【生物化學(xué)】細(xì)胞代謝與基因表達(dá)調(diào)控課件

第34章細(xì)胞代謝與基因表達(dá)調(diào)控第一節(jié)細(xì)胞代謝的調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)第二節(jié)代謝調(diào)節(jié)第三節(jié)基因表達(dá)調(diào)控第34章細(xì)胞代謝與基因表達(dá)調(diào)控第一節(jié)細(xì)胞代謝的調(diào)節(jié)網(wǎng)第一節(jié)細(xì)胞代謝的調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)一、代謝途徑交叉形成網(wǎng)絡(luò)二、分解代謝和合成代謝的單向性三、ATP是通用的能量載體四、NADPH

以還原力形式攜帶能量五、代謝的基本要略第一節(jié)細(xì)胞代謝的調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)一、代謝途徑交叉形成網(wǎng)絡(luò)糖類脂類氨基酸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-磷酸葡萄糖糖類脂類氨基酸和核苷酸之間的代謝聯(lián)系PEP丙酮酸生酮氨基酸核酸與糖、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)代謝都離不開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，CTP參與磷脂合成，GTP參與蛋白質(zhì)合成與糖異生作用。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ATP攜帶能量由能源傳遞給細(xì)胞的需能過程ATPADP+Pi太陽能化學(xué)能生物合成細(xì)胞運動膜運輸ATP攜帶能量由能源傳遞給細(xì)胞的需能過程ATPADP+Pi太通過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)物氧化前體通過NADPH循環(huán)將還原力由分解代謝轉(zhuǎn)移給生物合成反應(yīng)NAD

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)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)建成是一個耗能和增加有序結(jié)構(gòu)的過程，需要由物質(zhì)流、能量流和信息流來支持。代謝的基本要略代謝的基本要略在于形成A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，其中一部分通過磷酸化儲存在ATP中。大分子降解成基本結(jié)構(gòu)單位

生物氧化的三個階段NADPH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、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)和跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)第二節(jié)代謝調(diào)節(jié)一、代謝調(diào)節(jié)的概念第二節(jié)代謝調(diào)節(jié)

生命是靠代謝的正常運轉(zhuǎn)維持的。生命有限的空間內(nèi)同時有那麼多復(fù)雜的代謝途徑在運轉(zhuǎn)，必須有靈巧而嚴(yán)密的調(diào)節(jié)機制，才能使代謝適應(yīng)外界環(huán)境的變化與生物自身生長發(fā)育的需要。調(diào)節(jié)失靈便會導(dǎo)致代謝障礙，出現(xiàn)病態(tài)甚至危及生命。在漫長的生物進(jìn)化歷程中，機體的結(jié)構(gòu)、代謝和生理功能越來越復(fù)雜，代謝調(diào)節(jié)機制也隨之更為復(fù)雜。代謝調(diào)節(jié)的四級水平：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)生命是靠代謝的正常運轉(zhuǎn)維持的。生命有限的空間1、酶的別構(gòu)效應(yīng)

酶活性的前饋和反饋調(diào)節(jié)2、產(chǎn)能反應(yīng)與需能反應(yīng)的調(diào)節(jié)3、酶的共價修飾與級聯(lián)放大機制二、酶水平的調(diào)節(jié)1、酶的別構(gòu)效應(yīng)二、酶水平的調(diào)節(jié)酶活性的前饋和反饋調(diào)節(jié)

前饋（feedforward）和反饋（feedback）是來自電子工程學(xué)的術(shù)語，前者的意思是“輸入對輸出的影響”，后者的意思是“輸出對輸入的影響”，這里分別借用來說明底物和代謝產(chǎn)物對代謝過程的調(diào)節(jié)作用。這種調(diào)節(jié)可能是正調(diào)控，也可能是負(fù)調(diào)控，其調(diào)節(jié)機理是通過酶的變構(gòu)效應(yīng)來實現(xiàn)的。S0SnS2S1E0E1En-1或+—或+—反饋前饋酶活性的前饋和反饋調(diào)節(jié)前饋（feedforw反饋調(diào)節(jié)中酶活性調(diào)節(jié)的機制代謝物別構(gòu)中心活性中心反饋調(diào)節(jié)中酶活性調(diào)節(jié)的機制代謝物別構(gòu)中心活性中心6-磷酸葡萄糖對糖原合成的前饋激活作用GUDPG6-P-G+1-P-G糖原糖原合成酶ATPADP

UTPUDPG

6-磷酸葡萄糖對糖原合成的前饋激活作用GUDPG6-P-G+葡萄糖丙酮酸羧化酶乙酰CoA磷酸烯醇式丙酮酸1，6-二磷酸果糖草酰乙酸-酮戊二酸擰檬酸天冬氨酸氨基酸蛋白質(zhì)嘧啶核苷酸核酸

氨甲酰天冬氨酸——+++磷酸烯醇式丙酮酸羧化反應(yīng)的調(diào)節(jié)控制葡萄糖丙酮酸羧化酶乙酰CoA磷酸烯醇式丙酮酸1，6-二磷酸果細(xì)胞能量狀態(tài)指標(biāo)

