代謝聯(lián)系和調(diào)節(jié)

1、關(guān)于代謝的聯(lián)系與調(diào)節(jié)第一張，PPT共六十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月新者陳,陳乃謝,新陳恒代謝生則化,化者生,生化即化生動(dòng)態(tài)平衡第二張，PPT共六十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第一節(jié) 物質(zhì)代謝的特點(diǎn) 1 、共有的代謝池 2、動(dòng)態(tài)平衡，以防止中間產(chǎn)物的堆積和缺乏 3、代謝聯(lián)系構(gòu)成代謝網(wǎng)絡(luò) 4、代謝調(diào)節(jié)與協(xié)調(diào) 5、組織、器官的代謝各有特色，相互配合形成整體 6、ATP是機(jī)體能量利用的共同形式 7、NADPH是合成代謝所需的還原當(dāng)量 8 、以糖和脂肪為主要供能物質(zhì)，節(jié)約蛋白質(zhì) 第三張，PPT共六十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第二節(jié) 物質(zhì)代謝的相互關(guān)系第四張，PPT共六十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 北京填鴨

2、是用含糖較多的谷類食物飼喂的，但久則鴨變肥胖。 用光合作用生成的14C葡萄糖引入大白鼠體內(nèi)，可以發(fā)現(xiàn)從組織中分離出的軟脂酸中有14C存在。 酵母在含有糖培養(yǎng)基中可生成脂肪，最高生成量可達(dá)酵母干重的40%； 用CH314COOH飼喂動(dòng)物后，確有14C參入肝糖原分子中。 油料作物種子萌發(fā)時(shí)動(dòng)用所貯存的大量脂肪并轉(zhuǎn)化為糖類。第五張，PPT共六十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月糖類脂類蛋白質(zhì)和核苷酸之間的代謝聯(lián)系PEP丙酮酸生酮氨基酸-酮戊二酸核糖-5-磷酸 甘氨酸天冬氨酸谷氨酰氨丙氨酸 甘氨酸絲氨酰蘇氨酸半胱氨酸 氨基酸6-磷酸葡萄糖磷酸二羥丙酮乙酰CoA甘油脂肪酸膽固醇亮氨酸賴氨酸酪酰氨色氨酸笨丙氨酸異

3、亮氨酸亮氨酸色氨酸乙酰乙酰CoA脂肪核苷酸天冬氨酸天冬酰氨天冬氨酸苯丙酰氨酪氨酸異亮氨酸甲硫酰氨蘇氨酸纈氨酸琥珀酰CoA蘋(píng)果酸草酰乙酸檸檬酸異檸檬酸乙醛酸蛋白質(zhì)淀粉、糖原核酸生糖氨基酸谷氨酰氨組氨酸脯氨酸精氨酸谷氨酸延胡索酸琥珀酸丙二單酰CoA1-磷酸葡萄糖P320第六張，PPT共六十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月脂肪代謝和糖代謝的關(guān)系延胡索酸琥珀酸蘋(píng)果酸草酰乙酸3-磷酸甘油三羧酸循環(huán)乙醛酸循環(huán)甘油乙酰 CoA三酰甘油脂肪酸氧化 糖原（或淀粉）1，6-二磷酸果糖磷酸二羥丙酮磷酸烯醇丙酮酸丙酮酸合成植物或微生物CO2ATP三羧酸循環(huán)分子重排P148、163P217第七張，PPT共六十九頁(yè)，創(chuàng)作于20

4、22年6月糖類代謝與脂類代謝的相互關(guān)系糖乙酰CoA，NADPH脂肪酸磷酸二羥丙酮-磷酸甘油脂肪有氧氧化酵解從頭合成脂肪甘油磷酸二羥丙酮糖代謝脂肪酸乙酰CoA琥珀酸糖 (植物)乙醛酸循環(huán)-氧化糖異生TCA第八張，PPT共六十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月糖代謝與蛋白質(zhì)代謝的相互聯(lián)系糖 -酮酸 氨基酸 蛋白質(zhì) NH3蛋白質(zhì) 氨基酸 -酮酸 糖（生糖氨基酸） 糖可以在體內(nèi)轉(zhuǎn)化成其他非必需氨基酸，但不能在體內(nèi)合成必需氨基酸。 用蛋白質(zhì)飼養(yǎng)患人工糖尿病的狗，50%以上的食物蛋白質(zhì)可以轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟牵㈦S尿排出。改用丙氨酸、天冬氨酸、谷氨酸等飼養(yǎng)患人工糖尿病的狗，隨尿排出的葡萄糖大為增加。 用氨基酸飼養(yǎng)饑餓動(dòng)物

