分子生物學省隊-2016屆基礎(chǔ)

第三章

常用分子生物學技術(shù)的原理及應用第四章

重組和

工程第一章

物質(zhì)代謝的聯(lián)系與調(diào)節(jié)第二章

表達調(diào)控第一章 物質(zhì)代謝的聯(lián)系與調(diào)節(jié)Metabolic

Interrelationships

&

Regulation物質(zhì)代謝的特點TheSpecialtyof

Metabolism第一節(jié)一、體內(nèi)各種物質(zhì)代謝過程互相聯(lián)系形成一個整體糖類脂類蛋白質(zhì)水無機鹽維生素各種物質(zhì)代謝之間互有聯(lián)系，相互依存。消化吸收中間代謝廢物排泄二、機體物質(zhì)代謝不斷受到精細調(diào)節(jié)機體有精細的調(diào)節(jié)機制，調(diào)節(jié)代謝的強度、方向和速度內(nèi)外環(huán)境不斷變化影響機體代謝適應環(huán)境的變化三、各組織、物質(zhì)代謝各具特色結(jié)構(gòu)不同酶系的種類、含量不同不同的組織、代謝途徑不同、功能各異四、各種代謝物均具有各自共同的代謝池例如：各種組織消化吸收的糖肝糖原分解糖異生血糖五、ATP是機體能量和消耗能量的共同形式營養(yǎng)物分解能量+PiATP直接供能六、N

H提供

代謝所需的還原當量乙酰CoANH

+ H

+脂酸、膽固醇等例如：磷酸戊糖途徑物質(zhì)代謝的相互聯(lián)系Metabolic

Interrelationships第二節(jié)一、各種能量物質(zhì)的代謝相互聯(lián)系相互制約三大營養(yǎng)素共同中間產(chǎn)物共同最終代謝通路糖脂肪蛋白質(zhì)乙酰CoATAC2HATPCO2三大營養(yǎng)素可在體內(nèi)氧化供能。從能量供應的角度看，三大營養(yǎng)素可以互相代替，并互相制約。一般情況下，機體優(yōu)先利用的次序是糖原、脂肪和蛋白質(zhì)。供能以糖及脂為主，并盡量節(jié)約蛋白質(zhì)的消耗。一、各種能量物質(zhì)的代謝相互聯(lián)系相互制約脂肪分解增強ATP

增多ATP/比值增高糖分解被抑制6-磷酸果糖激酶-1被抑制

(糖分解代謝限速酶之一)任一供能物質(zhì)的代謝占優(yōu)勢，常能抑制和節(jié)約其他物質(zhì)的降解。例如：一、各種能量物質(zhì)的代謝相互聯(lián)系相互制約以脂酸、 分解供能為主蛋白質(zhì)分解明顯降低饑餓時：肝糖原分解，肌糖原分解1~

2

天肝糖異生，蛋白質(zhì)分解3~

4周一、各種能量物質(zhì)的代謝相互聯(lián)系相互制約萄糖乙酰CoA脂肪（脂肪組織）二、糖、脂和蛋白質(zhì)代謝通過中間代謝物而相互聯(lián)系（一）體內(nèi)糖可轉(zhuǎn)變脂肪，但（偶數(shù)）脂肪酸不能轉(zhuǎn)變成糖1.

攝入的糖量超過能量消耗時：糖原

（肝、肌肉）葡2.

脂肪的甘油部分能在體內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)樘侵嵋阴oA葡萄糖脂肪甘油甘油激酶肝、腎、腸磷酸-甘油葡萄糖二、糖、脂和蛋白質(zhì)代謝通過中間代謝物而相互聯(lián)系3.

脂肪的分解代謝受糖代謝的影響高酮血癥草酰乙酸相對不足糖不足脂肪大量動員饑餓、糖供應不足或糖代謝

時：生成增加氧化受阻二、糖、脂和蛋白質(zhì)代謝通過中間代謝物而相互聯(lián)系丙氨酸酸脫氨基糖異生葡萄糖二、糖、脂和蛋白質(zhì)代謝通過中間代謝物而相互聯(lián)系（二）體內(nèi)糖與大部分氨基酸碳架部分可以相互轉(zhuǎn)變1.大部分氨基酸脫氨基后，生成相應的α-酮酸，可轉(zhuǎn)變?yōu)樘抢纾禾撬岵蒗Ｒ宜嵋阴oA檸檬酸α-酮戊二酸丙氨酸天冬氨酸谷氨酸二、糖、脂和蛋白質(zhì)代謝通過中間代謝物而相互聯(lián)系2.糖代謝的中間產(chǎn)物可氨基化生成某些非必需氨基酸乙酰CoA

脂肪磷脂的原料氨基酸2.

氨基酸可作為絲氨酸磷脂酰絲氨酸膽胺腦磷脂膽堿卵磷脂（三）脂類不能轉(zhuǎn)變成氨基酸，但氨基酸能轉(zhuǎn)變成脂肪1.

蛋白質(zhì)可以轉(zhuǎn)變?yōu)橹径?、糖、脂和蛋白質(zhì)代謝通過中間代謝物而相互聯(lián)系脂肪

甘油磷酸甘油醛糖酵解途徑酸某些非必需氨基酸其他α-酮酸——但不能說，脂類可轉(zhuǎn)變?yōu)榘被?3.

脂肪的甘油部分可轉(zhuǎn)變?yōu)榉潜匦璋被岫⑻?、脂和蛋白質(zhì)代謝通過中間代謝物而相互聯(lián)系（四）某些氨基酸是核苷酸/核酸 的前體1.

氨基酸是體內(nèi)

核酸的重要原料甘氨酸天冬氨酸谷氨酰胺一碳單位嘌呤嘧啶2.

磷酸核糖由磷酸戊糖途徑提供二、糖、脂和蛋白質(zhì)代謝通過中間代謝物而相互聯(lián)系葡萄糖、糖原酸乙酰CoA脂肪Leu、Lys草酰乙酸α-酮戊二酸琥珀酸延胡索酸TyrProVal，

Ile，Met，

ThrAspGluArgHisPro膽固醇、AlaTrpSerGlyThrCys甘油脂酸體內(nèi)重要組織、 的代謝特點及聯(lián)系Metabolic

Specialty

&

Interrelationships

ofImportantTissues

&

Apparatus

in

the

Body第三節(jié)在糖、脂、蛋白質(zhì)、水、鹽及維生素代謝中均具有獨特而重要的作用。例如：肝在糖代謝中的作用、 糖原分解糖原生成葡萄糖， 入血是糖異生的主要——肝在維持血糖穩(wěn)定中起重要作用。一、肝是最重要的物質(zhì)代謝中心和樞紐乳酸游離脂酸葡萄糖正常優(yōu)先以脂酸為以消耗

脂酸、葡萄糖、產(chǎn)生ATP。能量可依次等能源物質(zhì)提供。二、心可利用多種能源物質(zhì)，以有氧氧化為主耗能大，耗氧多。葡萄糖為主要能源，每天消耗約100g。不能利用脂酸，葡萄糖供應不足時，利用

。三、腦主要利用葡萄糖供能且耗氧量大、肌糖原；通常以脂酸氧化為主要供能方式；劇烈運動時，以糖酵解為主。四、肌肉主要氧化脂肪酸，強烈運動產(chǎn)生大量乳酸五、糖酵解是為成熟紅細胞提供能量的主要途徑紅細胞沒有線粒體，每天消耗1520g葡萄糖。及

脂肪的重要組織；將脂肪分解成脂酸、甘油，供機體其他組織利用。六、脂肪組織是

、脂肪的重要組織腎髓質(zhì)主要由糖酵解供能；腎皮質(zhì)主要由脂酸、

有氧氧化供能。七、腎是可進行糖異生和生成兩種代謝的組織特有的酶功能主要代謝途徑主要供能物質(zhì)代謝和輸出的產(chǎn)物肝葡萄糖激酶，葡萄糖-6-磷酸酶，甘油激酶，磷酸烯醇式酸羧激酶代謝樞紐糖異生，脂酸β-氧化，糖有氧氧化，糖原代謝，生成等葡萄糖，脂酸，乳酸，甘油，氨基酸葡萄糖，VLDL，HDL，酮體等腦神經(jīng)中樞糖有氧氧化，糖酵解，氨基酸代謝葡萄糖，脂酸，，氨基酸等乳酸，CO2，H2O心脂蛋白脂酶，呼吸鏈豐富泵

