酰化的P II结合则可以引起谷氨酰胺合成酶的腺苷酰化，抑制谷氨酰胺合成酶活性。
•P II 的尿苷酰化和脱尿苷酰化都是由尿苷酰转移酶(uridylyltransferase)催化的。
➢氨基酸的合成✓几种反应在氨基酸和核苷酸的生物合成中担当重要角色，值得注意：•含有辅因子吡哆醛磷酸的酶催化的转氨反应和重排反应•利用四氢叶酸或S－腺苷甲硫氨酸为辅因子的一碳单位转移反应•谷氨酰胺中的酰胺氮的转氨基作用：转移谷氨酰胺的氨基的反应是由谷氨酰胺转酰胺酶催化的。
这种酶有两个结构域，其中一个结合谷氨酰胺，另一个结合作为氨基受体的第二个底物。
谷氨酰胺结合结构域中一个保守的半胱氨酸是公认的亲核基团，能够裂解谷氨酰胺的酰胺键并形成一个共价的谷氨酰－酶中间体。
在该反应中产生的氨停留在活性中心中，并与第二个底物反应产生氨基化产物。
✓所有的氨基酸都来源于糖酵解、三羧酸循环和戊糖磷酸途径的中间物。
•氨是通过戊糖和谷氨酰氨进入这些途径•将这些生物合成途径根据代谢前体分为六类，有：－酮戊二酸，3－磷酸甘油酸，草酰乙酸，丙酮酸，磷酸烯醇丙酮酸和4－磷酸赤藓糖，5－磷酸核糖•10种非必需氨基酸有：丙，，半胱，甘，脯，丝，络，天冬氨酸，天冬酰胺，谷氨酸，谷氨酰胺•10种必需氨基酸：精，组，异亮，亮，甲硫，赖，缬，苯丙，色，苏➢氨基酸生物合成受别构调节•协同抑制：一种酶受到两种或以上调节物的抑制，这些调节物的总体效应不是简单加和。
•连锁调节：酶的多样性避免由于了一种终产物关闭代谢途径的关键步骤而导致同一途径中某个必需的中间产物不能合成。
➢由氨基酸衍生的生物分子•氨基酸是很多特殊的生物分子的前体。
✓甘氨酸是卟啉的前体•哺乳动物中的血红素中的卟啉环由4个单吡咯衍生物－胆色素原(8个甘氨酸和8个琥珀酰辅酶A)合成。
•卟啉生物合成的遗传缺陷导致卟啉中间物积累而引起的多种疾病统称为卟啉症。
✓血红素降解生成胆色素•从死亡的脾脏红细胞中释放出来的血红蛋白的铁卟啉降解可得到铁离子和一种开环的四吡咯衍生物胆红素。
•肝功能损伤或胆汁分泌受阻会引起胆红素渗进血液中导致皮肤和眼球发黄，这种病症称为黄疸。
✓肌酸和谷胱甘肽的合成需要氨基酸•肌酸(creatine)肌酸和磷酸肌酸是能量储存、利用的重要化合物，“能量缓冲器”肌酸以甘氨酸为骨架，由精氨酸提供脒基，S-腺苷甲硫氨酸供甲基而合成肝是合成肌酸的主要器官在肌酸激酶（CPK）催化下，肌酸转变成磷酸肌酸肌酸和磷酸肌酸代谢终产物是肌酸酐。
•谷胱甘肽（GSH）通常以高浓度存在于植物，动物和一些细菌中，可被认为是一种氧化还原缓冲剂。
GSH的氧化还原功能也可用于消除正常生长过程和无氧代谢下产生的有毒过氧化物。
GSH来源于甘氨酸，谷氨酸和半胱氨酸。
这个三肽是在特殊的酶（不是核糖体）的催化下合成的谷胱甘肽可能有助于维持蛋白质的巯基处于还原态和血红素处于亚铁状态。
反应由谷胱甘肽过氧化物酶（glutathione peroxidase）催化，该酶含有一个酶活性必需的与硒原子共价连接的硒代半胱氨酸（selenocysteine）✓D型氨基酸主要存在于细菌中D型氨基酸在细菌细胞壁和肽类抗生素结构中具有特殊功能。
D型氨基酸是在以吡哆醛磷酸为辅酶的氨基酸消旋酶（racemases）作用下由L型氨基酸异构化生成的。
氨基酸的消旋作用（racemization）对细菌代谢尤为重要，因此象丙氨酸消旋酶之类的酶分子是药物分子的重要靶点。
➢氨基酸经脱羧（decarboxylation）生成生物胺•一些重要的神经递质，如5－羟色胺，γ–羟基丁酸（GABA），去甲肾上腺素，肾上腺素等，都是由氨基酸的脱羧反应得到的。
✓脱羧反应•在氨基酸脱羧酶的催化，体内部分氨基酸可进行脱羧基作用生成相应的胺。
•催化酶：氨基酶脱羧酶（辅酶为磷酸吡哆醛，PLP）•意义：生成的胺类物质常具有重要的生理功用或药理作用*胺氧化酶能将胺类物质氧化成醛类或酸类物质，从而避免胺类在体内蓄积。
✓重要的神经递质•γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)：抑制性神经递质，临床上可用Vit B6治疗妊娠呕吐和小儿搐搦.GABAh 合成不足会导致羊角风的发作。