5、，肝中糖原貯存量增加。 NH3第九張，PPT共六十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月脂類代謝與蛋白質(zhì)代謝的相互聯(lián)系脂肪甘油磷酸二羥丙酮脂肪酸乙酰CoA氨基酸碳架氨基酸蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)氨基酸酮酸或乙酰CoA脂肪酸脂肪（生酮氨基酸）用只含蛋白質(zhì)的膳食飼養(yǎng)動(dòng)物，動(dòng)物也能在體內(nèi)存積脂肪。第十張，PPT共六十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月核酸與糖、脂類、蛋白質(zhì)代謝的聯(lián)系核苷酸的一些衍生物具重要生理功能（如CoA、NAD+，NADP+，cAMP，cGMP）。 核酸是細(xì)胞內(nèi)重要的遺傳物質(zhì)，控制著蛋白質(zhì)的合成，影響細(xì)胞的成分和代謝類型； 核酸生物合成需要糖和蛋白質(zhì)的代謝中間產(chǎn)物參加，而且需要酶和多種蛋白質(zhì)因子。各類物質(zhì)代謝都

6、離不開(kāi)具備高能磷酸鍵的各種核苷酸，如ATP是能量的“通貨”，此外UTP參與多糖的合成， GTP參與蛋白質(zhì)合成與糖異生作用， CTP參與磷脂合成。第十一張，PPT共六十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月生物系統(tǒng)中的能流第十二張，PPT共六十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月通過(guò)NADPH循環(huán)將還原力由分解代謝轉(zhuǎn)移給生物合成反應(yīng)NADPH+H+NADP+分解代謝還原性有機(jī)物還原性生物合成反應(yīng)氧化物還原性生物合成產(chǎn)物氧化前體P209264第十三張，PPT共六十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 代謝的基本要略 代謝的基本要略在于形成ATP、還原力和構(gòu)造單元以用于生物合成。 由ATP、還原力和構(gòu)造單元可合成各類生物分子，并進(jìn)

7、而裝配成生物不同層次的結(jié)構(gòu)。生物合成和生物形態(tài)建成是一個(gè)耗能和增加有序結(jié)構(gòu)的過(guò)程，需要由物質(zhì)流、能量流和信息流來(lái)支持。第十四張，PPT共六十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月脂肪葡萄糖、其它單糖三羧酸循環(huán)電子傳遞（氧化）蛋白質(zhì)脂肪酸、甘油多糖氨基酸乙酰CoAe-磷酸化+Pi 小分子化合物分解成共同的中間產(chǎn)物（如丙酮酸、乙酰CoA等） 共同中間物進(jìn)入三羧酸循環(huán),氧化脫下的氫由電子傳遞鏈傳遞生成H2O，釋放出大量能量，其中一部分通過(guò)磷酸化儲(chǔ)存在ATP中。大分子降解成基本結(jié)構(gòu)單位 生物氧化的三個(gè)階段NADPH第十五張，PPT共六十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月代謝途徑間的相互聯(lián)系一、樞紐性中間產(chǎn)物可以溝通不同的

8、代謝通路 1、糖酵解、異生、有氧氧化、磷酸戊糖途徑及糖原代謝的交匯點(diǎn)：6磷酸葡萄糖（6C水平） 2、糖、核苷酸代謝的交匯點(diǎn)：5磷酸核糖（5C） 3、糖、甘油代謝的交匯點(diǎn)：磷酸二羥丙酮（3C） 4、糖、脂、氨基酸分解代謝的交匯點(diǎn)：乙酰輔酶A（2C） 5、3個(gè)重要氨基酸與糖代謝的交匯點(diǎn)： Asp-草酰乙酸（4C）；Glu-酮戊二酸(5C)；Ala-丙酮酸(3C)小結(jié)第十六張，PPT共六十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、不同物質(zhì)之間的代謝轉(zhuǎn)變 1、糖是良好的碳源，可轉(zhuǎn)變?yōu)椋褐?、氨基酸、膽固醇? 但一般不能轉(zhuǎn)變?yōu)橥w 2、偶數(shù)碳原子的脂肪酸不能轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟?3、生糖、生酮、生糖兼生酮的氨基酸 4、磷