液有氧氧化脂酸，葡萄糖，，

VLDLCO2，H2O脂肪組織脂蛋白脂酶，激素敏感脂肪酶及動員脂肪酯化脂酸，脂解VLDL，CM游離脂酸，甘油骨骼肌脂蛋白脂酶，呼吸鏈豐富收縮有氧氧化，糖酵解脂酸，葡萄糖，乳酸，CO2，H2O腎甘油激酶，磷酸烯醇式酸羧激酶排泄尿液糖異生，糖酵解，生成脂酸，葡萄糖，乳酸，甘油葡萄糖紅細胞無線粒體氧糖酵解葡萄糖乳酸重要器官及組織氧化供能的特點代謝調(diào)節(jié)方式The

Way

for

Regulation

of

Metabolism第四節(jié)代謝調(diào)節(jié)普遍存在于生物界，是生物的重要特征。單細胞生物主要通過細胞內(nèi)代謝物濃度的變化，對酶的活性及含量進行調(diào)節(jié)，這種調(diào)節(jié)稱為原始調(diào)節(jié)或細胞水平代謝調(diào)節(jié)。高等生物——三級水平代謝調(diào)節(jié)細胞水平代謝調(diào)節(jié)激素水平代謝調(diào)節(jié)高等生物在進化過程中，出現(xiàn)了專司調(diào)節(jié)功能的內(nèi)，其

的激素可對其他細胞發(fā)細胞及內(nèi)揮代謝調(diào)節(jié)作用。整體水平代謝調(diào)節(jié)在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的控制下，或通過神經(jīng)纖維及神經(jīng)遞質(zhì)對靶細胞直接發(fā)生影響，或通過某些激素的

來調(diào)節(jié)某些細胞的代謝及功能，并通過各種激素的互相協(xié)調(diào)而對機體代謝進行綜合調(diào)節(jié)。一、細胞水平的代謝調(diào)節(jié)主要調(diào)節(jié)關(guān)鍵酶活性細胞水平的代謝調(diào)節(jié)主要是酶水平的調(diào)節(jié)。細胞內(nèi)酶呈

分布。代謝途徑的速度、方向由其中的關(guān)鍵酶(keyenzyme)的活性決定。代謝調(diào)節(jié)主要是通過對關(guān)鍵酶活性的調(diào)節(jié)而實現(xiàn)的。（一）細胞酶系有特定細胞和亞細胞區(qū)域的 分布?多酶體系分布多酶體系分布DNA及RNA細胞核糖酵解胞液蛋白質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，胞液戊糖磷酸途徑胞液糖原胞液糖異生胞液脂酸胞液脂酸β氧化線粒體膽固醇內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，胞液多種水解酶溶酶體磷脂內(nèi)質(zhì)網(wǎng)三線粒體血紅素胞液，線粒體氧化磷酸化線粒體尿素胞液，線粒體呼吸鏈線粒體主要代謝途徑多酶體系在細胞內(nèi)的分布酶

分布的意義:提高同一代謝途徑酶促反應速率。使各種代謝途徑互不干擾，彼此協(xié)調(diào)，有利于調(diào)節(jié)物對各途徑的特異調(diào)節(jié)。（一）細胞酶系有特定細胞和亞細胞區(qū)域的 分布（一）細胞酶系有特定細胞和亞細胞區(qū)域的 分布代謝途徑是一系列酶促反應組成的，其速度及方向由其中的關(guān)鍵酶決定。關(guān)鍵酶催化的反應具有以下特點：①速度最慢，它的速度決定整個代謝途徑的總速度，故又稱其為限速酶(limiting

velocity

enzymes)。②催化單向反應不可逆或非平衡反應，它的活性決定整個代謝途徑的方向。③這類酶活性除受底物控制外，還受多種代謝物或效應劑的調(diào)節(jié)。代謝途徑關(guān)鍵酶糖原降解磷酸化酶糖原糖原合酶糖酵解己糖激酶磷酸果糖激酶-1酸激酶糖有氧氧化酸脫氫酶系檸檬酸合酶異檸檬酸脫氫酶糖異生酸羧化酶磷酸烯醇式 酸羧激酶果糖雙磷酸酶-1脂酸乙酰輔酶A羧化酶HMG輔酶A合酶膽固醇HMG輔酶A還原酶某些重要代謝途徑的關(guān)鍵酶數(shù)秒、數(shù)分鐘通過改變酶的活性②遲緩代謝數(shù)小時、幾天通過改變酶的含量變構(gòu)調(diào)節(jié)(allosteric

regulation)化學修飾調(diào)節(jié)(chemical

modification)代謝調(diào)節(jié)主要是通過對關(guān)鍵酶活性的調(diào)節(jié)而實現(xiàn)的。①快速代謝（一）細胞酶系有特定細胞和亞細胞區(qū)域的 分布（二）小分子代謝物改變關(guān)鍵酶構(gòu)象對酶活性變構(gòu)調(diào)節(jié)1．代謝途徑關(guān)鍵酶多數(shù)受到變構(gòu)調(diào)節(jié)小分子化合物與酶分子活性中心以外的某一部位特異結(jié)合，引起酶蛋白分子構(gòu)象變化，從而改變酶的活性，這種調(diào)節(jié)稱為酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)或別構(gòu)調(diào)節(jié)。（二）小分子代謝物改變關(guān)鍵酶構(gòu)象對酶活性變構(gòu)調(diào)節(jié)被調(diào)節(jié)的酶稱為變構(gòu)酶或別構(gòu)酶(allostericenzyme)。使酶發(fā)生變構(gòu)效應的物質(zhì)，稱為變構(gòu)效應劑(allosteric

effector)。變構(gòu)激活劑allostericeffector——引起酶活性增加的變構(gòu)效應劑。變構(gòu)抑制劑allosteric

effector

——引起酶活性降低的變構(gòu)效應劑。代謝途徑變構(gòu)酶變構(gòu)激活劑變構(gòu)抑制劑糖酵解己糖激酶AMP、 、FDP、PiG-6-P磷酸果糖激酶-1FDP檸檬酸酸激酶ATP，乙酰CoA三檸檬酸合酶AMPATP，長鏈脂酰CoA異檸檬酸脫氫酶AMP，ATP糖異生酸羧化酶乙酰CoA，ATPAMP糖原分解磷酸化酶bAMP，G-1-P，PiATP，G-6-P脂酸乙酰輔酶A羧化酶檸檬酸，異檸檬酸長鏈脂酰CoA氨基酸代謝谷氨酸脫氫酶，亮氨酸，蛋氨酸GTP，ATP，NADH嘌呤谷氨酰胺PRPP酰胺轉(zhuǎn)移酶AMP，GMP嘧啶天冬氨酸轉(zhuǎn)甲酰酶CTP，UTP核酸脫氧胸苷激酶dCTP，dATPdTTP一些代謝途徑中的變構(gòu)酶及其變構(gòu)效應劑（二）小分子代謝物改變關(guān)鍵酶構(gòu)象對酶活性變構(gòu)調(diào)節(jié)2．代謝途徑的起始物或產(chǎn)物通過變構(gòu)調(diào)節(jié)影響代謝途徑催化亞基變構(gòu)酶調(diào)節(jié)亞基變構(gòu)效應劑：底物、終產(chǎn)物其他小分子代謝物酶的構(gòu)象改變酶的活性改變（激活或抑制）亞基聚合亞基解聚酶分子多聚化（二）小分子代謝物改變關(guān)鍵酶構(gòu)象對酶活性變構(gòu)調(diào)節(jié)變構(gòu)效應劑+酶的調(diào)節(jié)亞基疏松緊密3.

