氨的同化及氨基酸的生物合成

氨基酸的生物化学特性和生物合成途径氨基酸是构成蛋白质的基本单位，对生命体起着至关重要的作用。

它不仅可以作为代谢产物参与生物化学反应，还可以作为合成其他生化物质的前体。

本文将介绍氨基酸的生物化学特性以及生物合成途径。

一、氨基酸的生物化学特性1. 化学结构：氨基酸一般由一个氨基(-NH2)、一个羧基(-COOH)和一个侧链基团组成。

侧链基团的不同决定了氨基酸的特性和功能。

2. 光学活性：除了丙氨酸外，其他氨基酸都存在手性中心，存在两种光学异构体，即L-和D-型。

在自然界中，生物体主要合成和利用L-型氨基酸。

3. 酸碱特性：由于存在氨基和羧基，氨基酸显示酸碱特性。

在中性pH条件下，氨基酸呈现出等电点（pI），即其电荷净值为0。

4. 缓冲作用：由于氨基酸具有酸碱特性，它们可以在生物体内起到缓冲作用，维持体内pH的稳定。

5. 水溶性：氨基酸具有不同的水溶性，与侧链基团的性质有关。

极性侧链的氨基酸溶解度较高，非极性氨基酸溶解度较低。

二、氨基酸的生物合成途径氨基酸的生物合成途径主要包括脱氨酶途径、反应序列途径和转氨基酸途径。

1. 脱氨酶途径：脱氨酶途径是氨基酸合成的主要途径，通过脱氨酶酶的作用，从酮酸骨架上去除氨基团，形成氨基酸。

例如，谷氨酸脱氨酶催化谷氨酸转化为α-酮戊二酸和游离氨。

2. 反应序列途径：反应序列途径是通过多个酶催化氨基酸的合成，其中每个酶只催化整个反应序列中的一步。

例如，鸟氨酸的生物合成途径就包括丝氨酸合成酶、半胱氨酸合成酶等多个酶的催化。

3. 转氨基酸途径：转氨基酸途径是通过转氨酶的作用，在不同的氨基酸之间进行转化。

例如，天冬酰-丙酰谷氨酸转氨酶催化谷氨酸和苹果酸转化为天冬氨酸和α-酮戊二酸。

除了通过合成途径合成氨基酸，细菌和植物还可以通过自养合成氨基酸，这些生物体内拥有完整的氨基酸生物合成途径。

综上所述，氨基酸具有多种生物化学特性，其生物合成途径丰富多样。

了解氨基酸的特性和合成途径，对于进一步理解蛋白质合成和生物代谢过程具有重要意义。

一、概述20种基本氨基酸的生物合成途径已基本阐明，其中人类不能合成的10种氨基酸，即苯丙氨酸、甲硫氨酸、苏氨酸、色氨酸、赖氨酸、精氨酸、组氨酸、缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸称为必须氨基酸。

氨基酸的合成途径主要有以下5类：1. 谷氨酸类型，由a-酮戊二酸衍生而来，有谷氨酸、谷氨酰胺、脯氨酸和精氨酸，蕈类和眼虫还可合成赖氨酸。

2. 天冬氨酸类型，由草酰乙酸合成，包括天冬氨酸、天冬酰胺、甲硫氨酸、苏氨酸和异亮氨酸，细菌和植物还合成赖氨酸。

3. 丙酮酸衍生类型，包括丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸，为异亮氨酸和赖氨酸提供部分碳原子。

4. 丝氨酸类型，由3-磷酸甘油酸合成，包括丝氨酸、甘氨酸和半胱氨酸。

5. 其他，包括苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸和组氨酸。

二、脂肪族氨基酸的合成（一）谷氨酸类型1. 谷氨酸：由a-酮戊二酸与氨经谷氨酸脱氢酶催化合成，消耗NADPH，而脱氨时则生成NADH。

2. 谷氨酰胺：谷氨酰胺合成酶可催化谷氨酸与氨形成谷氨酰胺，消耗一个ATP，是氨合成含氮有机物的主要方式。

此酶受8种含氮物质反馈抑制，如丙氨酸、甘氨酸等，因为其氨基来自谷氨酰胺。

谷氨酰胺可在谷氨酸合成酶催化下与a-酮戊二酸形成2个谷氨酸，这也是合成谷氨酸的途径，比较耗费能量，但谷氨酰胺合成酶Km小，可在较低的氨浓度下反应，所以常用。

3. 脯氨酸：谷氨酸先还原成谷氨酸g-半醛，自发环化，再还原生成脯氨酸。

可看作分解的逆转，但酶不同，如生成半醛时需ATP活化。

4. 精氨酸：谷氨酸先N-乙酰化，在还原成半醛，以防止环化。

半醛转氨后将乙酰基转给另一个谷氨酸，生成鸟氨酸，然后与尿素循环相同，生成精氨酸。

5. 赖氨酸：蕈类和眼虫以a-酮戊二酸合成赖氨酸，先与乙酰辅酶A缩合成高柠檬酸，异构、脱氢、脱羧生成a-酮己二酸，转氨，末端羧基还原成半醛，经酵母氨酸转氨生成赖氨酸。