9、酸戊糖途徑可實(shí)現(xiàn)3、4、5、6、7C的轉(zhuǎn)變 5、兩用代謝途徑在物質(zhì)轉(zhuǎn)變中具有重要意義 6、3個(gè)重要氨基酸的代謝轉(zhuǎn)變： Asp；Glu；Ala 6、奇數(shù)碳原子脂肪酸代謝與糖代謝的交匯點(diǎn)：琥珀酰輔酶A(4C,丙酰COA經(jīng)3步酶反應(yīng)生成)、乙酰輔酶A(2C)第十七張，PPT共六十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三、能量代謝的共性 1、糖類、脂類是人體的主要供能物質(zhì) 2、糖類在動(dòng)物供能中的優(yōu)勢(shì) 3、脂肪是良好的能量?jī)?chǔ)存形式，相同碳原子的脂肪酸氧化分解時(shí)提供的ATP最多 四、細(xì)胞內(nèi)、間的代謝聯(lián)系 1、細(xì)胞器之間的代謝分工及合作 2、器官之間的代謝分工及合作 4、ATP在能量代謝中的中心作用 第十八張，PPT共

10、六十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月一、代謝調(diào)節(jié)的概念二、酶水平的調(diào)節(jié)三、細(xì)胞結(jié)構(gòu)對(duì)代謝途徑的分隔控制調(diào)節(jié)四、激素調(diào)節(jié)和跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)第三節(jié) 代謝調(diào)節(jié)第十九張，PPT共六十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 生命是靠代謝的正常運(yùn)轉(zhuǎn)維持的。生命有限的空間內(nèi)同時(shí)有那么多復(fù)雜的代謝途徑在運(yùn)轉(zhuǎn)，必須有靈巧而嚴(yán)密的調(diào)節(jié)機(jī)制，才能使代謝適應(yīng)外界環(huán)境的變化與生物自身生長(zhǎng)發(fā)育的需要。調(diào)節(jié)失靈便會(huì)導(dǎo)致代謝障礙，出現(xiàn)病態(tài)甚至危及生命。 在漫長(zhǎng)的生物進(jìn)化歷程中，機(jī)體的結(jié)構(gòu)、代謝和生理功能越來(lái)越復(fù)雜，代謝調(diào)節(jié)機(jī)制也隨之更為復(fù)雜。單細(xì)胞生物代謝調(diào)節(jié)的概念第二十張，PPT共六十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 1、細(xì)胞水平的調(diào)節(jié)-通過(guò)對(duì)細(xì)胞內(nèi)

11、酶的調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn) 2、激素水平的調(diào)節(jié)-協(xié)調(diào)不同細(xì)胞間及組織與器官之間的代謝。 3、整體水平的調(diào)節(jié)-在神經(jīng)系統(tǒng)參與下由酶和激素共同構(gòu)成的調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)。代謝調(diào)節(jié)的四級(jí)水平： 酶水平調(diào)節(jié) 細(xì)胞水平調(diào)節(jié) 激素水平調(diào)節(jié) 神經(jīng)水平調(diào)節(jié)多細(xì)胞整體水平調(diào)節(jié)動(dòng)物植物第二十一張，PPT共六十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月IAAKT第二十二張，PPT共六十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第二十三張，PPT共六十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、酶水平的調(diào)節(jié) 生物體內(nèi)的代謝過(guò)程絕大多數(shù)是由酶催化的化學(xué)反應(yīng)組成的，這些反應(yīng)又是在精致的調(diào)節(jié)機(jī)制控制下完成的。 根據(jù)作用性質(zhì)和時(shí)間的快慢，酶水平的調(diào)節(jié)分成兩大類： 酶活性調(diào)節(jié)（以酶分子結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)

12、）：酶的別構(gòu)調(diào)節(jié)和共價(jià)修飾兩種方式。 酶合成的調(diào)節(jié)：基因表達(dá)調(diào)節(jié) 。第二十四張，PPT共六十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 1、別構(gòu)調(diào)節(jié) （allosteric regulation）某些小分子可與酶蛋白特殊部位結(jié)合，引起酶分子構(gòu)象變化，由此改變酶活性。別構(gòu)調(diào)節(jié)不引起酶的構(gòu)型變化，不涉及共價(jià)鍵變化。受別位調(diào)節(jié)的酶稱為別位酶（別構(gòu)酶- allosteric enzyme）能使酶發(fā)生構(gòu)象變化的小分子物質(zhì)為效應(yīng)物或變構(gòu)劑。一般多是代謝物或作用物.作用機(jī)制：效應(yīng)物與酶蛋白特定部位以非共價(jià)鍵結(jié)合后，出現(xiàn)次級(jí)鍵的改變，酶蛋白的立體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化或引起亞基之間締合狀態(tài)的變化.P330第二十五張，PPT共六十九頁(yè)，