變構(gòu)調(diào)節(jié)的生理意義①代謝終產(chǎn)物反饋抑制

(feedback

inhibition)反應途徑中的酶，使代謝物不致生成過多。乙酰CoA乙酰CoA羧化酶丙二酰CoA長鏈脂酰CoA（二）小分子代謝物改變關(guān)鍵酶構(gòu)象對酶活性變構(gòu)調(diào)節(jié)G-6-P糖原磷酸化酶抑制糖的氧化+

–糖原合酶促進糖的（二）小分子代謝物改變關(guān)鍵酶構(gòu)象對酶活性變構(gòu)調(diào)節(jié)②變構(gòu)調(diào)節(jié)使能量得以有效利用，不致浪費。檸檬酸–+6-磷酸果糖激酶-1抑制糖的氧化乙酰輔酶A羧化酶促進脂酸的（二）小分子代謝物改變關(guān)鍵酶構(gòu)象對酶活性變構(gòu)調(diào)節(jié)③變構(gòu)調(diào)節(jié)使不同的代謝途徑相互協(xié)調(diào)。（三）關(guān)鍵酶活性可由酶的化學修飾調(diào)節(jié)1．通過對酶蛋白的化學修飾調(diào)節(jié)代謝途徑關(guān)鍵酶活性酶蛋白肽鏈上某些殘基在酶的催化下發(fā)生可逆的共價修飾(covalentmodification)，從而引起酶活性改變，這種調(diào)節(jié)稱為酶的化學修飾?；瘜W修飾的主要方式：磷酸化---去磷酸乙?；?--脫乙酰甲基化---去甲基腺苷化---脫腺苷SH

與

–

S—

S–互變（三）關(guān)鍵酶活性可由酶的化學修飾調(diào)節(jié)酶化學修飾類型酶活性改變糖原磷酸化酶磷酸化/脫磷酸激活/抑制磷酸化酶b激酶磷酸化/脫磷酸激活/抑制糖原合酶磷酸化/脫磷酸抑制/激活酸脫羧酶磷酸化/脫磷酸抑制/激活磷酸果糖激酶磷酸化/脫磷酸抑制/激活酸脫氫酶磷酸化/脫磷酸抑制/激活HMG-CoA還原酶磷酸化/脫磷酸抑制/激活HMG-CoA還原酶激酶磷酸化/脫磷酸激活/抑制乙酰CoA羧化酶磷酸化/脫磷酸抑制/激活脂肪細胞甘油三酯脂肪酶磷酸化/脫磷酸激活/抑制黃嘌呤氧化脫氫酶SH/-S-S-脫氫酶/氧化酶酶促化學修飾對酶活性的調(diào)節(jié)酶的磷酸化與脫磷酸化-OHThrSerTyr酶蛋白2Pi H

O磷蛋白磷酸酶ATP蛋白激酶ThrSerTyr-O-PO32-磷酸化的酶蛋白（三）關(guān)鍵酶活性可由酶的化學修飾調(diào)節(jié)（三）關(guān)鍵酶活性可由酶的化學修飾調(diào)節(jié)酶促化學修飾的特點：①酶蛋白的共價修飾是可逆的酶促反應，在不同酶的作用下，酶蛋白的活性狀態(tài)可互相轉(zhuǎn)變。催化互變反應的酶在體內(nèi)可受調(diào)節(jié)因素如激素的調(diào)控。②具有放大效應，效率較變構(gòu)調(diào)節(jié)高。③磷酸化與脫磷酸是最常見的方式。同一個酶可以同時受變構(gòu)調(diào)節(jié)和化學修飾調(diào)節(jié)。（四）改變細胞內(nèi)酶的含量可調(diào)節(jié)酶的活性1．調(diào)節(jié)酶蛋白含量可通過誘導或阻遏酶蛋白

的表達加速酶

的化合物稱為誘導劑(inducer)減少酶

的化合物稱為阻遏劑(repressor)（四）改變細胞內(nèi)酶的含量可調(diào)節(jié)酶的活性常見的誘導或阻遏方式:Ⅰ底物對酶

的誘導和阻遏Ⅱ產(chǎn)物對酶

的阻遏Ⅲ激素對酶

的誘導Ⅳ藥物對酶

的誘導——

蛋白水解酶，降解蛋白質(zhì)蛋白酶體——泛素識別、結(jié)合蛋白質(zhì)；蛋白水解酶降解蛋白質(zhì)（四）改變細胞內(nèi)酶的含量可調(diào)節(jié)酶的活性2．調(diào)節(jié)細胞酶含量也可通過改變酶蛋白降解速度通過改變酶蛋白分子的降解速度，也能調(diào)節(jié)酶的含量。溶酶體機體相關(guān)組織

激素激素與靶細胞上的受體結(jié)合靶細胞產(chǎn)生生物學效應，適應內(nèi)外環(huán)境改變激素作用機制：內(nèi)、外環(huán)境改變二、激素通過作用特異受體調(diào)節(jié)代謝過程激素分類：按激素受體在細胞的部位不同，分為：Ι

膜受體激素Ⅱ

胞內(nèi)受體激素二、激素通過作用特異受體調(diào)節(jié)代謝過程激素作用方式：1．膜受體激素信號通過跨膜受體傳遞調(diào)節(jié)細胞代謝二、激素通過作用特異受體調(diào)節(jié)代謝過程2．激素-胞內(nèi)受體復合物可影響

轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)細胞代謝二、激素通過作用特異受體調(diào)節(jié)代謝過程（一）糖、脂和蛋白質(zhì)代謝在不同饑餓狀態(tài)有不同改變1.短期饑餓時脂肪動員增加而減少糖的利用糖原消耗

血糖趨于降低胰島素 減少胰高血糖素

增加引起一系列的代謝變化三、機體通過神經(jīng)系統(tǒng)及神經(jīng)-體液途徑整體調(diào)節(jié)體內(nèi)物質(zhì)代謝生成增多脂代謝變化脂肪動員加強，糖代謝變化糖異生加強，組織對葡萄糖利用降低（3）蛋白質(zhì)代謝變化肌蛋白質(zhì)分解加強，氨基酸異生成糖三、機體通過神經(jīng)系統(tǒng)及神經(jīng)-體液途徑整體調(diào)節(jié)體內(nèi)物質(zhì)代謝2．長期饑餓時各組織發(fā)生與短期饑餓不同的代謝改變：（1）蛋白質(zhì)代謝變化蛋白質(zhì)分解減少糖代謝變化肝腎糖異生增強肝糖異生的主要原料為乳酸、

酸脂代謝變化脂肪動員進一步加強腦組織利用

增加三、機體通過神經(jīng)系統(tǒng)及神經(jīng)-體液途徑整體調(diào)節(jié)體內(nèi)物質(zhì)代謝（二）應激增加糖、脂和蛋白質(zhì)分解的能源供應，限制能源存積概念：應激(stress)指受到一些異乎尋常的刺激，如、劇痛、凍傷、缺氧、中毒、

及劇烈情緒波動等所作出一系列反應的“緊張狀態(tài)”。三、機體通過神經(jīng)系統(tǒng)及神經(jīng)-體液途徑整體調(diào)節(jié)體內(nèi)物質(zhì)代謝（二）應激增加糖、脂和蛋白質(zhì)分解的能源供應，限制能源存積機體整體反應：交感神經(jīng)興奮腎上腺髓質(zhì)及皮質(zhì)激素 增多胰高血糖素、生長激素增加，胰島素 減少引起一系列的代謝變化三、機體通過神經(jīng)系統(tǒng)及神經(jīng)-體液途徑整體調(diào)節(jié)體內(nèi)物質(zhì)代謝代謝改變：血糖升高這對保證大腦、紅細胞的供能有重要意義。脂肪動員增強為心肌、骨骼肌及腎等組織供能。蛋白質(zhì)分解加強肌釋出丙氨酸等氨基酸增加。（二）應激增加糖、脂和蛋白質(zhì)分解的能源供應，限制能源存積三、機體通過神經(jīng)系統(tǒng)及神經(jīng)-體液途徑整體調(diào)節(jié)體內(nèi)物質(zhì)代謝代謝改變血中含量內(nèi)

腺或組織胰腺α-細胞、β-細胞胰高血糖素 增加、胰島

胰高血糖素↑素

抑制

胰島素↓腎上腺髓質(zhì)、皮質(zhì)腎上腺素↑皮質(zhì)醇↑去甲腎上腺素及腎上腺素分泌增加、皮質(zhì)醇

增加糖原分解增加、糖原

減肝葡萄糖↑↑少、糖異生增強、脂酸β氧化增加、

生成增加糖原分解增加、葡萄糖的攝取利用減少、蛋白質(zhì)分解增加、脂酸β-氧化增強肌乳酸↑葡萄糖↑氨基酸↑脂肪組織脂肪分解增強、葡萄糖攝取及利用減少、脂肪

減少游離脂酸↑甘油↑應激時機體的代謝改變表現(xiàn)為心腦血管病的多種代謝

在同一

內(nèi)集結(jié)的狀態(tài)。而超重和肥胖在MS發(fā)生、發(fā)展中起著決定性的作用。（三）肥胖是多種因素引起的進食行為和能量代謝調(diào)節(jié)的紊亂代謝綜合征(Metabolic

Syndrome，MS)