能荷=—————————

[ATP]+0.5[ADP][ATP]+[ADP]+[AMP][ATP][ATP][ADP]ATP系統(tǒng)質(zhì)量作用比=細(xì)胞能量狀態(tài)指標(biāo)

能荷=—————————[ATP]+0.糖酵解與三羧酸循環(huán)途徑的調(diào)節(jié)丙酮酸

G細(xì)胞液檸檬酸乙酰CoA檸檬酸草酰乙酸-酮戊二酸乙酰CoA丙酮酸線粒體

G-6-P

F-6-P

F-1.6-2P

磷酸果糖激酶

PEPADP+PiATPADP+PiATP

NADH

O2ATP

ADP+PiAMP+ATP2ADP

PiPi

PEP羧激酶+++---++----

己糖激酶

丙酮酸脫氫酶

檸檬酸合成酶-酮戊二酸

脫氫酶糖酵解與三羧酸循環(huán)途徑的調(diào)節(jié)丙酮酸G細(xì)胞液檸檬酸乙酰Co

酶分子中的某些基團(tuán)，在其它酶的催化下，可以共價結(jié)合或脫去，引起酶分子構(gòu)象的改變，使其活性得到調(diào)節(jié)，這種方式稱為酶的共價修飾（Covalentmoldification

）。目前已知有六種修飾方式：磷酸化/去磷酸化，乙?；?去乙酰化，腺苷酰化/去腺苷?；蜍挣；?去尿苷酰化，甲基化/去甲基化，氧化（S-S）/還原(2SH)。激酶ATPADP磷酸化酶b（無活性）磷酸化酶aP（有活性）磷酸酯酶-OHH2OP例：糖原磷酸化酶的共價修飾共價修飾

酶分子中的某些基團(tuán)，在其它酶的催化下，可以共酶級聯(lián)系統(tǒng)調(diào)控示意圖意義：由于酶的共價修飾反應(yīng)是酶促反應(yīng)，只要有少量信號分子（如激素）存在，即可通過加速這種酶促反應(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（無活性）腺苷酸環(huán)化酶（活性）2、ATPcAMPR、cAMP3、蛋白激酶（無活性）蛋白激酶（活性）4、磷酸化酶激酶（無活性）磷酸化酶激酶（活性）5、磷酸化酶b（無活性）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ATPADPATPADP456酶級聯(lián)系統(tǒng)調(diào)控示意圖意義：由于酶的共價修飾反應(yīng)是酶促反應(yīng)，只cAMP激活蛋白激酶的作用機理

cAMP激活蛋白激酶的作用機理

糖原合成酶和糖原磷酸化酶的調(diào)控

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)控機制進(jìn)行調(diào)控，其限速酶分別為糖原磷酸化酶和糖原合成酶。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。糖原合成酶a(有活性)糖原磷酸化酶b(無活性)OHOHATPADPH2OPi糖原合成酶b(無活性)糖原磷酸化酶a(有活性)PP糖原合成酶和糖原磷酸化酶的調(diào)控糖原的分解和合成都是酶定位的區(qū)域化線粒體:丙酮酸氧化;三羧酸循環(huán);-氧化;呼吸鏈電子傳遞;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;呼吸細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)對代謝的調(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)運輸內(nèi)膜系統(tǒng)對代謝途徑的分隔作用膜與酶的可逆結(jié)合細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)對代謝的調(diào)節(jié)和控制作用

控制跨膜離子濃度梯度和激素調(diào)節(jié)的機制1、含氮激素作用模式2、甾醇類激素作用模式激素調(diào)節(jié)的機制1、含氮激素作用模式第三節(jié)基因表達(dá)調(diào)控一、基本概念二、原核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)三、真核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)第三節(jié)基因表達(dá)調(diào)控一、基本概念基因表達(dá)的時間性及空間性（一）時間特異性按功能需要，某一特定基因的表達(dá)嚴(yán)格按特定的時間順序發(fā)生，稱之為基因表達(dá)的時間特異性(temporalspecificity)?；虮磉_(dá)的時間性及空間性（一）時間特異性按功能需要，某一特定（二）空間特異性基因表達(dá)伴隨時間順序所表現(xiàn)出的這種分布差異，實際上是由細(xì)胞在器官的分布決定的，所以空間特異性又稱細(xì)胞或組織特異性(cellortissuespecificity)。在個體生長全過程，某種基因產(chǎn)物在個體按不同組織空間順序出現(xiàn)，稱之為基因表達(dá)的空間特異性(spatialspecificity)。（二）空間特異性基因表達(dá)伴隨時間順序所表現(xiàn)出的這種分布差異，基因表達(dá)的方式（一）組成性表達(dá)某些基因在一個個體的幾乎所有細(xì)胞中持續(xù)表達(dá)，通常被稱為管家基因(housekeepinggene)。無論表達(dá)水平高低，管家基因較少受環(huán)境因素影響，而是在個體各個生長階段的大多數(shù)或幾乎全部組織中持續(xù)表達(dá)，或變化很小。區(qū)別于其他基因，這類基因表達(dá)被視為組成性基因表達(dá)(constitutivegeneexpression)?；虮磉_(dá)的方式（一）組成性表達(dá)某些基因在一個個體的幾乎所有細(xì)（二）誘導(dǎo)和阻遏表達(dá)在特定環(huán)境信號刺激下，相應(yīng)的基因被激活，基因表達(dá)產(chǎn)物增加，這種基因稱為可誘導(dǎo)基因。可誘導(dǎo)基因在特定環(huán)境中表達(dá)增強的過程，稱為誘導(dǎo)(induction)。