13、創(chuàng)作于2022年6月 一些代謝途徑中的變構(gòu)酶及其效應(yīng)劑P148P163P155P206P259P263P264P226第二十六張，PPT共六十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月變構(gòu)調(diào)節(jié)的生理意義： *調(diào)節(jié)代謝的速度和強(qiáng)度； *調(diào)節(jié)代謝的方向 ，由分解改為合成，防止產(chǎn)物過(guò)剩，多余能源合成儲(chǔ)存； *調(diào)節(jié)能量代謝的平衡?！九e例】蛋白激酶A：2個(gè)催化亞基C，2個(gè)調(diào)節(jié)亞基RC與R結(jié)合時(shí)抑制酶活性，當(dāng)變構(gòu)劑cAMP與調(diào)節(jié)亞基R結(jié)合時(shí),使催化亞基C與R分離，解離出催化亞基而表現(xiàn)出催化活力。第二十七張，PPT共六十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 蛋白激酶A變構(gòu)調(diào)節(jié)別構(gòu)效應(yīng)物第二十八張，PPT共六十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6

14、月cAMP激活蛋白激酶的作用機(jī)理第二十九張，PPT共六十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月【例1】ATP的調(diào)節(jié)作用抑制糖氧化和酵解的酶，使ATP減少 激活糖異生，使分解代謝轉(zhuǎn)為合成。【例2】檸檬酸的調(diào)節(jié)作用 檸檬酸，抑制磷酸果糖激酶。檸檬酸是乙酰CoA羧化酶的激活劑，將糖代謝轉(zhuǎn)為脂肪酸的合成。P148P206第三十張，PPT共六十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2、酶的共價(jià)修飾 酶蛋白肽鏈上的某些基團(tuán)，在另一種酶的催化下發(fā)生化學(xué)共價(jià)修飾，使酶處于活性與無(wú)活性的互變狀態(tài)，從而調(diào)節(jié)酶的活性，這種調(diào)節(jié)方式稱為共價(jià)修飾調(diào)節(jié)作用。 磷酸化/去磷酸化是最常見(jiàn)的最重要的真核生物的共價(jià)修飾形式；細(xì)菌主要是腺苷?；?去腺苷酰

15、化。 2.1 修飾形式：磷酸化/去磷酸化，乙?；?去乙?；佘挣；?去腺苷酰化，尿苷?；?去尿苷?；?，甲基化/去甲基化，氧化（S-S）/還原(2SH)。P328第三十一張，PPT共六十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月【催化磷酸化的蛋白激酶】： 通常由一種蛋白激酶催化作用物上的ser/thr磷酸化過(guò)程，此酶又叫絲/蘇蛋白激酶； 另一種叫酪氨酸激酶?！玖姿峄稽c(diǎn)】：酶蛋白中帶羥基的氨基酸上，如：絲氨酸、蘇氨酸、酪氨酸第三十二張，PPT共六十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 2.2 酶促化學(xué)修飾的特點(diǎn) 修飾過(guò)程需要其它酶的催化，酶從活性到非活性的互變需不同的酶分別催化; 化學(xué)修飾引起酶分子共價(jià)鍵的改變，因一個(gè)

16、酶可催化多個(gè)酶蛋白修飾，即出現(xiàn)級(jí)聯(lián)放大作用; 修飾過(guò)程需耗能。 2.3 化學(xué)修飾調(diào)節(jié)的生理意義 以調(diào)節(jié)代謝的強(qiáng)度為主，也調(diào)節(jié)速度； 調(diào)節(jié)過(guò)程耗能少 ； 調(diào)節(jié)速度快、節(jié)能、經(jīng)濟(jì)有效。第三十三張，PPT共六十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 糖原的分解和合成都是根據(jù)肌體的需要由一系列的調(diào)控機(jī)制進(jìn)行調(diào)控，其限速酶分別為糖原磷酸化酶（變構(gòu)酶）和糖原合成酶。它們的活性是受磷酸化或去磷酸化的共價(jià)修飾的調(diào)節(jié)及變構(gòu)效應(yīng)的調(diào)節(jié)。二種酶磷酸化及去磷酸化的方式相似，但其效果相反。第三十四張，PPT共六十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月【例1】糖原磷酸化酶的共價(jià)修飾【例2】促進(jìn)糖原合成的糖原合酶 糖原合酶I (有活性)糖原合酶D