：以肥胖、高血壓、糖代謝及血脂異常等為主要臨床表現(xiàn)的癥候群。三、機體通過神經(jīng)系統(tǒng)及神經(jīng)-體液途徑整體調(diào)節(jié)體內(nèi)物質(zhì)代謝有不同類型肥胖者增加脂肪單純性肥胖體質(zhì)性肥胖：青少年期多見的肥胖，主要由于脂肪細胞數(shù)量增加所致。獲得性肥胖：成人因營養(yǎng)過剩引起的肥胖，主要由于脂肪細胞體積增加，也有數(shù)量增加。繼發(fā)性肥胖癥某些神經(jīng)、內(nèi) 疾病引起。（三）肥胖是多種因素引起的進食行為和能量代謝調(diào)節(jié)的紊亂三、機體通過神經(jīng)系統(tǒng)及神經(jīng)-體液途徑整體調(diào)節(jié)體內(nèi)物質(zhì)代謝肥胖 常用標準是體重指數(shù)（body

massindex，

BMI，

BMI=體重(kg)/身高2

(m2)。如體重

超過標準體重的20%，或體重指數(shù)＞30即為肥胖。（三）肥胖是多種因素引起的進食行為和能量代謝調(diào)節(jié)的紊亂三、機體通過神經(jīng)系統(tǒng)及神經(jīng)-體液途徑整體調(diào)節(jié)體內(nèi)物質(zhì)代謝2．正常食欲、進食和能量消耗的平衡受到神經(jīng)、內(nèi)

系統(tǒng)復雜調(diào)節(jié)短期進食調(diào)節(jié)激素主要包括生長激素

肽(ghrelin)和膽囊收縮素(cholecystokinin，CCK)。參與食欲、進食長期調(diào)節(jié)的激素包括胰島素和瘦蛋白（leptin）。（三）肥胖是多種因素引起的進食行為和能量代謝調(diào)節(jié)的紊亂三、機體通過神經(jīng)系統(tǒng)及神經(jīng)-體液途徑整體調(diào)節(jié)體內(nèi)物質(zhì)代謝（三）肥胖是多種因素引起的進食行為和能量代謝調(diào)節(jié)的紊亂肥胖者常表現(xiàn)胰島素

、功能異常和糖脂代謝的紊亂高胰島素血癥是肥胖的重要特征，也是促進肥胖形成的重要因素。肥胖者常可表現(xiàn)胰島素抵抗和高胰島素血癥。肥胖者糖代謝表現(xiàn)異常。肥胖者也存在脂代謝異常。三、機體通過神經(jīng)系統(tǒng)及神經(jīng)-體液途徑整體調(diào)節(jié)體內(nèi)物質(zhì)代謝四、代謝組學是對小分子代謝物集合的整體水平研究（一）代謝組學檢測某一生物或細胞所有低相對分子質(zhì)量代謝產(chǎn)物代謝組學(metabonomics)是對某一生物或細胞所有低相對分子質(zhì)量代謝產(chǎn)物進行定性和定量分析，檢測活細胞中代謝變化的研究領(lǐng)域。四、代謝組學是對小分子代謝物集合的整體水平研究（二）代謝物組學研究需要高通量定量檢測技術(shù)和大規(guī)模的計算代謝物組學研究有樣品預處理、

和數(shù)據(jù)分析解釋三個階段，以高通量的檢測實驗和大規(guī)模的計算為特征。－核磁技術(shù)有極大優(yōu)勢，1H-核磁

(1H-NMR)最為常用－可得到代謝物成分

圖譜。－在模式識別方法中，主成分分析法(principalcomponent ysis，PCA)最為常用、有效。廣泛用于候選藥物的毒性評價，大大提高了安全性評價的技術(shù)分析水平。發(fā)現(xiàn)疾病相關(guān)的有價值的代謝物特征模式和生物標志物，用于疾病的

。方面有（三）代謝物組學在新藥發(fā)現(xiàn)開發(fā)和巨大應用潛力用于藥物的作用機制的研究四、代謝組學是對小分子代謝物集合的整體水平研究第五節(jié)

肝的生物化學Biochemistry

in

Liver肝是 最大的實質(zhì)

；肝也是體內(nèi)最大的腺體；肝具有復雜多樣的生物化學功能。肝的組織結(jié)構(gòu)和化學組成特點:①肝具有肝動脈和門靜脈雙重血液供應;②肝存在肝靜脈和膽道系統(tǒng)雙重輸出通道;③肝具有豐富的肝血竇;④肝細胞含有豐富的細胞器如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、線粒體、溶酶體、過氧化物酶體等和豐富的酶體系，

有些甚至是肝所獨有的。肝的組織結(jié)構(gòu)和化學組成特點:獨特的組織結(jié)構(gòu)和化學組成特點賦予肝復雜多樣的生物化學功能肝系多種物質(zhì)代謝之中樞生物轉(zhuǎn)化作用作用（ 膽汁酸等）排泄作用（排泄膽紅素等）一、肝是維持血糖水平相對穩(wěn)定的重要作用：維持血糖水平相對穩(wěn)定，保障全身各組織，尤其是大腦和紅細胞的能量供應?；仡櫍焊蝺?nèi)主要進行那些糖代謝途徑？糖異生肝糖原的

與分解糖酵解途徑糖的有氧氧化磷酸戊糖途徑一、肝是維持血糖水平相對穩(wěn)定的重要脂肪動員↑→↑→節(jié)省葡萄糖不同營養(yǎng)狀態(tài)下肝內(nèi)如何進行糖代謝？饑餓狀態(tài)：飽食狀態(tài)：肝糖原

↑過多糖則轉(zhuǎn)化為脂肪，以VLDL形式輸出空腹狀態(tài)：肝糖原分解↑以糖異生為主一、肝是維持血糖水平相對穩(wěn)定的重要二、肝在脂類代謝中占據(jù)中心地位作用：在脂類的消化、吸收、

、分解與

均具有重要作用。(VLDL、HDL、膽固醇的

與轉(zhuǎn)變；脂蛋白與載脂蛋白的apoCⅡ)；脂蛋白的降解

(LDL)回顧：肝內(nèi)進行的脂類代謝途徑主要有哪些？脂肪酸的氧化；脂肪酸的

及酯化；的生成；二、肝在脂類代謝中占據(jù)中心地位肝在脂類代謝各過程中的作用消化吸收膽汁，其中膽汁酸為脂類消化吸收所必需肝內(nèi)脂酸的代謝肝一方面調(diào)節(jié)脂酸氧化與酯化的關(guān)系，另一方面調(diào)節(jié)乙酰CoA進入三

氧化分解與的關(guān)系。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的酯化作用線粒體內(nèi)的氧化作用二、肝在脂類代謝中占據(jù)中心地位甘油三酯、 膽固醇 、磷脂，并以入

其他組織

攝取與飽食后VLDL形式利用；的唯一

：“肝內(nèi)生酮肝外用”；肝是 膽固醇最主要

，

量占全身總量的3/4以上。二、肝在脂類代謝中占據(jù)中心地位分解脂肪酸的β氧化分解；肝是降解LDL

的主要

；肝

膽汁酸是肝降解膽固醇的最重要途徑；肝是體內(nèi)膽固醇的重要排泄

。與

VLDL;

HDL; apoCⅡ;

LCAT；apo

CⅡ是毛細血管內(nèi)皮細胞LPL的激活劑；肝

與

LCAT將血漿膽固醇酯化。二、肝在脂類代謝中占據(jù)中心地位肝在調(diào)節(jié)機體膽固醇代謝平衡上起中心作用肝是

膽固醇最活躍的

，是血漿膽固醇的主要來源；膽汁酸的生成是肝降解膽固醇的最重要途徑；肝也是體內(nèi)膽固醇的主要排泄

；肝對膽固醇的酯化也具有重要作用。二、肝在脂類代謝中占據(jù)中心地位三、肝的蛋白質(zhì)及分解代謝均非?；钴S肝在 蛋白質(zhì) 、分解和氨基酸代謝中起重要作用。肝在血漿蛋白質(zhì)代謝中的作用肝細胞的一個重要功能是

與

血漿蛋白質(zhì)；肝還是清除血漿蛋白質(zhì)（清蛋白除外）的重要

。三、肝的蛋白質(zhì)

及分解代謝均非?；钴S肝在氨基酸代謝中的作用肝是體內(nèi)除支鏈氨基酸以外的所有氨基酸分解和轉(zhuǎn)變的重要場所。肝的另一重要功能是解氨毒。肝通過鳥氨酸循環(huán)將

的氨

無毒的尿素。肝還可將氨轉(zhuǎn)變成谷氨酰胺。肝也是胺類物質(zhì)的重要生物轉(zhuǎn)化三、肝的蛋白質(zhì)

及分解代謝均非?；钴S四、肝參與多種維生素和輔酶的代謝肝在維生素的吸收、

、

及轉(zhuǎn)化等方面起重要作用。脂溶性維生素的吸收；維生素的場所；維生素的結(jié)合蛋白的：肝是Vit

A、E、K和B12的主要：肝

視黃醇結(jié)合蛋白、Vit

D；維生素的轉(zhuǎn)化：Vit

D3

→

25-(OH)-Vit

D3B族維生素→輔酶或輔基的組成成分四、肝參與多種維生素和輔酶的代謝五、肝參與多種激素的滅活激素的滅活(inactivation):