基因表達(dá)產(chǎn)物水平降低的過程稱為阻遏(repression)。（二）誘導(dǎo)和阻遏表達(dá)在特定環(huán)境信號刺激下，相應(yīng)的基因被激活，基因表達(dá)調(diào)控的生物學(xué)意義（一）適應(yīng)環(huán)境、維持生長和增殖（二）維持個體發(fā)育與分化基因表達(dá)調(diào)控的生物學(xué)意義（一）適應(yīng)環(huán)境、維持生長和增殖（二）基因表達(dá)調(diào)控的基本原理（一）基因表達(dá)的多級調(diào)控基因激活轉(zhuǎn)錄起始轉(zhuǎn)錄后加工mRNA降解蛋白質(zhì)降解等蛋白質(zhì)翻譯翻譯后加工修飾轉(zhuǎn)錄起始基因表達(dá)調(diào)控的基本原理（一）基因表達(dá)的多級調(diào)控基因激活轉(zhuǎn)錄起（二）基因轉(zhuǎn)錄激活調(diào)節(jié)基本要素基因表達(dá)的調(diào)節(jié)與基因的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)，生物個體或細(xì)胞所處的內(nèi)、外環(huán)境，以及細(xì)胞內(nèi)所存在的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)蛋白有關(guān)。特異DNA序列和調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)（二）基因轉(zhuǎn)錄激活調(diào)節(jié)基本要素基因表達(dá)的調(diào)節(jié)與基因的結(jié)構(gòu)、性二、原核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)RegulationofProkaryoticGeneTranscription二、原核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)RegulationofProkar——調(diào)節(jié)的主要環(huán)節(jié)在轉(zhuǎn)錄起始原核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)特點（一）σ因子決定RNA聚合酶識別特異性（二）操縱子模型的普遍性（三）阻遏蛋白與阻遏機制的普遍性——調(diào)節(jié)的主要環(huán)節(jié)在轉(zhuǎn)錄起始原核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)特點（一）σ因子（二）乳糖操縱子調(diào)節(jié)機制1、乳糖操縱子(lacoperon)的結(jié)構(gòu)

調(diào)控區(qū)啟動序列操縱序列

結(jié)構(gòu)基因Z：β-半乳糖苷酶Y：透酶A：乙酰基轉(zhuǎn)移酶ZYAOPDNA（二）乳糖操縱子調(diào)節(jié)機制1、乳糖操縱子(lacoperonmRNA阻遏蛋白IDNAZYAOPpol沒有乳糖存在時2、阻遏蛋白的負(fù)性調(diào)節(jié)阻遏基因mRNA阻遏蛋白IDNAZYAOPpol沒有乳糖存在時2、阻mRNA阻遏蛋白有乳糖存在時IDNAZYAOPpol啟動轉(zhuǎn)錄mRNA乳糖半乳糖β-半乳糖苷酶mRNA阻遏蛋白有乳糖存在時IDNAZYAOPpol啟動轉(zhuǎn)錄++++轉(zhuǎn)錄無葡萄糖，cAMP濃度高時有葡萄糖，cAMP濃度低時3、CAP的正性調(diào)節(jié)ZYAOPDNACAPCAPCAPCAPCAPCAPCGP：降解物基因活化蛋白（catabolicgeneactivationprotein）

CAP：環(huán)腺苷酸受體蛋白（cycilicAMPreceptorprotein）++++轉(zhuǎn)錄無葡萄糖，cAMP濃度高時有葡萄糖，cARLacZLacYLacamRNAmRNAZmRNAYmRNAa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TcAMP-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cAMPCGP：降解物基因活化蛋白（catabolicgeneactivationprotein）CAP：環(huán)腺苷酸受體蛋白（cycilicAMPreceptorprotein）降低cAMP濃度使CAP呈失活狀態(tài)3、CAP的正性調(diào)節(jié)——降解物阻遏RLacZLacYLacamRNAmRNAZmRNAYmRN4、協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)※當(dāng)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操縱序列結(jié)合，操縱子仍無轉(zhuǎn)錄活性。單純?nèi)樘谴嬖跁r，細(xì)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(xì)菌首先利用葡萄糖。葡萄糖對lac操縱子的阻遏作用稱分解代謝阻遏(catabolicrepression)。

4、協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)※當(dāng)阻遏蛋白封閉轉(zhuǎn)錄時，CAP對該系統(tǒng)不能發(fā)揮作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-polOOOOmRNA低半乳糖時高半乳糖時葡萄糖低cAMP濃度操縱子(operon)