•组胺（Histamine）：是一种很有效的血管舒张剂，也可刺激胃酸分泌。
•5-羟色胺（5-hydroxytryptamine, 5-HT) ：脑内抑制性神经递质，外周组织收缩血管•牛磺酸(taurine)：胆汁酸的组成成分•用于DNA组装的多胺来源于甲硫氨酸和鸟氨酸。
通过抑制鸟氨酸脱羧酶可抑制非洲睡眠症。
➢精氨酸是NO的前体。
NO的N来自精氨酸的胍基。
NO的合成是以精氨酸为底物的NADPH依赖型反应，其合成受NO合酶与钙调蛋白的相互作用激发。
➢小结1．大气中的氮气在某些特定组织中被还原成氨。
2．氨通过谷氨酸和谷氨酰胺渗入到生物分子中3．谷氨酰胺转酰胺酶催化转移酰胺基到许多受体分子中。
4．氨基酸大部分来源于糖酵解、三羧酸循环和戊糖磷酸途径的中间物。
5．很多其他的生物分子（包括血红素，肌酸，谷胱苷肽，植物生长激素，神经传递素，多胺和一氧化氮等）都来自于氨基酸。
PART 2. 核苷酸的生物合成和降解1.嘌呤核苷酸的从头合成2.嘧啶核苷酸的从头合成3.核苷单磷酸转变为核苷三磷酸4.核糖核苷酸是脱氧核糖核苷酸的前体5.嘌呤和嘧啶的降解6.嘌呤和嘧啶的补救合成7．许多化疗药物以核苷酸生物合成过程中的酶作为靶标➢总观•体内合成核苷酸有两种途径：从头合成途径（De novo synthesis）：从头合成途径的核苷酸合成起始于其代谢前体－氨基酸，核糖－5－磷酸，二氧化碳和氨。
补救途径（Salvage pathways）：再次循环利用核酸分解释放的游离碱基和核苷。
•游离碱基如鸟嘌呤，腺嘌呤，胞嘧啶，胸腺嘧啶和尿嘧啶等不是合成的中间物，即并不是如想象中的那样在碱基合成后再与核糖作用。
•嘌呤环的结构都是在与核糖体（PRPP）结合的条件下每步渗入一个或少数几个原子形成的。
•嘧啶环的结构是先合成乳清酸（orotate），与核糖磷酸结合后再转化为常见的嘧啶核苷酸，进而合成核酸。
•脱氧核苷酸是通过还原核苷酸来合成的。
•嘌呤核苷酸从头合成途径起始于PRPP。
•PRPP是由PRPP合成酶催化核糖－5－磷酸的反应合成。
➢核苷酸的生物合成✓嘌呤核苷酸的从头合成嘌呤环的原子来自甲酸，二氧化碳，甘氨酸，天冬氨酸和谷氨酰胺。
•在真核细胞中，第1，3，5步反应由一种多功能蛋白催化。
在细菌中，这些功能分别由不同的蛋白质执行，在其细胞中也可能存在庞大的非共价复合物。
•IMP是合成嘌呤核苷酸的第一个中间产物。
•催化合成次黄嘌呤核苷酸（IMP）的酶在细胞中是以大的多酶复合物的形式存在的。
•IMP转化成AMP需要从一个来自天冬氨酸的氨基和GTP，转化为GMP需要从一个来自谷氨酰胺的氨基和ATP。
➢嘌呤核苷酸的生物合成受反馈抑制调节三个主要的反馈抑制协同调节着整个嘌呤核苷酸合成的从头合成途径：•第一个反馈抑制调节发生在嘌呤合成途径中所独有的第一步－转移氨基到PRPP形成5－磷酸核糖胺。
此酶受到终产物IMP,AMP,和GMP的反馈调节。
•第二个反馈抑制发生在较晚的阶段，GMP在细胞中的积累会抑制由IMP合成XMP的IMP脱氢酶，而不影响AMP 的形成。
同样，AMP的累积会抑制合成腺苷琥珀酸的腺苷琥珀酸合酶，而不影响GMP的合成。
•第三个机制是在IMP转化成AMP是需要GTP的参与，而ATP也是从IMP向GMP转化所必需的，这种相互调节使二者的合成达到平衡。
✓嘧啶核苷酸来源于天冬氨酸，PRPP和氨甲酰磷酸嘧啶核苷酸是先形成六元嘧啶环再与核糖－5－磷酸结合。
嘧啶环（pyrimidine nucleotide）的从头合成嘧啶环的原子来自天冬氨酸，谷氨酰胺，碳酸氢根和PRPP。
•在真核生物中，合成路线的前三中酶－胺甲酰磷酸合成酶II，天冬氨酸转氨甲酰酶和二氢乳氢酸酶－位于同一个三功能蛋白上，这个蛋白别名CAD。
➢嘧啶核苷酸生物合成受反馈抑制调节•天冬氨酸转氨甲酰酶（ATCase）受嘧啶核苷酸合成途径的终产物CTP的反馈抑制。
•天冬氨酸转氨甲酰酶由6个催化亚基和6个调节亚基组成。
催化亚基结合底物分子，别构亚基结合别构抑制剂CTP。
•当CTP没结合在调节亚基时，酶具有最大活性，当CTP逐渐积累并结合于调节亚基时，该酶便发生构象变化。