激素主要在肝中轉(zhuǎn)化、降解或失去活性的過程稱為激素的滅活。主要方式：生物轉(zhuǎn)化作用3、下列哪些是三A.異檸檬酸脫氫酶C.蘋果酸脫氫酶4、三A.蘋果酸脫氫酶C.異檸檬酸脫氫酶B.β-酮戊二酸脫氫酶D.琥珀酸脫氫酶例題1、下列物質(zhì)中能在肝臟細胞的有ABCA. B.糖原

C.尿素

D.蔗糖2、關(guān)于別構(gòu)酶特點描述正確的是

ABCDA.寡聚酶

B.具有調(diào)節(jié)部位C.具協(xié)同效應

D.動力學曲線為雙曲線主要調(diào)控酶?ADB.琥珀酸脫氫酶D.α-酮戊二酸脫氫酶中，主要的限速酶是CA.?；鵆oA

酶類

B.異檸檬酸脫氫酶C.脂肪酰CoA氧化作用的酶類D.琥珀酸脫氫酶

E.核苷二磷酸激酶6、能反饋地抑制己糖激酶的代謝物是例題5、下列哪種酶或酶系是定位粒體內(nèi)膜上的?DBA.6–磷酸果糖

B.6–磷酸葡萄糖C.1–磷酸葡萄糖

D.1，6–二磷酸果糖

E.

酸7、關(guān)于酶的共價修飾調(diào)節(jié)，下面不正確的是

D是快速經(jīng)濟而有效的調(diào)節(jié)方式會出現(xiàn)級聯(lián)放大效應，調(diào)節(jié)效果更強

C.最常見的共價修飾是磷酸化與去磷酸化D.酶蛋白中所有的酪氨酸殘基都可磷酸化第二章

表達調(diào)控Regulation

of

Gene

Expression第一節(jié)表達調(diào)控的基本概念Basic

Conceptions

of

Gene

ExpressionRegulation一、表達是指

轉(zhuǎn)錄及翻譯的過程組(genome)來自一個生物體的一整套遺傳物質(zhì)。表達(gene

expression)是

轉(zhuǎn)錄及翻譯的過程，即：生成具有生物學功能產(chǎn)物的過程。表達是受調(diào)控的。二、 表達具有時間特異性和空間特異性（一）時間特異性按功能需要，某一特定的表達嚴格按特定的時間順序發(fā)生，稱之為

表達的時間特異性(temporal

specificity)。多細胞生物表達的時間特異性又稱階段特異性(stage

specificity)。的這種分布差異，實際上是由細胞在 的分布決定的，所以空間特異性又稱細胞或組織特異性(cell

or

tissue

specificity)。（二）空間特異性在 生長全過程，某種 產(chǎn)物在

按不同組織空間順序出現(xiàn)，稱之為 表達的空間特異性(spatial

specificity)。表達伴隨時間順序所二、 表達具有時間特異性和空間特異性三、 表達的方式及調(diào)節(jié)存在很大差異按對刺激的反應性，表達的方式分為：基本（或組

）表達誘導或阻遏表達（一）基本（或組

）表達某些

在一個

的幾乎所有細胞中持續(xù)表達，

通常被稱為管家(housekee gene)。無論表達水平高低，管家較少受環(huán)境因素影響，而是在各個生長階段的大多數(shù)或幾乎全部組織中持續(xù)表達，或變化很小。區(qū)別于其他，這類表達被視為組成性表達(constitutive

geneexpression)。三、 表達的方式及調(diào)節(jié)存在很大差異（二）有些

的表達受到環(huán)境變化的誘導和阻遏在特定環(huán)境信號刺激下，相應的

被激活，表達產(chǎn)物增加，這種

稱為可誘導基因(inducible

gene)?？烧T導

在特定環(huán)境中表達增強的過程，稱為誘導(induction)。如果 對環(huán)境信號應答是被抑制，這種基因是可阻遏

(repressible

gene)?？勺瓒舯磉_產(chǎn)物水平降低的過程稱為阻遏(repression)。三、 表達的方式及調(diào)節(jié)存在很大差異在一定機制控制下，功能上相關(guān)的一組基因，無論其為何種表達方式，均需協(xié)調(diào)一致、共同表達，即為協(xié)調(diào)表達(coordinatee

x

p

r

e

s

s

i

o

n)，這種調(diào)節(jié)稱為協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)

(coordinate

regulation)。三、 表達的方式及調(diào)節(jié)存在很大差異四、

表達調(diào)控為生物體生長、發(fā)育所必需（一）以適應環(huán)境、維持生長和增殖生物體所處的內(nèi)、外環(huán)境是在不斷變化的。通過一定的程序調(diào)控的表達，可使生物體表達出合適的蛋白質(zhì)分子，以便更好地適應環(huán)境，維持其生長和增殖。（二）以維持細胞分化與

發(fā)育在多細胞生長、發(fā)育的不同階段，或同一生長發(fā)育階段，不同組織

內(nèi)蛋白質(zhì)分子分布、種類和含量存在很大差異，這些差異是調(diào)節(jié)細胞表型的關(guān)鍵。四、

表達調(diào)控為生物體生長、發(fā)育所必需第二節(jié)表達調(diào)控的基本原理Basic

Principles

of

Gene

Expression

Regulation一、 表達調(diào)控呈現(xiàn)多層次和復雜性表達的多級調(diào)控激活拷貝數(shù)重排甲基化程度蛋白質(zhì)翻譯翻譯后加工修飾蛋白質(zhì)降解等轉(zhuǎn)錄起始轉(zhuǎn)錄后加工mRNA降解二、 轉(zhuǎn)錄激活受到轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)蛋白與啟動子相互作用的調(diào)節(jié)表達的調(diào)節(jié)與的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)，生物或細胞所處的內(nèi)、外環(huán)境，以及細胞內(nèi)所存在的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)蛋白有關(guān)。（一）特異DNA序列決定 的轉(zhuǎn)錄活性（二）轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)蛋白可以增強或抑制轉(zhuǎn)錄活性原核生物蛋白質(zhì)因子——子(operon)

機制特異DNA序列編碼序列其他調(diào)節(jié)序列啟動序列(promoter)序列(operator)1、啟動序列是RNA聚合酶結(jié)合并啟動轉(zhuǎn)錄的特異DNA序列。RNA轉(zhuǎn)錄起始-35區(qū)

-10區(qū)TTGACAN17TTAACTN7ATTTACAN16TATGATN7ATTTACAN17TATGTTN6ATTGATAN16TATAATN7ACTGACGN16TACTGTN6AtrptRNATyrlacrecAAra

BADTTGACATATAAT共有序列圖13-1五種E.coli啟動序列的共有序列1、啟動序列是RNA聚合酶結(jié)合并啟動轉(zhuǎn)錄的特異DNA序列。共有序列(consensus

sequence)

決定啟動序列的轉(zhuǎn)錄活性大小。某些特異因子（蛋白質(zhì)）決定RNA聚合酶對一個或一套啟動序列的特異性識別和結(jié)合能力。2、

序列——阻遏蛋白(repressor)的結(jié)合位點當序列結(jié)合有阻遏蛋白時，會阻礙RNA聚合酶與啟動序列的結(jié)合，或是RNA聚合酶不能沿DNA向前移動，阻礙轉(zhuǎn)錄。編碼序列啟

pol

列阻遏蛋白3、其他調(diào)節(jié)序列、調(diào)節(jié)蛋白例如：激活蛋白(activator)可結(jié)合啟動序列鄰近的

DNA序列，促進RNA聚合酶與啟動序列的結(jié)合，增強RNA聚合酶活性。有些在沒有激活蛋白存在時，RNA聚合酶很少或完全不能結(jié)合啟動序列。真核生物1、順式作用元件(cis-acting

element)——可影響自身BADNARNA聚合酶

Ⅱ編碼序列表達活性的DNA序列轉(zhuǎn)錄起始點mRNAⅡBADNA轉(zhuǎn)錄起始點RNA聚合酶mRNA圖13-2

順式作用元件真核生物1、順式作用元件(cis-acting

element)——可影響自身表達活性的DNA序列不同真核生物的順式作用元件中也會發(fā)現(xiàn)一些共有序列，如TATA盒、CAAT盒等，這些共有序列是RNA聚合酶或特異轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合位點。由某一