大腸桿菌可以利用葡萄糖、乳糖、麥芽糖、阿拉伯糖等作為碳源而生長繁殖，當(dāng)培養(yǎng)基中含有葡萄糖和乳糖時，細(xì)菌優(yōu)先利用葡萄糖，當(dāng)葡萄糖耗盡，細(xì)菌停止生長，經(jīng)過短時間的適應(yīng)，就能利用乳糖，細(xì)菌繼續(xù)呈指數(shù)式繁殖增長。調(diào)節(jié)子操縱子(operon)大腸桿菌可以利用葡萄糖、乳糖、麥TrpTrp高時Trp低時mRNAOPtrpR調(diào)節(jié)區(qū)結(jié)構(gòu)基因RNA聚合酶RNA聚合酶?（三）、其他轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)機制1、轉(zhuǎn)錄衰減色氨酸操縱子TrpTrp高時Trp低時mRNAOPtrpR調(diào)UUUU……UUUU……調(diào)節(jié)區(qū)結(jié)構(gòu)基因trpROP前導(dǎo)序列衰減子區(qū)域UUUU……前導(dǎo)mRNA1234衰減子結(jié)構(gòu)

第10、11密碼子為trp密碼子終止密碼子14aa前導(dǎo)肽編碼區(qū):

包含序列1形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)能力強弱：序列1/2>序列2/3>序列3/4

trp密碼子

UUUU……UUUU……UUUU……調(diào)節(jié)區(qū)結(jié)構(gòu)基因trpROP前導(dǎo)序UUUU……34UUUU3’34核糖體前導(dǎo)肽前導(dǎo)mRNA1.當(dāng)色氨酸濃度高時轉(zhuǎn)錄衰減機制125’trp密碼子衰減子結(jié)構(gòu)就是終止子可使轉(zhuǎn)錄前導(dǎo)DNAUUUU3’RNA聚合酶終止UUUU……34UUUU3’34核糖體前導(dǎo)肽前導(dǎo)mRNUUUU……342423UUUU……核糖體前導(dǎo)肽前導(dǎo)mRNA15’trp密碼子

結(jié)構(gòu)基因前導(dǎo)DNARNA聚合酶2.當(dāng)色氨酸濃度低時Trp合成酶系相關(guān)結(jié)構(gòu)基因被轉(zhuǎn)錄序列3、4不能形成衰減子結(jié)構(gòu)UUUU……342423UUUU……核糖體前導(dǎo)肽前導(dǎo)mR2、基因重組沙門菌鞭毛素基因的調(diào)節(jié)H2鞭毛素

阻遏蛋白Hin重組酶轉(zhuǎn)位片段hinH2IH1H1鞭毛素hinH2IDNA啟動序列H1啟動序列2、基因重組沙門菌鞭毛素基因的調(diào)節(jié)H2鞭毛素阻遏蛋白3、SOS反應(yīng)

SOS基因紫外線激活RecALexA阻遏蛋白

與DNA損傷修復(fù)有關(guān)的酶和蛋白質(zhì)基因表達(dá)LexA阻遏蛋白操縱序列DNA3、SOS反應(yīng)SOS基因紫外線激活RecALexA阻遏三、真核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)RegulationofEukaryoticGeneTranscription三、真核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)RegulationofEukary（一）真核基因組結(jié)構(gòu)特點1、真核基因組結(jié)構(gòu)龐大哺乳類動物基因組DNA約3×109

堿基對編碼基因約有40000個，占總長的6%rDNA等重復(fù)基因約占5%~10%（一）真核基因組結(jié)構(gòu)特點1、真核基因組結(jié)構(gòu)龐大哺乳類動物基因2、單順反子單順反子(monocistron)

即一個編碼基因轉(zhuǎn)錄生成一個mRNA分子，經(jīng)翻譯生成一條多肽鏈。3、重復(fù)序列單拷貝序列（一次或數(shù)次）高度重復(fù)序列（106