（二）天冬氨酸类型1. 天冬氨酸：由谷草转氨酶催化合成。

2. 天冬酰胺：由天冬酰胺合成酶催化，谷氨酰胺提供氨基，消耗一个ATP 的两个高能键。

生物化学考试大纲
一、《生物化学》课程说明
生物化学亦即生命的化学，是从分子水平上研究生命现象化学本质的一门科学，是生命科学的核心课程。

通过本课程的学习，使学生掌握现代生物化学及分子生物学的基本理论，基础知识、基本技能，为进一步学习植物生理学，植物病理学，遗传与育种，微生物学等课程打好基础，并能运用生物化学及分子生物学的理论和技术指导专业实践。

二、《生物化学》考试大纲
（一）绪论
1、生物化学的概念，研究对象和主要内容。

2、生物化学发展简史。

3、生物化学与其他学科的关系。

4、生物化学的应用与发展前景。

基本论点：
1、生物化学是生命的化学。

2、工农业生产推动了生物化学的发展。

3、生物化学是生命科学的领头科学。

（二）蛋白质
1、蛋白质的生物学意义和化学组成。

2、氨基酸。

3、肽。

4、蛋白质的分子结构。

5、蛋白质分子结构与功能的关系。

6、蛋白质的重要性质。

7、蛋白质的分类。

基本论点：
1、蛋白质是由氨基酸构成的。

2、氨基酸具有解离特性、两性性质和特殊的物理化学性质。

3、蛋白质的结构具有层次性。

4、蛋白质的初级结构决定高级结构。

5、蛋白质的结构决定功能。

6、蛋白质具有两性解离、胶体、变性和沉淀的特性。

（三）酶
1、概述。

2、酶的化学本质。

3、酶的分类及命名。

4、酶的专一性。

5、酶的作用机理。

1。

氨基酸的生物合成[整理版]第九章氨基酸的生物合成第一节氮循环氮是组成生物体的重要元素。

自然界中的不同氮化物相互转化形成氮循环。

生物界的氮代谢是自然界氮循环的主要因素。

第一步:固氮作用，将氮气还原为氨。

可工业固氮和生物固氮完成，自然界中由固氮生物固氮酶完成的分子氮向氨的转化约占总固氮的三分之二，由工业合成氨或其他途径合成的氨只有三分之一。

第二步:硝化作用，将氨转化为硝酸盐。

在土壤中含量丰富的硝化细菌进行着氧化氨形成硝酸盐的过程，因此土壤中几乎所有氨都转化成了硝酸盐。

第三步:成氨作用，将硝态氮转化为氨态氮。

植物体所需要的氮除了来自生物固氮外，绝大部分还是来自土壤中的氮，它们通过根系进入植物细胞。

然而硝态氮并不能直接被植物体利用来合成各种氨基酸和其他有机氮化物，必须先转变成为氨态氮。

第四步:同化作用，氨经谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合成酶同化为谷氨酸。

这些有机氮化合物可随食物或饲料进入动物体内，转变为动物体的含氮化合物。

第五步:分解作用，各种动植物遗体及排泄物中的有机氮经微生物分解作用，形成无机氮。

这样，在生物界，总有机氮和总无机氮形成了一个平衡。

第二节固氮作用1、大气固氮:闪电和紫外辐射固定氮约占总固氮量的15%。

2、工业固氮:氮气中的氮氮三键十分稳定，1910年提出的作用条件在工业氮肥生产中一直沿用至今。

500?高温和30MPa条件下，用铁做催化剂使氢气还原氮气成氨。

约占总固氮量的25%。

3、生物固氮:是微生物、藻类和与高等植物共生的微生物通过自身的固氮酶复合物把分子变成氨的过程。

自然界通过生物固氮的量可达每年100亿公斤。

约占地球上的固氮量的60%。

固氮生物的类型有自生固氮微生物和共生固氮微生物。

前者如鱼腥藻、念球藻，利用光能还原氮气，好气性固氮菌利用化学能固氮;后者如与豆科植物共生固氮的根瘤菌，其专一性强，不同的菌株只能感染一定的植物，形成共生的根瘤。

在根瘤中植物为固氮菌提供碳源，而细菌利用植物提供的能源固氮，为植物提供氮源，形成一个很好的互利共生体系。

