掌握氨基酸的生物合成。

一、生物固氮

二、硝酸还原作用

（一）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：

硝酸还原酶是一种诱导酶，受其底物 NO^3-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。

（二）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。

三、氨的同化

四、氨基酸的生物合成

（一）转氨作用

在氨基酸合成反应中，转氨作用是氨基酸合成的主要方式。它是在转氨酶的作用下，由一种氨基酸把它分子上的氨基转移到其他α-酮酸上，以形成另一种氨基酸的过程。 转氨酶需要磷酸吡哆醛作为辅酶。除苏氨酸和赖氨酸外，其它氨基酸的氨基都可通过转氨作用得到。在细胞内，转氨酶分布在细胞质、叶绿体、线粒体和微粒体中。叶绿体在进行光合作用时，在转氨酶的作用下，便可生成各种氨基酸。

（二）各种氨基酸的合成

在上述转氨反应中需要α- 酮酸作为氨基酸碳架，这些碳架来源于糖酵解、三羧酸循环、乙醇酸途径和磷酸戊糖途径等。根据氨基酸合成碳架来源不同，可将氨基酸分为 6族。在每一族内，几种氨基酸有共同的碳架来源，在此概括介绍它们碳架的来源和在合成过程中的相互关系。

1．丙氨酸族

丙氨酸族包括丙氨酸、缬氨酸和亮氨酸。它们的共同碳架来源是糖酵解产物丙酮酸。丙酮酸经转氨、缩合等作用生成氨基酸。上述三种氨基酸的合成关系如下：

2．丝氨酸族

    丝氨酸族氨基酸包括丝氨酸、甘氨酸和半胱氨酸。丝氨酸是由糖酵解中间产物 3-磷酸甘油酸合成的。3-磷酸甘油酸首先被氧化成 3-磷酸羟基丙酮酸，然后经转氨作用生成 3-磷酸丝氨酸，水解后产生丝氨酸。丝氨酸族氨基酸合成关系如下：

3．天冬氨酸族

  这一族包括天冬氨酸、天冬酰胺、甲硫氨酸、苏氨酸、赖氨酸和异亮氨酸。它们的共同碳架是三羧酸循环中的草酰乙酸，草酰乙酸经转氨反应就可生成天冬氨酸，然后天冬氨酸再经天冬酰胺合成酶催化即可生成天冬酰胺。天冬氨酸族氨基酸合成关系如下：

4．谷氨酸族

这一族包括谷氨酸、谷氨酰胺、脯氨酸和精氨酸。它们的共同碳架是三羧酸循环的中间产物α- 酮戊二酸，它可直接生成谷氨酸并进一步生成谷氨酰胺。谷氨酸还可作为前体物质生成脯氨酸。谷氨酸先被还原为谷氨酰半醛，这反应要求 ATP、NAD(P)H 和 Mg²⁺参加，谷氨酰半醛的γ―酰基和α- 氨基自发可逆地形成环式△′-二氢吡咯-5-羧酸，后者被还原为脯氨酸。谷氨酸族几种氨基酸合成过程关系如下：

5．芳香族氨基酸

这一族包括苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸，它们的碳架来自于糖酵解的中间产物磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）和磷酸戊糖途径中的 4-磷酸赤藓糖。芳香族氨基酸合成关系如下：

6．组氨酸

组氨酸的合成过程较复杂，它是由 ATP、磷酸核糖焦磷酸（PRPP）、谷氨酸和谷氨酰胺合成的。组氨酸分子中各原子来源如下：

以上扼要介绍了各种氨基酸的合成过程，它们的碳架主要来自于糖氧化分解产的中间代谢物，经转氨作用形成相应的氨基酸。各种氨基酸的合成途径及其相互关系见图 8-9。 

                    图 8-9   各种氨基酸合成途径及其相互关系

组氨酸缺乏症与组氨酸血症

组氨酸由德国科学家埃布瑞契·克塞尔首次分离出来，由于婴儿体内自身无法合成组氨酸，因此组氨酸是生长发育快速的婴、幼儿期必需的氨基酸。组氨酸缺乏症状为：语言障碍、1/3智能低下、少数可见癫痫、小脑共济失调、脑积水、行为情绪障碍等。亦伴有身材矮小、骨龄落后、性早熟、再生障碍性贫血、特发性血小板减少、过敏性紫癜和各种先天畸形等非神经系统损伤。而当人体皮肤和肝中组氨酸酶缺乏时，体液中组氨酸浓度增高，组氨酸代谢产物犬尿酸减少而咪唑丙酮酸等咪唑代谢物增多。此时会导致组氨酸血症。