次）中度重復(fù)序列（103~104次）多拷貝序列4、基因不連續(xù)性2、單順反子單順反子(monocistron)3、重復(fù)序列（二）真核基因表達(dá)調(diào)控特點1、RNA聚合酶2、活性染色體結(jié)構(gòu)變化1）對核酸酶敏感活化基因常有超敏位點，位于調(diào)節(jié)蛋白結(jié)合位點附近。（二）真核基因表達(dá)調(diào)控特點1、RNA聚合酶2、活性染色體結(jié)構(gòu)2）DNA拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化天然雙鏈DNA均以負(fù)性超螺旋構(gòu)象存在；基因活化后RNA-pol正超螺旋負(fù)超螺旋轉(zhuǎn)錄方向3）DNA堿基修飾變化真核DNA約有5%的胞嘧啶被甲基化，甲基化程度與基因表達(dá)程度呈反比。2）DNA拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化天然雙鏈DNA均以負(fù)性超螺旋構(gòu)象存在；4）組蛋白變化3、正性調(diào)節(jié)占主導(dǎo)4、轉(zhuǎn)錄與翻譯分隔進(jìn)行5、轉(zhuǎn)錄后修飾、加工4）組蛋白變化3、正性調(diào)節(jié)占主導(dǎo)4、轉(zhuǎn)錄與翻譯分隔進(jìn)行5、轉(zhuǎn)（三）真核基因轉(zhuǎn)錄激活調(diào)節(jié)1、順式作用元件1）啟動子真核基因啟動子是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（三）真核基因轉(zhuǎn)錄激活調(diào)節(jié)1、順式作用元件1）啟動子真核基2)增強子(enhancer)指遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)錄起始點、增強啟動子轉(zhuǎn)錄活性的DNA序列，功能與方向、距離無關(guān)。3)沉默子(silencer)某些基因的負(fù)性調(diào)節(jié)元件，當(dāng)其結(jié)合特異蛋白因子時，對基因轉(zhuǎn)錄起阻遏作用。2)增強子(enhancer)指遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)錄起始點、增強啟動子2、反式作用因子1）分類（按功能特性）*基本轉(zhuǎn)錄因子(generaltranscriptionfactors)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(mRNA、tRNA及rRNA)轉(zhuǎn)錄的類別。2、反式作用因子1）分類（按功能特性）*基本轉(zhuǎn)錄因子(*特異轉(zhuǎn)錄因子(specialtranscriptionfactors)為個別基因轉(zhuǎn)錄所必需，決定該基因的時間、空間特異性表達(dá)。轉(zhuǎn)錄激活因子轉(zhuǎn)錄抑制因子*特異轉(zhuǎn)錄因子(specialtranscription真核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)是復(fù)雜的、多樣的*不同的DNA元件組合可產(chǎn)生多種類型的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)方式；*多種轉(zhuǎn)錄因子又可結(jié)合相同或不同的DNA元件。*轉(zhuǎn)錄因子與DNA元件結(jié)合后，對轉(zhuǎn)錄激活過程所產(chǎn)生的效果各異，有正性調(diào)節(jié)或負(fù)性調(diào)節(jié)之分。真核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)是復(fù)雜的、多樣的*不同的DNA元件組合可產(chǎn)生真核生物基因表達(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)翻譯后加工的調(diào)節(jié)核細(xì)胞質(zhì)

真核基因表達(dá)調(diào)控的五個水平

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)前體第34章細(xì)胞代謝與基因表達(dá)調(diào)控第一節(jié)細(xì)胞代謝的調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)第二節(jié)代謝調(diào)節(jié)第三節(jié)基因表達(dá)調(diào)控第34章細(xì)胞代謝與基因表達(dá)調(diào)控第一節(jié)細(xì)胞代謝的調(diào)節(jié)網(wǎng)第一節(jié)細(xì)胞代謝的調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)一、代謝途徑交叉形成網(wǎng)絡(luò)二、分解代謝和合成代謝的單向性三、ATP是通用的能量載體四、NADPH

以還原力形式攜帶能量五、代謝的基本要略第一節(jié)細(xì)胞代謝的調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)一、代謝途徑交叉形成網(wǎng)絡(luò)糖類脂類氨基酸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-磷酸葡萄糖糖類脂類氨基酸和核苷酸之間的代謝聯(lián)系PEP丙酮酸生酮氨基酸核酸與糖、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)代謝都離不開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，CTP參與磷脂合成，GTP參與蛋白質(zhì)合成與糖異生作用。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ATP攜帶能量由能源傳遞給細(xì)胞的需能過程ATPADP+Pi太陽能化學(xué)能生物合成細(xì)胞運動膜運輸ATP攜帶能量由能源傳遞給細(xì)胞的需能過程ATPADP+Pi太通過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)物氧化前體通過NADPH循環(huán)將還原力由分解代謝轉(zhuǎn)移給生物合成反應(yīng)NAD

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)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)建成是一個耗能和增加有序結(jié)構(gòu)的過程，需要由物質(zhì)流、能量流和信息流來支持。代謝的基本要略代謝的基本要略在于形成A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，其中一部分通過磷酸化儲存在ATP中。大分子降解成基本結(jié)構(gòu)單位

生物氧化的三個階段NADPH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、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)和跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)第二節(jié)代謝調(diào)節(jié)一、代謝調(diào)節(jié)的概念第二節(jié)代謝調(diào)節(jié)

生命是靠代謝的正常運轉(zhuǎn)維持的。生命有限的空間內(nèi)同時有那麼多復(fù)雜的代謝途徑在運轉(zhuǎn)，必須有靈巧而嚴(yán)密的調(diào)節(jié)機制，才能使代謝適應(yīng)外界環(huán)境的變化與生物自身生長發(fā)育的需要。調(diào)節(jié)失靈便會導(dǎo)致代謝障礙，出現(xiàn)病態(tài)甚至危及生命。在漫長的生物進(jìn)化歷程中，機體的結(jié)構(gòu)、代謝和生理功能越來越復(fù)雜，代謝調(diào)節(jié)機制也隨之更為復(fù)雜。代謝調(diào)節(jié)的四級水平：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)生命是靠代謝的正常運轉(zhuǎn)維持的。生命有限的空間1、酶的別構(gòu)效應(yīng)