過與另一表達產(chǎn)生的蛋白質(zhì)因子，通的特異的順式作用元件相互作用，調(diào)節(jié)其表達。這種調(diào)節(jié)作用稱為反式作用。還有蛋白質(zhì)因子可特異識別、結(jié)合自身的調(diào)節(jié)序列，調(diào)節(jié)自身 的表達，稱順式作用。2、真核

的調(diào)節(jié)蛋白反式作用因子(trans-acting

factor)cDNAaDNA反式調(diào)節(jié)C順式調(diào)節(jié)mRNA蛋白質(zhì)CbAmRNA蛋白質(zhì)AAC圖13-3

反式與順式作用蛋白（三）轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)蛋白通過與DNA或與蛋白質(zhì)相互作用對轉(zhuǎn)錄起始進行調(diào)節(jié)指的是反式作用因子與順式作用元件之間的特異識別及結(jié)合。通常是非共價結(jié)合，被識別的DNA結(jié)合位點通常呈對稱、或不完全對稱結(jié)構(gòu)。絕大多數(shù)調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)結(jié)合DNA前，需通過蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用，形成二聚體(dimer)或多聚體(polymer)。（四）RNA聚合酶與

的啟動序列/啟動子相結(jié)合1、原核啟動序列/真核啟動子與RNA聚合酶活性RNA聚合酶與其的親和力，影響轉(zhuǎn)錄。2、調(diào)節(jié)蛋白與RNA聚合酶活性一些特異調(diào)節(jié)蛋白在適當環(huán)境信號刺激下表達，然后通過DNA-蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用影響RNA聚合酶活性。第三節(jié) 原核 表達調(diào)節(jié)Regulation

of

Gene

ExpressioninProkaryote一、原核 轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)特點——調(diào)節(jié)的主要環(huán)節(jié)在轉(zhuǎn)錄起始。（一）σ因子決定RNA聚合酶識別特異性在轉(zhuǎn)錄起始階段，σ因子識別特異啟動序列；不同的σ因子決定特異決定mRNA、rRNA和tRNA的轉(zhuǎn)錄激活，的轉(zhuǎn)錄。γ

Γ

咖嗎

δ

Δ

德兒塔

ε

Ε

易普塞龍

ζ

Ζ

賊塔

η

Η

姨塔

θ

Θ

習塔ο

Ο

歐麥克龍

π

∏

派

ρ

Ρ

肉α

Α

阿拉法β

Β

北塔ι

Ι

哎歐塔κ

Κ

卡怕σ∑西格馬τ

Τ

掏λ

∧

藍母達

μ

Μ

謬

ν

Ν

拗

ξ

Ξ

可賽υ

Υ

優(yōu)普塞龍φ

Φ

fai（夫愛切）

χ

Χ

開（去聲）

ψ

Ψ

坡賽

ω

Ω

歐梅咖（二）

子模型的普遍性原核生物絕大多數(shù)

按功能相關(guān)性成簇地串聯(lián)、密集于

上，共同組成一個轉(zhuǎn)錄單位──

子（operon）。一個

子只含一個啟動序列（promoter）及數(shù)個可轉(zhuǎn)錄的編碼。通常，這些編碼可轉(zhuǎn)錄出多順反子mRNA。原核的協(xié)調(diào)表達就是通過調(diào)控單個啟動的活性來完成的。（三）原核子受到阻遏蛋白的負性調(diào)節(jié)原核 調(diào)控普遍涉及特異阻遏蛋白參與的開、關(guān)調(diào)節(jié)機制。當阻遏蛋白與就會發(fā)生特異序列結(jié)合或解聚時，的阻遏或去阻遏。二、子調(diào)控模式在原核

轉(zhuǎn)錄起始的調(diào)節(jié)（一）乳糖中具有普遍性子(lac

operon)的結(jié)構(gòu)CAP結(jié)合位點啟動序列序列Z：β-半乳糖苷酶

Y：透酶A：乙?；D(zhuǎn)移酶POZYA調(diào)控區(qū)

結(jié)構(gòu)DNAmRNA阻遏蛋白DNAI

O

Z

Y

Apol沒有乳糖存在時（二）乳糖 子受阻遏蛋白和CAP的雙重調(diào)節(jié)1、阻遏蛋白的負性調(diào)節(jié)阻遏mRNA阻遏蛋白有乳糖存在時IDNAO

Z

Y

Apol啟動轉(zhuǎn)錄mRNA乳糖半乳糖β-半乳糖苷酶圖13-4

lac子與阻遏蛋白的負性調(diào)節(jié)無葡萄糖，cAMP濃度高時有葡萄糖，cAMP濃度低時2、CAP(分解物激活蛋白)的正性調(diào)節(jié)++++轉(zhuǎn)錄P

O

Z

Y

ADNACAPCAP

CAP

CAP

CAPCAP3、協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)當阻遏蛋白封閉轉(zhuǎn)錄時，CAP對該系統(tǒng)不能發(fā)揮作用。如無CAP存在，即使沒有阻遏蛋白與

序列結(jié)合，

子仍無轉(zhuǎn)錄活性。單純?nèi)樘谴嬖跁r，細菌利用乳糖作碳源；若有葡萄糖或葡萄糖/乳糖共同存在時，細菌首先利用葡萄糖。葡萄糖對lac

子的阻遏作用稱分解代謝阻遏(catabolic

repression)。mRNA低半乳糖時高半乳糖時葡萄糖低cAMP濃度高葡萄糖高cAMP濃度低RNA-polOO圖13-5CAP、阻遏蛋白、cAMP和誘導劑對lac子的調(diào)節(jié)（新圖）三、原核生物具有不同的轉(zhuǎn)錄終止調(diào)節(jié)機制（一）不依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止終止子結(jié)構(gòu)特點：兩段富含GC的反向重復序列，中間間隔若干核苷酸；下游含一系列T序列。（二）依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止常見于噬菌體中，結(jié)構(gòu)特點不清楚。四、原核生物在翻譯水平受到多個環(huán)節(jié)的調(diào)節(jié)（一）蛋白質(zhì)分子結(jié)合于啟動序列或啟動序列周圍進行自我調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)蛋白結(jié)合mRNA靶位點，

白體識別翻譯起始區(qū)，從而阻斷翻譯。調(diào)節(jié)蛋白一般作用于自身mRNA，抑制自身的

，稱自我控制(autogenous

control)?？烧{(diào)節(jié) 表達的RNA稱為調(diào)節(jié)RNA。細菌中含有與特定m

RNA翻譯起始部位互補的

RNA，通過與mRNA雜交阻斷30S小亞基對起始密碼子的識別及與SD序列的結(jié)合，抑制翻譯起始。這種調(diào)節(jié)稱為反義控制(antisense

control)。四、原核生物在翻譯水平受到多個環(huán)節(jié)的調(diào)節(jié)（二）反義RNA結(jié)合mRNA翻譯起始部位的互補序列對翻譯進行調(diào)節(jié)第四節(jié) 真核 表達調(diào)節(jié)Regulation

of

Gene

Expression

in

Eukaryote一、真核組具有獨特的結(jié)構(gòu)特點組結(jié)構(gòu)龐大組DNA

約3×109堿基對。（一）真核哺乳類動物人編碼約4萬個，編碼序列僅占總長的1%。rDNA等重復

約占5%~10%。（二）真核單順反子(monocistron)即一個編碼

轉(zhuǎn)錄生成一個mRNA分子，經(jīng)翻譯生成一條多肽鏈。單拷貝序列（一次或數(shù)次）的重復序列高度重復序列（106

次）中度重復序列（103

~ 104次）（三）真核

組多拷貝序列一、真核組具有獨特的結(jié)構(gòu)特點轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物為單順反子真核結(jié)構(gòu)兩側(cè)存在有不被轉(zhuǎn)錄的非編碼序列，往往是

表達的調(diào)控區(qū)。在編碼

尚有內(nèi)含子（intron）、外顯子（exon）之分，因此真核

是不連續(xù)的。（四）真核故：具有不連續(xù)性一、真核組具有獨特的結(jié)構(gòu)特點中存在非編碼序列和間隔區(qū)，二、真核 表達調(diào)控更為復雜（一）真核細胞內(nèi)含有多種RNA聚合酶真核RNA聚合酶有三種，即RNA

polI、II及III，分別負責三種RNA轉(zhuǎn)錄。在；

活化后:RNA-pol正超螺旋負超螺旋轉(zhuǎn)錄方向（二）處于轉(zhuǎn)錄激活狀態(tài)的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化對核酸酶敏感活化