氨基酸的生物合成整理版氨基酸的生物合成[整理版]第九章氨基酸的生物合成第一节氮循环氮是组成生物体的重要元素。

自然界中的不同氮化物相互转化形成氮循环。

生物界的氮代谢是自然界氮循环的主要因素。

第一步:固氮作用，将氮气还原为氨。

可工业固氮和生物固氮完成，自然界中由固氮生物固氮酶完成的分子氮向氨的转化约占总固氮的三分之二，由工业合成氨或其他途径合成的氨只有三分之一。

第二步:硝化作用，将氨转化为硝酸盐。

在土壤中含量丰富的硝化细菌进行着氧化氨形成硝酸盐的过程，因此土壤中几乎所有氨都转化成了硝酸盐。

第三步:成氨作用，将硝态氮转化为氨态氮。

植物体所需要的氮除了来自生物固氮外，绝大部分还是来自土壤中的氮，它们通过根系进入植物细胞。

然而硝态氮并不能直接被植物体利用来合成各种氨基酸和其他有机氮化物，必须先转变成为氨态氮。

第四步:同化作用，氨经谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合成酶同化为谷氨酸。

这些有机氮化合物可随食物或饲料进入动物体内，转变为动物体的含氮化合物。

第五步:分解作用，各种动植物遗体及排泄物中的有机氮经微生物分解作用，形成无机氮。

这样，在生物界，总有机氮和总无机氮形成了一个平衡。

第二节固氮作用1、大气固氮:闪电和紫外辐射固定氮约占总固氮量的15%。

2、工业固氮:氮气中的氮氮三键十分稳定，1910年提出的作用条件在工业氮肥生产中一直沿用至今。

500?高温和30MPa条件下，用铁做催化剂使氢气还原氮气成氨。

约占总固氮量的25%。

3、生物固氮:是微生物、藻类和与高等植物共生的微生物通过自身的固氮酶复合物把分子变成氨的过程。

自然界通过生物固氮的量可达每年100亿公斤。

约占地球上的固氮量的60%。

固氮生物的类型有自生固氮微生物和共生固氮微生物。

前者如鱼腥藻、念球藻，利用光能还原氮气，好气性固氮菌利用化学能固氮;后者如与豆科植物共生固氮的根瘤菌，其专一性强，不同的菌株只能感染一定的植物，形成共生的根瘤。

在根瘤中植物为固氮菌提供碳源，而细菌利用植物提供的能源固氮，为植物提供氮源，形成一个很好的互利共生体系。

简答生物体内三种氨的同化方式。

三种氨的同化方式分别如下：
1）磷酸化反应：磷酸化反应是氨由非氨基态水解失去水转变为氨基态
的一种反应，它是生物体调节氨代谢的主要方式，是大多数氨脱水合
成反应所必须经过的步骤。

2）硝基化反应：硝基化反应是氮氧化物在生物体内发生氨的一种反应，通过这种反应，细胞利用氮氧化物进行氨代谢，将氨由硝基态转化为
氨基态，其主要代谢产物包括乙酰谷氨酸，和谷氨酸硝酸盐等。

3）缩聚反应：缩聚反应是氨脱水合成过程的一种重要反应，这种反应
可以将两个氨基态氨聚合成一个氨基态。

在生物体内，一般利用NADPH和NADH酶缩聚三氧化硫铵质合成游离氨，在氨脱水合成相
关反应及乳酸合成中有重要成当重。

氨的同化方式氨（NH3）是一种重要的植物营养物质，但它也是一种污染物，如果植物不能有效的利用氨，会对环境造成一定的污染，因此，了解氨的同化方式对植物的生长发育是非常重要的。

一、氨的同化方式1.运输氨能通过植物根部被吸收，而后输送到叶片和枝叶，氨的输送依赖于蛋白质，因此，氨的运输是由蛋白质负责的，蛋白质的表达能够激活氨的转运，从而将氨输送到植物的各个部位。

2.过氧化氨过氧化是氨同化的主要过程，即氨通过过氧化反应转化为氨基酸，同时产生氧、氢和电子，这种反应发生在细胞质中，而不是在细胞核中。

3.的分解氨也可以被分解为铵离子，铵离子有助于植物细胞质和细胞核中的生物反应，从而促进植物的生长发育。

二、氨在植物生长发育中的作用1. 促进植物细胞分裂，促进植物生长氨是细胞分裂所需的重要物质，它可以刺激植物细胞的分裂和生长，同时可以改善植物营养的状况，从而促进植物的生长发育。

