鸟氨酸生物合成过程及其调控方式-PPT精品文档.pptx

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1、鸟氨酸生物合成过程及其调控方式班级：生工1202学号：1202140214姓名：李晓雯什么是鸟氨酸？L-鸟氨酸结构式鸟氨酸，分子式：H2NCH2CH2CH2CH(NH2)COOH，是一种碱性氨基酸。不属于组成蛋白质的20种氨基酸。作为尿素循环的一部分与尿素生成相关，氨基甲酰磷酸与鸟氨酸化合生成瓜氨酸和磷酸，瓜氨酸再转化为精氨酸，精氨酸再裂解为尿素和鸟氨酸，其在代谢上具有重要的作用。在生物体内与精氨酸、谷氨酸、脯氨酸能相互转变，可与α-酮酸、乙醛酸进行氨基转移，在鸟氨酸脱羟酶作用下脱羧而生成丁二胺，丁二胺能进一步合成至多胺。别名：L-鸟氨酸两种途径大肠杆菌及

2、枯草杆菌的鸟氨酸生物合成途径谷氨酸棒杆菌鸟氨酸生物合成途径大肠杆菌及枯草杆菌的鸟氨酸生物合成途径及调节机制①N-乙酰谷氨酸合成酶②N-乙酰谷氨酸激酶③N-乙酰谷氨酸-γ-半醛脱氢酶④N-乙酰鸟氨酸转氨酶⑤N-乙酰鸟氨酸酶⑥鸟氨酸氨甲酰基转移酶⑦精氨琥珀酸合成酶⑧精氨琥珀酸酶谷氨酸棒杆菌鸟氨酸生物合成途径N-乙酰谷氨酸合成酶;N-乙酰谷氨酸激酶;N-乙酰谷氨酸半醛脱氢酶;N-乙酰鸟氨酸转氨酶;N-乙酰谷氨酸-乙酰鸟氨酸乙酰基转移酶;N-鸟氨酸氨甲酰基转移酶;N-精氨琥珀酸合成酶;N-精氨琥珀酸裂解酶。两种途径的区别两种途径由谷氨酸合成N-乙酰谷氨酸,由N-乙

3、酰鸟氨酸生成鸟氨酸过程中：大肠杆菌合成途径是由酰基转移酶N-乙酰谷氨酸合成酶、N-乙酰鸟氨酸酶分别催化。谷氨酸棒杆菌合成途径由N-乙酰鸟氨酸生成鸟氨酸却是由N-乙酰谷氨酸-乙酰鸟氨酸乙酰基转移酶的共轭反应所催化。鸟氨酸的调控鸟氨酸是精氨酸生物合成的中间体代谢产物用谷氨酸棒状菌的L-瓜氨酸或精氨酸营养缺陷型突变株可以生产鸟氨酸。限制精氨酸的供应：关键酶：N-乙酰谷氨酸激酶，此酶受L-精氨酸的显著抑制，因此需要仔细控制精氨酸浓度在较低水平来使鸟氨酸高产。采用连续补入精氨酸的方法。发酵温度：25℃~40℃，不同微生物的最佳发酵温度不同，一般为37℃。通气量：摇瓶

4、试验可根据装液量或封口纱布的层数来估计通气量，不同菌种需要设计单因素试验确定装液量。发酵pH：发酵pH既要有利于菌体的生长，还要有利于鸟氨酸的积累。一般为pH6~pH9。发酵过程中pH不断降低，故需添加尿素或氨水调节发酵液的pH。不同菌种需设计单因素试验确定最适pH。接种量:一般接种量为发酵液的5%。30mL发酵液中可接斜面种子1环。不同菌种需设计单因素试验确定最佳接种量。发酵时间:发酵时间一般为1d～7d。不同菌种需设计单因素试验确定最佳发酵时间。精氨酸的添加量：鸟氨酸的生产菌一般为精氨酸缺陷型，不能合成精氨酸，只有加入适量精氨酸才能使菌体生长、使鸟氨酸

5、的合成连续进行。不同菌种需设计单因素试验确定精氨酸的最佳添加量。瓜氨酸、精氨酸、鸟氨酸瓜氨酸精氨酸鸟氨酸鸟氨酸循环又叫尿素循环或Krebs-Henseleit循环部位：肝细胞的线粒体和胞液尿素合成的鸟氨酸循环学说实验步骤：①将大鼠的肝切片置于有氧条件下与铵盐混合，保温数小时后，铵盐含量减少，同时出现尿素。②若加入少量精氨酸、鸟氨酸或瓜氨酸，则尿素生成和产量都有所增加。实验推论：①从三种氨基酸的结构分析，鸟氨酸可能是瓜氨酸的前体，而瓜氨酸又是精氨酸的前体。②早有实验证明，肝脏中含有精氨酸酶，能催化精氨酸水解成鸟氨酸和尿素。③尿素生成量与铵盐减少量相当，三种氨

6、基酸无量的明显变化，只是起催化作用。实验结果：提出鸟氨酸循环合成尿素的学说，即尿素循环。鸟氨酸循环的详细步骤氨基甲酰磷酸的合成瓜氨酸的合成精氨酸代琥珀酸的生成精氨酸的生成尿素的生成氨基甲酰磷酸的合成在镁离子，ATP及N-乙酰谷氨酸（AGA）存在下，氨与CO2可在氨基甲酰磷酸合成酶I（CPS-I）的催化下，合成氨基甲酰磷酸。此反应不可逆，消耗2分子ATP，并需AGA作为CPS-I的变构激活剂。这步反应在肝线粒体内进行。瓜氨酸的合成在肝线粒体中还存在鸟氨酸氨基甲酰转移酶（OCT）能催化氨基甲酰磷酸与鸟氨酸缩合成瓜氨酸，此反应也不可逆。精氨酸代琥珀酸的生成瓜氨酸

7、在线粒体合成以后，即被转移到胞液，在胞液中的精氨酸代琥珀酸合成酶的催化下，与天冬氨酸反应生成精氨酸代琥珀酸，此反应也需要ATP供能。精氨酸的生成在精氨酸代琥珀酸裂解酶的催化下，精氨酸代琥珀酸裂解成精氨酸和延胡索酸。尿素的生成精氨酸在精氨酸酶的催化下水解成尿素及鸟氨酸，鸟氨酸可通过线粒体内膜上载体的转运在进入线粒体，参与新一轮循环。总反应式尿素生物合成过程线粒体胞液尿素合成的调节CPS-I的调节：AGA是CPS-I的变构激活剂，它是谷氨酸和乙酰辅酶A经AGA合成酶催化而生成。精氨酸是AGA合成酶的激活剂。因此，临床上用精氨酸治疗高血氨症病人，以促进尿素的合成

8、。精氨酸代琥珀酸合成酶的调节：尿素合成酶系中共有5种酶，各种酶的活