17、 (無(wú)活性)ATPADPPiH2O糖原合酶激酶糖原合酶磷酸酶激酶ATPADP磷酸化酶 b（無(wú)活性）磷酸化酶a P（有活性）磷酸酯酶-OHH2OP第三十五張，PPT共六十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月一些可被共價(jià)修飾調(diào)節(jié)的酶 酶 酶的來(lái)源 修飾機(jī)制 活性變化糖原磷酸化酶磷酸化酶激酶糖原合成酶丙酮酸脫氫酶乙酰CoA羧化酶谷氨酰胺合成酶黃嘌呤氧化酶真核生物哺乳動(dòng)物真核生物真核生物哺乳動(dòng)物大腸桿菌哺乳動(dòng)物磷酸化/去磷酸化磷酸化/去磷酸化磷酸化/去磷酸化磷酸化/去磷酸化磷酸化/去磷酸化腺苷酰化/去腺苷酰化S-S/S-H增強(qiáng)/減弱增強(qiáng)/減弱減弱/增強(qiáng)減弱/增強(qiáng)增強(qiáng)/減弱減弱/增強(qiáng)增強(qiáng)/減弱P328改表12-2

18、第三十六張，PPT共六十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月級(jí)聯(lián)系統(tǒng)調(diào)控示意圖意義：由于酶的共價(jià)修飾反應(yīng)是酶促反應(yīng)，只要有少量信號(hào)分子（如激素）存在，即可通過(guò)加速這種酶促反應(yīng)，而使大量的另一種酶發(fā)生化學(xué)修飾，從而獲得放大效應(yīng)。這種調(diào)節(jié)方式快速、效率極高。腎上腺素或胰高血糖素1、腺苷酸環(huán)化酶（無(wú)活性）腺苷酸環(huán)化酶（活性）2、ATPcAMPR、cAMP3、蛋白激酶（無(wú)活性）蛋白激酶（活性）4、磷酸化酶激酶（無(wú)活性）磷酸化酶激酶（活性）5、磷酸化酶 b（無(wú)活性）磷酸化酶 a（活性）6、糖原6-磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖葡萄糖血液腎上腺素或胰高血糖素132102104106108葡萄糖ATP ADPATP ADP

19、456P329第三十七張，PPT共六十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 別構(gòu)調(diào)節(jié)與化學(xué)修飾調(diào)節(jié)的異同點(diǎn)別構(gòu)調(diào)節(jié) 共價(jià)調(diào)節(jié) 共同點(diǎn) 具有兩種活性形式相互轉(zhuǎn)變 構(gòu)象改變 不同點(diǎn)共價(jià)鍵的改變 無(wú) 有 其它酶的參與不需要 需要 級(jí)聯(lián)放大無(wú)有構(gòu)型改變 無(wú)有 能量不一定需要意義調(diào)節(jié)代謝方向信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)第三十八張，PPT共六十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月P321 同工酶：在同一 生物體中，催化相同反應(yīng)，但由于結(jié)構(gòu)基因不同，因而酶的一級(jí)結(jié)構(gòu)、物理化學(xué)性質(zhì)以及其他性質(zhì)有所差別的酶。 形成原因： 不同基因編碼的蛋白質(zhì)（細(xì)胞和線粒體的蘋(píng)果酸脫氫酶MDH）； 兩條或多條肽鏈非共價(jià)的多聚體（乳酸脫氫酶LDH及LDH5）； 等位基因

20、突變編碼的蛋白質(zhì)（LDH2、LDH3、LDH4）。3、同工酶第三十九張，PPT共六十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三、細(xì)胞水平的調(diào)節(jié) (酶的空間分布) 區(qū)域化的意義：可避免代謝途徑之間相互干擾;有利于不同調(diào)節(jié)因素對(duì)不同代謝途徑的特異調(diào)節(jié);區(qū)域分布使代謝物濃度對(duì)代謝速度產(chǎn)生重要影響。4、酶的合成調(diào)節(jié)-基因表達(dá)調(diào)控(第四節(jié))第四十張，PPT共六十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月代謝途徑 亞細(xì)胞定位 糖原分解 細(xì)胞液、微粒體 糖原合成 細(xì)胞液糖酵解 細(xì)胞液丙酮酸氧化線粒體TCA線粒體糖異生 線粒體、細(xì)胞液、微粒體磷酸戊糖途徑細(xì)胞液第四十一張，PPT共六十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月脂肪分解細(xì)胞液脂肪酸分解 線粒

