氨基酸和其他含氮有机物的合成

蛋白质、核酸是分别由氨基酸、核苷酸组成的一大类含氮大分子有机物。这些含氮有机物中的氮原子，可来自有机与无机含氮化合物，也可来自大气中的分子氮。

1.氨的同化和氨基酸的合成

氨同化途径是先合成谷氨酸（或谷氨酰胺）、丙氨酸和天冬氨酸，然后由这几种氨基酸作为氨基供体，合成其他氨基酸。例如氨与α-酮戊二酸结合，形成谷氨酸。反应式如下：

谷氨酸脱氢酶（GDH）有两种：NAD-GDH和NADP-GDH。谷氨酸和其他不含氮有机酸交换氨基可以形成多种氨基酸，称为转氨基作用，例如：

L-谷氨酸＋丙酮酸→α-酮戊二酸＋丙氨酸

L-谷氨酸＋草酰乙酸→α-酮戊二酸＋L-天冬氨酸

L-谷氨酸＋苯丙酮酸→α-酮戊二酸＋L-苯丙氨酸

多种微生物可经上述类似反应从氨合成所需的各种氨基酸，有些种类或突变株则因缺乏某种或某几种必需的酶，而不能合成一种或几种氨基酸，培养基中有无相应的氨基酸就成为它们能否生长的关键。

2.硝酸和N2的同化

NO3－是多种植物和微生物的良好氮素养料，NO3－首先通过同化型硝酸还原作用还原成NH3，再进入含氮有机化合物的合成作用：

N2通过生物固氮作用还原为氨，这是原核固氮微生物特有的生理功能，生物固氮在自然界氮素物质转化和农业生产中具有重要意义。

3.核苷酸的合成

核苷酸在生物体内主要用来合成核酸和参与某些酶的组成，它由碱基、核糖和磷酸三部分组成。核糖部分是从1-焦磷酸-5-磷酸核糖（PRPP）产生，后者又从糖代谢的HMP途径产生：

HMP途→5-磷酸核糖

PRPP经过一系列酶的催化合成作用产生次黄嘌呤核苷酸（IMP），再产生腺嘌呤核苷酸和鸟嘌呤核苷酸：

嘧啶核苷酸也是从PRPP产生的，首先是：

天冬氨酸＋氨甲基磷酸→嘧啶碱

嘧啶碱＋PRPP→磷酸乳清核苷酸（OMP）

再从OMP产生尿嘧啶和胞嘧啶：

OMP→UMP→UDP→UTP→CTP

以上是构成四种主要核糖核苷酸（ATP，GTP，UTP，CTP）的简要途径。

三种脱氧核糖核苷酸是从核糖核苷酸还原产生的：

ADP→dADP→dATP

GDP→dGDP→dGTP

CDP→dCDP→dCTP

另外一种胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸（d TTP）则是从尿嘧啶核糖核苷酸（UTP）经过一系列复杂的过程产生的：