酶活性的前饋和反饋調(diào)節(jié)2、產(chǎn)能反應(yīng)與需能反應(yīng)的調(diào)節(jié)3、酶的共價修飾與級聯(lián)放大機制二、酶水平的調(diào)節(jié)1、酶的別構(gòu)效應(yīng)二、酶水平的調(diào)節(jié)酶活性的前饋和反饋調(diào)節(jié)

前饋（feedforward）和反饋（feedback）是來自電子工程學(xué)的術(shù)語，前者的意思是“輸入對輸出的影響”，后者的意思是“輸出對輸入的影響”，這里分別借用來說明底物和代謝產(chǎn)物對代謝過程的調(diào)節(jié)作用。這種調(diào)節(jié)可能是正調(diào)控，也可能是負(fù)調(diào)控，其調(diào)節(jié)機理是通過酶的變構(gòu)效應(yīng)來實現(xiàn)的。S0SnS2S1E0E1En-1或+—或+—反饋前饋酶活性的前饋和反饋調(diào)節(jié)前饋（feedforw反饋調(diào)節(jié)中酶活性調(diào)節(jié)的機制代謝物別構(gòu)中心活性中心反饋調(diào)節(jié)中酶活性調(diào)節(jié)的機制代謝物別構(gòu)中心活性中心6-磷酸葡萄糖對糖原合成的前饋激活作用GUDPG6-P-G+1-P-G糖原糖原合成酶ATPADP

UTPUDPG

6-磷酸葡萄糖對糖原合成的前饋激活作用GUDPG6-P-G+葡萄糖丙酮酸羧化酶乙酰CoA磷酸烯醇式丙酮酸1，6-二磷酸果糖草酰乙酸-酮戊二酸擰檬酸天冬氨酸氨基酸蛋白質(zhì)嘧啶核苷酸核酸

氨甲酰天冬氨酸——+++磷酸烯醇式丙酮酸羧化反應(yīng)的調(diào)節(jié)控制葡萄糖丙酮酸羧化酶乙酰CoA磷酸烯醇式丙酮酸1，6-二磷酸果細(xì)胞能量狀態(tài)指標(biāo)

能荷=—————————

[ATP]+0.5[ADP][ATP]+[ADP]+[AMP][ATP][ATP][ADP]ATP系統(tǒng)質(zhì)量作用比=細(xì)胞能量狀態(tài)指標(biāo)

能荷=—————————[ATP]+0.糖酵解與三羧酸循環(huán)途徑的調(diào)節(jié)丙酮酸

G細(xì)胞液檸檬酸乙酰CoA檸檬酸草酰乙酸-酮戊二酸乙酰CoA丙酮酸線粒體

G-6-P

F-6-P

F-1.6-2P

磷酸果糖激酶

PEPADP+PiATPADP+PiATP

NADH

O2ATP

ADP+PiAMP+ATP2ADP

PiPi

PEP羧激酶+++---++----

己糖激酶

丙酮酸脫氫酶

檸檬酸合成酶-酮戊二酸

脫氫酶糖酵解與三羧酸循環(huán)途徑的調(diào)節(jié)丙酮酸G細(xì)胞液檸檬酸乙酰Co

酶分子中的某些基團(tuán)，在其它酶的催化下，可以共價結(jié)合或脫去，引起酶分子構(gòu)象的改變，使其活性得到調(diào)節(jié)，這種方式稱為酶的共價修飾（Covalentmoldification

）。目前已知有六種修飾方式：磷酸化/去磷酸化，乙?；?去乙酰化，腺苷酰化/去腺苷?；蜍挣；?去尿苷?；?，甲基化/去甲基化，氧化（S-S）/還原(2SH)。激酶ATPADP磷酸化酶b（無活性）磷酸化酶aP（有活性）磷酸酯酶-OHH2OP例：糖原磷酸化酶的共價修飾共價修飾

酶分子中的某些基團(tuán)，在其它酶的催化下，可以共酶級聯(lián)系統(tǒng)調(diào)控示意圖意義：由于酶的共價修飾反應(yīng)是酶促反應(yīng)，只要有少量信號分子（如激素）存在，即可通過加速這種酶促反應(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（無活性）腺苷酸環(huán)化酶（活性）2、ATPcAMPR、cAMP3、蛋白激酶（無活性）蛋白激酶（活性）4、磷酸化酶激酶（無活性）磷酸化酶激酶（活性）5、磷酸化酶b（無活性）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ATPADPATPADP456酶級聯(lián)系統(tǒng)調(diào)控示意圖意義：由于酶的共價修飾反應(yīng)是酶促反應(yīng)，只cAMP激活蛋白激酶的作用機理

cAMP激活蛋白激酶的作用機理

糖原合成酶和糖原磷酸化酶的調(diào)控

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)控機制進(jìn)行調(diào)控，其限速酶分別為糖原磷酸化酶和糖原合成酶。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。糖原合成酶a(有活性)糖原磷酸化酶b(無活性)OHOHATPADPH2OPi糖原合成酶b(無活性)糖原磷酸化酶a(有活性)PP糖原合成酶和糖原磷酸化酶的調(diào)控糖原的分解和合成都是酶定位的區(qū)域化線粒體:丙酮酸氧化;三羧酸循環(huán);-氧化;呼吸鏈電子傳遞;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;呼吸細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)對代謝的調(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)運輸內(nèi)膜系統(tǒng)對代謝途徑的分隔作用膜與酶的可逆結(jié)合細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)對代謝的調(diào)節(jié)和控制作用