21、體脂肪酸合成細(xì)胞液酮體生成 線粒體 酮體利用 線粒體膽固醇合成 細(xì)胞液、微粒體 膽固醇酯生成 細(xì)胞液、脂蛋白 氧化磷酸化線粒體尿素生成 線粒體、細(xì)胞液第四十二張，PPT共六十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月酶定位的區(qū)域化線粒體:丙酮酸氧化;三羧酸循環(huán);-氧化;呼吸電子傳遞鏈;氧化磷酸化細(xì)胞質(zhì):酵解;磷戊糖途徑;糖原合成;脂肪酸合成;細(xì)胞核:核酸合成內(nèi)質(zhì)網(wǎng):蛋白質(zhì)合成;磷脂合成第四十三張，PPT共六十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)對(duì)代謝的調(diào)節(jié)和控制作用 控制跨膜離子濃度梯度和電位梯度 控制細(xì)胞和細(xì)胞器的物質(zhì)運(yùn)輸 內(nèi)膜系統(tǒng)對(duì)代謝途徑的分隔作用 膜與酶的可逆結(jié)合第四十四張，PPT共六十九頁(yè)，創(chuàng)作于2

22、022年6月第四節(jié) 基因表達(dá)的調(diào)控一、原核和真核基因組二、原核生物酶合成調(diào)節(jié)的遺傳機(jī)制三、真核生物基因表達(dá)調(diào)控P321第四十五張，PPT共六十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 基因（gene）是指DNA分子中的最小功能單位。包括RNA(tRNA、rRNA)和蛋白質(zhì)編碼的結(jié)構(gòu)基因及無(wú)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的調(diào)節(jié)基因。 基因組（genome）是指某一特定生物單倍體所含的全體基因。 原核細(xì)胞的“染色體”DNA分子就包含了一個(gè)基因組；而在真核細(xì)胞中則是指一套單倍染色體的的全部基因。一、原核和真核基因組第四十六張，PPT共六十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月原核生物基因組的特點(diǎn)1、基因組小，單復(fù)制子，DNA分子上大部分是編碼蛋白

23、質(zhì)的基因，因此多數(shù)為單拷貝或僅有少量重復(fù)；2、功能相同的基因常串聯(lián)在一起，轉(zhuǎn)錄在同一個(gè)mRNA 中（多順?lè)醋樱?、有基因重疊，以此增加信息容量。真核生物基因組的特點(diǎn)1、基因組大，有多個(gè)復(fù)制子；mRNA 為單順?lè)醋樱?、有大量重復(fù)序列，根據(jù)重復(fù)次數(shù)可分為： 單拷貝序列，主要編碼蛋白質(zhì)，數(shù)量多，但含量少 中度重復(fù)序列，可重復(fù)幾十到幾千次，編碼tRNA、rRNA和表達(dá)量大的蛋白質(zhì) 高度重復(fù)序列，可重復(fù)幾百萬(wàn)次，不編碼，有高度變異性，可作指紋圖譜分析3、有斷裂基因，即基因中有外顯子區(qū)和內(nèi)含子區(qū)，轉(zhuǎn)錄后經(jīng)剪切去掉內(nèi)含子后 才成為可翻譯的mRNA模板或功能rRNA。4、DNA上有多數(shù)不編碼序列，在基因表

24、達(dá)調(diào)控中起重要作用。第四十七張，PPT共六十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 操縱子原核基因表達(dá)的協(xié)同單位操縱子結(jié)構(gòu)基因（編碼蛋白質(zhì)，S）控制部位操縱基因（operator, O）啟動(dòng)子（premotor, P）二、原核生物酶合成調(diào)節(jié)的遺傳機(jī)制操縱子學(xué)說(shuō)第四十八張，PPT共六十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1、乳糖操縱子(元)的結(jié)構(gòu)：I-CAP-P-O-Z-Y-A 結(jié)構(gòu)基因：Z、Y及A，分別編碼-半乳糖苷酶、透酶和乙酰基轉(zhuǎn)移酶 控制序列：操縱序列O、啟動(dòng)序列P、分解代謝物基因激活蛋白(CAP，cAMP結(jié)合蛋白)結(jié)合位點(diǎn) 調(diào)節(jié)基因I：編碼阻遏蛋白（與O序列結(jié)合，關(guān)閉操縱子） 乳糖操縱子第四十九張，PPT共