2. 促进叶绿素的合成氨能够提高叶绿素的合成，从而促进植物的绿色发育，叶绿素不仅可以作为植物的颜色，同时也可以参与光合作用，为植物提供能量。

3. 促进植物体内氮的代谢氨可以提高植物体内氮的代谢水平，同时也可以防止植物体内氮素的流失，从而有利于植物体内氮的利用率。

三、氨在植物生长发育中的影响因素1.的有效摄入量氨的摄入量是氨的同化过程的关键，如果植物摄入的氨量过低，会影响植物的生长发育，因此应控制氨的有效摄入量，以保证植物的健康发育。

2.的离子形式氨在植物体内可以以四种不同的离子形式存在，包括氨、铵、氮氧化物和阴离子，其中氨是植物体内氮的重要物质，且氮氧化物可以被铵离子转化为氨，因此控制氨的离子形式也是重要的。

3.的植物毒性如果植物摄入过量的氨，会引起植物的毒性反应，导致植物的生长发育受到影响，因此，应控制氨的摄入量，避免植物毒性的发生。

总之，氨是植物生长发育的重要物质，研究其同化方式及作用，对于促进植物生长发育是非常有必要的。

通过控制氨的摄入量和离子形式，尽可能减少氨的植物毒性，从而为植物提供充足的氨，促进植物的健康生长发育。

氨的同化作用氨是一种重要的有机物质，在许多生物过程中发挥着重要的作用。

氨是生物体中最重要的氮肥，在农业生产中有着重要的地位。

氨具有较强的同化作用，即氨可以以不同的形式混合在一起，以满足生物对氨的需要。

氨的同化作用的原理很简单，即氨可与氧，氯，硫，碳氢化物等化学物质发生反应，形成稳定的化合物，来满足氨的需要。

如氨可与氧构成氨气，或与氯构成氯氨等。

同时，氨也可与混合物中的水分子，碳酸钠，氨基酸等发生反应，形成含氮化合物，如氨酸，氨基酸等，以满足其生物需要。

氨的同化作用在许多生物领域都有重要的作用。

先，氨的同化作用可以增强植物的发育和生长，促进植物的营养吸收及生长发育。

其次，氨的同化作用也可以帮助植物抵抗病菌和病害，抑制病菌的生长，抵抗病菌对植物的侵害。

此外，氨还可以参与植物合成维生素和激素以及其他有机化合物的合成，这些化合物对植物的生长发育具有重要的作用。

另外，氨的同化作用也可以帮助动物获得营养，比如动物摄取氨气可以同化氨气转化成有机氨基酸，这些氨基酸是动物体内的重要营养物质，可以满足动物对氨的需求，对动物的生长发育也具有重要的作用。

此外，氨的同化作用也可以帮助微生物合成氨基酸，减少微生物对氮肥的需求，从而改善土壤的生态系统。

此外，氨的同化作用还可以帮助改善水体的水质，减少水中污染物的含量，并增加水质，从而促进水的生态系统的发展。

综上所述，氨的同化作用对生物及其生态系统具有重要的作用。

氨的同化作用能够帮助植物和动物获得营养，抑制病菌，促进生物体内有机化合物的合成，从而改善植物和动物的生长发育，并帮助改善土壤和水体的生态系统。

因此，应加强对氨的同化机制的研究和深入实践，为植物和动物的生长发育提供更多的营养和环境保护。

氨的同化作用
氨的同化作用是有机物质的简单消化，这一过程在植物叶绿体和
蓝藻酸性碱性和丝状菌中发生。

氨被同化成氨基酸，其中提供氨在有
机合成中的能量。

氨是维生素的来源，对它们的形成起着重要的作用。

在植物，叶绿体的光合作用过程中，部分的CO2被由氨同。

氨受
到植物叶绿体的光合四氧化三氮、色氨酸氧化酶等酶的催化作用，碳
加氨的反应发生在植物的叶绿体中，形成氨基酸和碳酸酐。

碳酸酐又
可被蓝藻进行消化，氨离子又被蓝藻酸性碱性和丝状菌进行同化。

在氨被同化前，在叶绿体和蓝藻中，要进行アルラミン化反应，
氨由其他氮基或硫基化合物释放出来。

在叶绿体内，氨分解得到总的
氮份，并有助于细胞的生长和发育。

在蓝藻中，氨的同化作用依靠碱性及嗜酸性丝状菌的协助，它们
有特殊的酶，可以对氨做出反应，而不会在空气中进行氨化反应。

这样，氨就可以被产生立即生易溶碳酸盐和脱水产氨基酸，增加碳水化
合物。

可以总结，氨同化作用是植物和蓝藻等有机物质简单消化的重要
过程，参与氮肥的生产，为生物体提供能量和维生素，有助于植物细
胞的生长和发育，同时增加了碳水化合物的质量。

它对生物体的能量
和物质的生成和合成起着重要的作用。