控制跨膜離子濃度梯度和激素調(diào)節(jié)的機制1、含氮激素作用模式2、甾醇類激素作用模式激素調(diào)節(jié)的機制1、含氮激素作用模式第三節(jié)基因表達(dá)調(diào)控一、基本概念二、原核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)三、真核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)第三節(jié)基因表達(dá)調(diào)控一、基本概念基因表達(dá)的時間性及空間性（一）時間特異性按功能需要，某一特定基因的表達(dá)嚴(yán)格按特定的時間順序發(fā)生，稱之為基因表達(dá)的時間特異性(temporalspecificity)。基因表達(dá)的時間性及空間性（一）時間特異性按功能需要，某一特定（二）空間特異性基因表達(dá)伴隨時間順序所表現(xiàn)出的這種分布差異，實際上是由細(xì)胞在器官的分布決定的，所以空間特異性又稱細(xì)胞或組織特異性(cellortissuespecificity)。在個體生長全過程，某種基因產(chǎn)物在個體按不同組織空間順序出現(xiàn)，稱之為基因表達(dá)的空間特異性(spatialspecificity)。（二）空間特異性基因表達(dá)伴隨時間順序所表現(xiàn)出的這種分布差異，基因表達(dá)的方式（一）組成性表達(dá)某些基因在一個個體的幾乎所有細(xì)胞中持續(xù)表達(dá)，通常被稱為管家基因(housekeepinggene)。無論表達(dá)水平高低，管家基因較少受環(huán)境因素影響，而是在個體各個生長階段的大多數(shù)或幾乎全部組織中持續(xù)表達(dá)，或變化很小。區(qū)別于其他基因，這類基因表達(dá)被視為組成性基因表達(dá)(constitutivegeneexpression)?；虮磉_(dá)的方式（一）組成性表達(dá)某些基因在一個個體的幾乎所有細(xì)（二）誘導(dǎo)和阻遏表達(dá)在特定環(huán)境信號刺激下，相應(yīng)的基因被激活，基因表達(dá)產(chǎn)物增加，這種基因稱為可誘導(dǎo)基因。可誘導(dǎo)基因在特定環(huán)境中表達(dá)增強的過程，稱為誘導(dǎo)(induction)。

基因表達(dá)產(chǎn)物水平降低的過程稱為阻遏(repression)。（二）誘導(dǎo)和阻遏表達(dá)在特定環(huán)境信號刺激下，相應(yīng)的基因被激活，基因表達(dá)調(diào)控的生物學(xué)意義（一）適應(yīng)環(huán)境、維持生長和增殖（二）維持個體發(fā)育與分化基因表達(dá)調(diào)控的生物學(xué)意義（一）適應(yīng)環(huán)境、維持生長和增殖（二）基因表達(dá)調(diào)控的基本原理（一）基因表達(dá)的多級調(diào)控基因激活轉(zhuǎn)錄起始轉(zhuǎn)錄后加工mRNA降解蛋白質(zhì)降解等蛋白質(zhì)翻譯翻譯后加工修飾轉(zhuǎn)錄起始基因表達(dá)調(diào)控的基本原理（一）基因表達(dá)的多級調(diào)控基因激活轉(zhuǎn)錄起（二）基因轉(zhuǎn)錄激活調(diào)節(jié)基本要素基因表達(dá)的調(diào)節(jié)與基因的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)，生物個體或細(xì)胞所處的內(nèi)、外環(huán)境，以及細(xì)胞內(nèi)所存在的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)蛋白有關(guān)。特異DNA序列和調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)（二）基因轉(zhuǎn)錄激活調(diào)節(jié)基本要素基因表達(dá)的調(diào)節(jié)與基因的結(jié)構(gòu)、性二、原核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)RegulationofProkaryoticGeneTranscription二、原核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)RegulationofProkar——調(diào)節(jié)的主要環(huán)節(jié)在轉(zhuǎn)錄起始原核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)特點（一）σ因子決定RNA聚合酶識別特異性（二）操縱子模型的普遍性（三）阻遏蛋白與阻遏機制的普遍性——調(diào)節(jié)的主要環(huán)節(jié)在轉(zhuǎn)錄起始原核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)特點（一）σ因子（二）乳糖操縱子調(diào)節(jié)機制1、乳糖操縱子(lacoperon)的結(jié)構(gòu)