25、六十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月大腸桿菌乳糖操縱子模型調(diào)節(jié)基因操縱基因乳糖結(jié)構(gòu)基因PLacZLacYLacamRNA 阻遏蛋白（有活性，負(fù)控制）基 因 關(guān) 閉啟動(dòng)子ORPLacZLacYLaca調(diào)節(jié)基因操縱基因乳糖結(jié)構(gòu)基因啟動(dòng)子ORmRNAZmRNAYmRNAa 阻遏蛋白（無(wú)活性） 基 因 表達(dá)mRNAA、乳糖操縱子的結(jié)構(gòu)B、乳糖酶的誘導(dǎo) 乳糖 阻遏蛋白（有活性）P322第五十張，PPT共六十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月乳糖操縱子的降解物阻遏(正控制)RLacZLacYLacamRNAmRNAZmRNAYmRNAa基 因 表達(dá)CAP基因結(jié)構(gòu)基因TCGP(CAP)OCAP結(jié)合部位 RNA聚合酶TcA

26、MP -CAPP葡萄糖分解代謝產(chǎn)物腺苷酸環(huán)化酶磷酸二酯酶ATPcAMP5-AMP抑制激活葡萄糖降解物與cAMP的關(guān)系cAMP CGP：降解物基因活化蛋白（catabolic gene activation protein） CAP：環(huán)腺苷酸受體蛋白（cycilic AMP receptor protein）降低cAMP濃度使CAP呈失活狀態(tài)第五十一張，PPT共六十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 2、阻遏蛋白的負(fù)性調(diào)節(jié) 誘導(dǎo)物：別乳糖（由乳糖轉(zhuǎn)變而來(lái)）機(jī)理：別乳糖與阻遏蛋白結(jié)合，促使阻遏蛋白從操縱序列脫離，誘導(dǎo)基因表達(dá)。 3、CAP的正性調(diào)節(jié) 正調(diào)節(jié)物：cAMP 。葡萄糖可促使cAMP濃度降低 機(jī)理

27、：cAMP與CAP結(jié)合形成復(fù)合物，促使CAP結(jié)合CAP位點(diǎn)，激活RNA聚合酶。 4、協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)功能相關(guān)基因協(xié)調(diào)合作，共同表達(dá)。負(fù)性調(diào)節(jié)與CAP正性調(diào)節(jié)兩種機(jī)制協(xié)調(diào)合作 。第五十二張，PPT共六十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月酶的誘導(dǎo)和阻遏操縱子模型B.有活性阻遏蛋白加誘導(dǎo)劑A.有活性阻遏蛋白C.無(wú)活性阻遏蛋白D.無(wú)活性阻遏蛋白加輔阻遏劑操縱基因啟動(dòng)基因調(diào)節(jié)基因結(jié)構(gòu)基因 阻遏蛋白(有活性)誘導(dǎo)物酶蛋白mRNA阻遏蛋白不能跟操縱基因結(jié)合, 結(jié)構(gòu)基因可以表達(dá)阻遏蛋白(無(wú)活性)酶蛋白mRNA代謝產(chǎn)物與阻遏蛋白結(jié)合,從而使阻遏蛋白能夠阻擋操縱基因,結(jié)構(gòu)基因不表達(dá)代謝產(chǎn)物阻遏蛋白阻擋操縱基因結(jié)構(gòu)基因不表達(dá)誘導(dǎo)物

28、與阻遏蛋白結(jié)合,使阻遏蛋白不能起到阻擋操縱基因的作用,結(jié)構(gòu)基因可以表達(dá)第五十三張，PPT共六十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月大腸桿菌色氨酸操縱子的衰減作用的可能機(jī)制Trp密碼子111232233444核糖體核糖體轉(zhuǎn)錄繼續(xù)轉(zhuǎn)錄終止C.高濃度色氨酸使核糖體到達(dá)2部位， 3與4 堿基配對(duì)，轉(zhuǎn)錄終止。A.游離mRNA中1與2以及3與4堿基配對(duì)。B.低濃度色氨酸使核糖體停留在1部位，轉(zhuǎn)錄得以完成。第五十四張，PPT共六十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三、真核生物基因表達(dá)調(diào)控DNA轉(zhuǎn)錄初產(chǎn)物RNAmRNA蛋白質(zhì)前體mRNA降解物活性蛋白質(zhì)DNA水平調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄水平調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄后加工的調(diào)節(jié)翻譯調(diào)節(jié)mRNA降解調(diào)節(jié)翻譯后加工