常有超敏位點，位于調(diào)節(jié)蛋白結(jié)合位點附近。DNA拓撲結(jié)構(gòu)變化天然雙鏈DNA均以負性超螺旋構(gòu)象存二、真核

表達調(diào)控更為復雜DNA堿基的甲基化修飾變化真核DNA約有5%的胞嘧啶被甲基化，甲基化范圍與

表達程度呈反比。組蛋白變化富含Lys組蛋白水平降低H2A·H2B二聚體不穩(wěn)定性增加組蛋白H3、H4發(fā)生乙酰化、甲基化或磷酸化修飾二、真核 表達調(diào)控更為復雜組蛋白修飾對于

表達影響的機制也包括兩種相互包容的理論。即：組蛋白的修飾直接影響染色質(zhì)或核小體的結(jié)構(gòu)，以及化學修飾征集了其他調(diào)控

轉(zhuǎn)錄的蛋白質(zhì)，為其他功能分子與組蛋白結(jié)合搭建了一個平臺。這些理論構(gòu)成了“組蛋白

”的假說。二、真核 表達調(diào)控更為復雜組蛋白氨基酸殘基位點修飾類型功能H3Lys-4甲基化激活H3Lys-9甲基化染色質(zhì)濃縮H3Lys-9甲基化DNA甲基化所必需H3Lys-9乙酰化激活H3Ser-10磷酸化激活H3Lys-14乙?；乐筁ys-9的甲基化H3Lys-79甲基化端粒沉默H4Arg-3甲基化H4Lys-5乙酰化裝配H4Lys-12乙?；b配H4Lys-16乙?；诵◇w裝配H4Lys-16乙酰化Fly

X激活組蛋白修飾對染色質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的影響（三）在真核采用正性調(diào)節(jié)機制更精確：一個負性調(diào)節(jié)元件的結(jié)合足可阻斷RNA聚合酶的結(jié)合，因此同時采用幾個負性調(diào)節(jié)元件一般不會改變特異性；相反，如果采用多種正性調(diào)節(jié)元件、正性調(diào)節(jié)蛋白可提高表達調(diào)節(jié)的特異性和精確性。采用負性調(diào)節(jié)不經(jīng)濟：在正性調(diào)節(jié)中，大多數(shù)不結(jié)合調(diào)節(jié)蛋白，所以是沒有活性的；只要細胞表達一組激活蛋白時，相關(guān)靶 即可被激活。二、真核表達調(diào)控更為復雜表達調(diào)控中以正性調(diào)節(jié)占主導（四）在真核細胞中轉(zhuǎn)錄與翻譯分隔進行真核細胞有細胞核及胞漿等區(qū)間分布，轉(zhuǎn)錄與翻譯在不同細胞部位進行，轉(zhuǎn)錄在細胞核，翻譯在細胞漿。因此，轉(zhuǎn)錄與翻譯產(chǎn)物的分布、定位等環(huán)節(jié)均可以被調(diào)控。（五）轉(zhuǎn)錄后修飾、加工更為復雜二、真核 表達調(diào)控更為復雜三、RNA

Pol

I和Pol

III轉(zhuǎn)錄體系的調(diào)節(jié)相對簡單（一）RNA

Pol

I轉(zhuǎn)錄體系RNA

PolI的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物只有rRNA前體，經(jīng)剪接修飾生成除5S

rRNA外的各種rRNA。啟動子元件包括：

元件(core

element)或啟動子(core

promoter)和上游控制元件(upstream

control

element,

UCE)。（二）RNA

Pol

III轉(zhuǎn)錄體系RNA

PolIII的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物：多種小分子RNA，包括tRNA、5S

rRNA和一部分小核RNA。啟動子位于轉(zhuǎn)錄起始點下游，稱

控制區(qū)(internal

control

regions,

ICR)。二、真核

表達調(diào)控更為復雜（一）真核

順式作用元件影響

轉(zhuǎn)錄活性1.

啟動子真核

啟動子是RNA聚合酶結(jié)合位點周圍的一組轉(zhuǎn)錄控制組件，至少包括一個轉(zhuǎn)錄起始點以及一個以上的功能組件。TATA盒GC盒CAAT盒四、RNA

PolII轉(zhuǎn)錄起始的調(diào)節(jié)非常復雜CCAAT盒GC盒TATA盒轉(zhuǎn)錄起始點高等真核生物上游激活序列（UAS）TATA盒轉(zhuǎn)錄起始點酵母圖13-7

真核啟動子的典型結(jié)構(gòu)四、RNA

PolII轉(zhuǎn)錄起始的調(diào)節(jié)非常復雜增強子(enhancer)指遠離轉(zhuǎn)錄起始點、決定的時間、空間特異性、增強啟動子轉(zhuǎn)錄活性的DNA序列。其發(fā)揮作用的方式通常與方向、距離無關(guān)。沉默子(silencer)某些

的負性調(diào)節(jié)元件，當其結(jié)合特異蛋白因子時，對

轉(zhuǎn)錄起阻遏作用。四、RNA

PolII轉(zhuǎn)錄起始的調(diào)節(jié)非常復雜（二）反式作用因子是真核細胞中重要的轉(zhuǎn)錄調(diào)控蛋白轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子分類（按功能特性）基本轉(zhuǎn)錄因子(general

transcriptionfactors)是RNA聚合酶結(jié)合啟動子所必需的一組蛋白因子，決定三種RNA(m

RNA、

tRNA及rRNA)轉(zhuǎn)錄的類別。四、RNA

PolII轉(zhuǎn)錄起始的調(diào)節(jié)非常復雜特異轉(zhuǎn)錄因子(special

transcriptionfactors)為個別

轉(zhuǎn)錄所必需，決定該的時間、空間特異性表達。轉(zhuǎn)錄激活因子轉(zhuǎn)錄抑制因子四、RNA

PolII轉(zhuǎn)錄起始的調(diào)節(jié)非常復雜轉(zhuǎn)錄激活域2.

轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子結(jié)構(gòu)TF

DNA結(jié)合域蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)結(jié)合域（二聚化結(jié)構(gòu)域）酸性激活域谷氨酰胺富含域脯氨酸富含域四、RNA

PolII轉(zhuǎn)錄起始的調(diào)節(jié)非常復雜最常見的DNA結(jié)合域：1.

鋅指(zinc

finger)常結(jié)合GC盒C——

CysH

——

His四、RNA

PolII轉(zhuǎn)錄起始的調(diào)節(jié)非常復雜ZnCysHis圖13-8

鋅指結(jié)構(gòu)

-螺旋堿性螺旋-環(huán)-螺旋堿性亮氨酸拉鏈常結(jié)合CAAT盒四、RNA

PolII轉(zhuǎn)錄起始的調(diào)節(jié)非常復雜PolⅡTATFⅡTAF

TAFTFⅡATFⅡTFⅡBDNATATA（三）mRNA轉(zhuǎn)錄激活需要轉(zhuǎn)錄起始復合物的形成真核RNA聚合酶Ⅱ在轉(zhuǎn)錄因子幫助下，形成轉(zhuǎn)錄起始復合物。EBPTBP圖13-9轉(zhuǎn)錄起始復合物的形成四、RNA

PolII轉(zhuǎn)錄起始的調(diào)節(jié)非常復雜五、RNA

Pol

II轉(zhuǎn)錄終止的調(diào)節(jié)機制尚不清楚（一）HIV

組轉(zhuǎn)錄終止調(diào)節(jié)蛋白Tat與轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物5′端特異RNA序列結(jié)合，并與宿主蛋白質(zhì)、RNA

Pol

II相互作用，HIV

組轉(zhuǎn)錄的提早終止。（二）熱休克蛋白

的轉(zhuǎn)錄終止調(diào)節(jié)在應激條件下暫時性停止大多數(shù)

的轉(zhuǎn)錄和翻譯，啟動一套能夠提高細胞生存能力的蛋白質(zhì)即熱休克蛋白(heat

shock

protein)的表達。六、轉(zhuǎn)錄后水平的調(diào)節(jié)也是表達調(diào)控的重要環(huán)節(jié)（一）hnRNA加工成

調(diào)節(jié)加工過程包括加帽、加尾、剪接、堿基修飾和編輯等。（二）mRNA

、胞漿內(nèi)穩(wěn)定性的調(diào)節(jié)通過與蛋白質(zhì)結(jié)合形成

白體復合物(ribonucleoprotein,

RNP)進行。七、

表達在翻譯水平以及翻譯后階段仍然可以受到調(diào)節(jié)（一）對翻譯起始因子活性的調(diào)節(jié)主要通過磷酸化修飾進行蛋白質(zhì)