調(diào)控區(qū)啟動序列操縱序列

結(jié)構(gòu)基因Z：β-半乳糖苷酶Y：透酶A：乙?；D(zhuǎn)移酶ZYAOPDNA（二）乳糖操縱子調(diào)節(jié)機制1、乳糖操縱子(lacoperonmRNA阻遏蛋白IDNAZYAOPpol沒有乳糖存在時2、阻遏蛋白的負(fù)性調(diào)節(jié)阻遏基因mRNA阻遏蛋白IDNAZYAOPpol沒有乳糖存在時2、阻mRNA阻遏蛋白有乳糖存在時IDNAZYAOPpol啟動轉(zhuǎn)錄mRNA乳糖半乳糖β-半乳糖苷酶mRNA阻遏蛋白有乳糖存在時IDNAZYAOPpol啟動轉(zhuǎn)錄++++轉(zhuǎn)錄無葡萄糖，cAMP濃度高時有葡萄糖，cAMP濃度低時3、CAP的正性調(diào)節(jié)ZYAOPDNACAPCAPCAPCAPCAPCAPCGP：降解物基因活化蛋白（catabolicgeneactivationprotein）

CAP：環(huán)腺苷酸受體蛋白（cycilicAMPreceptorprotein）++++轉(zhuǎn)錄無葡萄糖，cAMP濃度高時有葡萄糖，cARLacZLacYLacamRNAmRNAZmRNAYmRNAa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TcAMP-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cAMPCGP：降解物基因活化蛋白（catabolicgeneactivationprotein）CAP：環(huán)腺苷酸受體蛋白（cycilicAMPreceptorprotein）降低cAMP濃度使CAP呈失活狀態(tài)3、CAP的正性調(diào)節(jié)——降解物阻遏RLacZLacYLacamRNAmRNAZmRNAYmRN4、協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)※當(dāng)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操縱序列結(jié)合，操縱子仍無轉(zhuǎn)錄活性。單純?nèi)樘谴嬖跁r，細(xì)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(xì)菌首先利用葡萄糖。葡萄糖對lac操縱子的阻遏作用稱分解代謝阻遏(catabolicrepression)。

4、協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)※當(dāng)阻遏蛋白封閉轉(zhuǎn)錄時，CAP對該系統(tǒng)不能發(fā)揮作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-polOOOOmRNA低半乳糖時高半乳糖時葡萄糖低cAMP濃度操縱子(operon)

大腸桿菌可以利用葡萄糖、乳糖、麥芽糖、阿拉伯糖等作為碳源而生長繁殖，當(dāng)培養(yǎng)基中含有葡萄糖和乳糖時，細(xì)菌優(yōu)先利用葡萄糖，當(dāng)葡萄糖耗盡，細(xì)菌停止生長，經(jīng)過短時間的適應(yīng)，就能利用乳糖，細(xì)菌繼續(xù)呈指數(shù)式繁殖增長。調(diào)節(jié)子操縱子(operon)大腸桿菌可以利用葡萄糖、乳糖、麥TrpTrp高時Trp低時mRNAOPtrpR調(diào)節(jié)區(qū)結(jié)構(gòu)基因RNA聚合酶RNA聚合酶?（三）、其他轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)機制1、轉(zhuǎn)錄衰減色氨酸操縱子TrpTrp高時Trp低時mRNAOPtrpR調(diào)UUUU……UUUU……調(diào)節(jié)區(qū)結(jié)構(gòu)基因trpROP前導(dǎo)序列衰減子區(qū)域UUUU……前導(dǎo)mRNA1234衰減子結(jié)構(gòu)

第10、11密碼子為trp密碼子終止密碼子14aa前導(dǎo)肽編碼區(qū):

包含序列1形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)能力強弱：序列1/2>序列2/3>序列3/4

trp密碼子

UUUU……UUUU……UUUU……調(diào)節(jié)區(qū)結(jié)構(gòu)基因trpROP前導(dǎo)序UUUU……34UUUU3’34核糖體前導(dǎo)肽前導(dǎo)mRNA1.當(dāng)色氨酸濃度高時轉(zhuǎn)錄衰減機制125’trp密碼子衰減子結(jié)構(gòu)就是終止子可使轉(zhuǎn)錄前導(dǎo)DNAUUUU3’RNA聚合酶終止UUUU……34UUUU3’34核糖體前導(dǎo)肽前導(dǎo)mRNUUUU……342423UUUU……核糖體前導(dǎo)肽前導(dǎo)mRNA15’trp密碼子

結(jié)構(gòu)基因前導(dǎo)DNARNA聚合酶2.當(dāng)色氨酸濃度低時Trp合成酶系相關(guān)結(jié)構(gòu)基因被轉(zhuǎn)錄序列3、4不能形成衰減子結(jié)構(gòu)UUUU……342423UUUU……核糖體前導(dǎo)肽前導(dǎo)mR2、基因重組沙門菌鞭毛素基因的調(diào)節(jié)H2鞭毛素

阻遏蛋白Hin重