29、的調(diào)節(jié)核細(xì)胞質(zhì) 真核基因表達(dá)調(diào)控的五個(gè)水平 DNA水平調(diào)節(jié) 轉(zhuǎn)錄水平調(diào)節(jié) 轉(zhuǎn)錄后加工的調(diào)節(jié) 翻譯水平調(diào)節(jié) 翻譯后加工的調(diào)節(jié) 真核基因調(diào)控主要是正調(diào)控 順式作用元件和反式作用因子 轉(zhuǎn)錄因子的相互作用控制轉(zhuǎn)錄第五十五張，PPT共六十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月基因表達(dá)第五十六張，PPT共六十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月高等生物酵母調(diào)控元件啟動(dòng)子的常見(jiàn)組件原核生物Consensus sequence for promoters that regulate the expression of genes involved in the heat-shock response in E. coli. Bin

30、ding of RNA polymerase to heat-shock promoters is mediated by a specialized subunit of the enzyme called 32, which replaces 70第五十七張，PPT共六十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月真核基因表達(dá)調(diào)控 真核基因轉(zhuǎn)錄激活調(diào)節(jié) 1、順式作用元件：?jiǎn)?dòng)子、增強(qiáng)子、沉默子 啟動(dòng)子（promoter）：RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)周圍的一組轉(zhuǎn)錄控制組件，包括至少一個(gè)轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)及一個(gè)以上的機(jī)能組件（TATA盒、GC盒、CAAT盒，等） 典型的啟動(dòng)子由TATA盒及上游的CAAT盒和/或GC盒組成 。

31、第五十八張，PPT共六十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月增強(qiáng)子（enhancer）：遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)、決定基因的時(shí)空特異性表達(dá)、增強(qiáng)啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄活性的DNA序列，它的作用方式通常與方向、距離無(wú)關(guān)。增強(qiáng)子也是由若干機(jī)能組件增強(qiáng)體（enhanson）組成 有些機(jī)能組件既可在增強(qiáng)子、也可在啟動(dòng)子中出現(xiàn) 沉默子（silencer）：結(jié)合特異蛋白因子時(shí)對(duì)基因轉(zhuǎn)錄起阻遏作用 第五十九張，PPT共六十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 2、反式作用因子：基本因子、特異因子 2.1 基本轉(zhuǎn)錄因子：是RNA聚合酶結(jié)合啟動(dòng)子所必需的一組蛋白因子,決定三種RNA轉(zhuǎn)錄的類別。TFD是通用的基本因子 多數(shù)基本因子是不同RNA聚合酶所特有

32、的 2.2 特異轉(zhuǎn)錄因子：為個(gè)別基因轉(zhuǎn)錄所必需，決定該基因的時(shí)間、空間特異性表達(dá) 3、轉(zhuǎn)錄因子結(jié)構(gòu)：DNA結(jié)構(gòu)域、二聚化結(jié)構(gòu)域、轉(zhuǎn)錄激活區(qū) 第六十張，PPT共六十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第六十一張，PPT共六十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月一、細(xì)胞水平的調(diào)節(jié)細(xì)胞水平的調(diào)節(jié)即是酶的調(diào)節(jié)，它是一切代謝調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)，酶的調(diào)節(jié)包括三方面：（一）酶結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)：它通過(guò)酶結(jié)構(gòu)的改變，使其活性發(fā)生變化，調(diào)節(jié)特點(diǎn)是產(chǎn)生效應(yīng)快，但時(shí)效短（二）酶量的調(diào)節(jié)：通過(guò)改變酶的生成與降解速度來(lái)改變酶活性，特點(diǎn)是速度慢，但調(diào)節(jié)的時(shí)間較長(zhǎng)久（三）酶的分布：各種多酶體系在細(xì)胞內(nèi)的分布是區(qū)域化的，同一多酶體系的酶均集中在一定的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)中小結(jié)：物質(zhì)代謝的調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)第六十二張，PPT共六十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月關(guān)鍵酶(key enzyme)與限速酶(rate-limiting enzyme) （一）酶活性調(diào)節(jié)：別構(gòu)調(diào)節(jié)、化學(xué)修飾調(diào)節(jié)