速率的快速變化在很大程度上取決于起始水平，通過磷酸化調(diào)節(jié)翻譯起始因子（eukaryotic

initiation

factor,

eIF）的活性對起始階段有重要的控制作用。（二）RNA結(jié)合蛋白參與了對翻譯起始的調(diào)節(jié)RNA結(jié)合蛋白（RNA

binding

protein,

RBP），是指那些能夠與RNA特異序列結(jié)合的蛋白質(zhì)。表達的許多調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)都有RBP的參與，如前述轉(zhuǎn)錄終止、RNA剪接、RNA轉(zhuǎn)運、RNA胞漿內(nèi)穩(wěn)定性控制以及翻譯起始等。七、 表達在翻譯水平以及翻譯后階段仍然可以受到調(diào)節(jié)（三）對翻譯產(chǎn)物水平及活性的調(diào)節(jié)可以快速調(diào)控

表達新蛋白質(zhì)的半衰期長短是決定蛋白質(zhì)生物學功能的重要影響因素。因此，通過對新生肽鏈的水解和，可以控制蛋白質(zhì)的濃度在特定的部位或亞細胞器保持在合適的水平。許多蛋白質(zhì)需要在后經(jīng)過特定的修飾才具有功能活性。通過對蛋白質(zhì)的可逆的磷酸化、甲基化、?；揎?，可以達到調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)功能的作用，是表達的快速調(diào)節(jié)方式。七、

表達在翻譯水平以及翻譯后階段仍然可以受到調(diào)節(jié)（四）小分子RNA對 表達的調(diào)節(jié)十分復雜1．微小RNA

(microRNA,

miRNA)是一大

小分子非編碼單鏈RNA，長度約20~25個堿基，由一段具有發(fā)夾環(huán)結(jié)構(gòu)，長

度為70~90個堿基的單鏈RNA

前體(pre-miRNA)經(jīng)Dicer酶剪切后形成。七、 表達在翻譯水平以及翻譯后階段仍然可以受到調(diào)節(jié)miRNA形式存在于以單拷貝、多拷貝或組中，大多位于簇等多種間隔區(qū)。miRNA的特點：其長度一般為20~25個堿基；在不同生物體中普遍存在；其序列在不同生物中具有一定的保守性；具有明顯的表達階段特異性和組織特異性；七、

表達在翻譯水平以及翻譯后階段仍然可以受到調(diào)節(jié)小干擾RNA

(small

interfering

RNA,siRNA)是細胞內(nèi)一類雙鏈RNA(double-stranded

RNA，dsRNA)在特定情況下通過一定酶切機制，轉(zhuǎn)變?yōu)榫?/p>

有特定長度(21~23個堿基)和特定序列的小片段RNA。雙鏈siRNA參與RISC組成，與特異的靶mRNA完全互補結(jié)合，導致靶mRNA降解，阻斷翻譯過程。由siRNA介導的

表達抑制作用被稱為RNA干擾(RNA

interference，RNAi)。七、

表達在翻譯水平以及翻譯后階段仍然可以受到調(diào)節(jié)>30bp

雙鏈RNA（dsRNA）水解生成21-23nt

siRNA5’3’3’5’RISC形成識別特異序列并使其降解RNA干擾作用機制圖13-10

RNA干擾作用機制（新圖）產(chǎn)生siRNAmiRNA前體內(nèi)源或外源長雙鏈RNA誘導內(nèi)源發(fā)夾環(huán)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物結(jié)構(gòu)雙鏈分子單鏈分子功能降解mRNA阻遏其翻譯靶mRNA

結(jié)合需完全互補不需完全互補生物學效應抑制轉(zhuǎn)座子活性和發(fā)育過程的調(diào)節(jié)siRNA

和miRNA的差異比較A.結(jié)構(gòu)

C.啟動3、當多個

A.多聚體C.多順反子D.聚合體

E.多意義例題1、有關(guān)

子學說的論述，不正確的有

ACD子調(diào)控系統(tǒng)是真核生物 調(diào)控的主要方式子調(diào)控系統(tǒng)是原核生物 調(diào)控的主要方式誘導物與 結(jié)合啟動轉(zhuǎn)錄誘導物與啟動子結(jié)合啟動轉(zhuǎn)錄2、

子結(jié)構(gòu)中

子含有的成分有

ACDB.調(diào)節(jié)

D.被轉(zhuǎn)錄在一個mRNA上，則稱為(C)mRNAB.多克隆A.

B.噬菌體

C.細菌D.真核生物5、用線將不同調(diào)節(jié)因素與其調(diào)節(jié)方式連接起來(1)DNA甲基化

(2)激素調(diào)節(jié)(3)稀有

子(4)mRNA的成熟A.翻譯水平

B.轉(zhuǎn)錄水平

C.轉(zhuǎn)錄后水平

D.DNA水平B.RNA的某段功能序列

D.mRNA表達產(chǎn)物例題4、具有 子結(jié)構(gòu)的生物是C——D——B——A——C6、順式作用元件是指AA.DNA的某段功能序列

C.某種轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子生一個241kDa的截短的載脂蛋白B48，產(chǎn)生這種現(xiàn)象是因為(A.RNA可變剪接C.RNA翻譯后加工B.RNA編輯D.偶然突變例題7、 中的脫輔基脂蛋白B在肝細胞中產(chǎn)生一個512kDa的載脂蛋白B100，而在腸細胞中，由于脫輔基脂蛋白B前mRNA第6666位的一個堿基C變換為U，結(jié)果產(chǎn)生一個終止 子，因此在腸細胞中，脫輔基脂蛋白B只產(chǎn))B的結(jié)果生一個241kDa的截短的載脂蛋白B48，產(chǎn)生這種現(xiàn)象是因為(A.RNA可變剪接C.RNA翻譯后加工B.RNA編輯D.偶然突變例題7、 中的脫輔基脂蛋白B在肝細胞中產(chǎn)生一個512kDa的載脂蛋白B100，而在腸細胞中，由于脫輔基脂蛋白B前mRNA第6666位的一個堿基C變換為U，結(jié)果產(chǎn)生一個終止 子，因此在腸細胞中，脫輔基脂蛋白B只產(chǎn))B的結(jié)果能加強相連 的轉(zhuǎn)錄活性不管位于其連接

的上游或下游任一方向上均可激活轉(zhuǎn)錄無論是在上游還是下游，可在遠離起始位點1kb以上發(fā)揮作用增強子是一種轉(zhuǎn)錄因子，通過結(jié)合DNA上特定序列發(fā)揮作用例題8、下面有關(guān)增強子敘述正確的是(多選)ABC第三章

常用分子生物學技術(shù)的原理及應用The

Principle

and

Application

of

Common

Used

Techniques

inMolecular

Biology第一節(jié)分子雜交與印跡技術(shù)Molecular

Hybridization

and

BlottingTechnique核酸分子雜交(nucleicacid

hybridization)在DNA復性過程中，如果把不同DNA單鏈分子放在同一溶液中，或把DNA與RNA放在一起，只要在DNA或RNA的單鏈分子之間有一定的堿基配對關(guān)系，就可以在不同的分子之間形成雜化雙鏈(heteroduplex)。一、分子雜交與印跡技術(shù)的原理復性RNADNA一、分子雜交與印跡技術(shù)的原理（一）印跡技術(shù)利用各種物理方法使電泳膠中的生物大分子轉(zhuǎn)移到NC等各種膜上，使之成為固相化分子。這一技術(shù)類似于用吸墨紙吸收紙張上的墨跡，因此稱之為“blotting”，譯為印跡技術(shù)。一、分子雜交與印跡技術(shù)的原理（二）探針技術(shù)用放射性核素、生物素或熒光

標記其末端或全鏈的已知序列的多聚核苷酸鏈被稱為“探針”，探針可以與固定在NC膜上的核苷酸結(jié)合，判斷是否有同源的核酸分子存在。一、分子雜交與印跡技術(shù)的原理二、印跡技術(shù)的類別及應用（一）DNA印跡(Southern

Blotting)用于 組DNA、重組質(zhì)粒和噬菌體的分析。（二）RNA印跡(Northern

Blotting)用于RNA的定性定量分析。（三）蛋白質(zhì)的印跡(Western

Blotting)用于蛋白質(zhì)定性定量及相互作用研究。其他：斑點印跡(dot

blotting)原位雜交

(insituhybridization)DNA點陣(DNA

array)DNA

技術(shù)(DNA

chip)二、印跡技術(shù)的類別及應用三種印跡技術(shù)的比較分子雜交實驗①②放射自顯影照片DNA點陣第二節(jié)聚合酶鏈反應Polymerase

Chain

Reaction5Primer

15

Primer

2