代謝的聯(lián)系與調(diào)節(jié)

代謝的聯(lián)系與調(diào)節(jié)第1頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三新者陳,陳乃謝,新陳恒代謝生則化,化者生,生化即化生動態(tài)平衡第2頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三第一節(jié)物質(zhì)代謝的特點1、共有的代謝池2、動態(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是機體能量利用的共同形式7、NADPH是合成代謝所需的還原當量8、以糖和脂肪為主要供能物質(zhì)，節(jié)約蛋白質(zhì)

第3頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三第二節(jié)物質(zhì)代謝的相互關(guān)系第4頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三

北京填鴨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，最高生成量可達酵母干重的40%；用CH314COOH飼喂動物后，確有14C參入肝糖原分子中。

油料作物種子萌發(fā)時動用所貯存的大量脂肪并轉(zhuǎn)化為糖類。第5頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三糖類脂類蛋白質(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P320第6頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三脂肪代謝和糖代謝的關(guān)系延胡索酸琥珀酸蘋果酸草酰乙酸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7頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三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α-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8頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三糖代謝與蛋白質(zhì)代謝的相互聯(lián)系糖

→→α-酮酸

氨基酸

蛋白質(zhì)

NH3蛋白質(zhì)

氨基酸

α-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)饑餓動物，肝中糖原貯存量增加。

NH3第9頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三脂類代謝與蛋白質(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)動物，動物也能在體內(nèi)存積脂肪。第10頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三核酸與糖、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）。

核酸是細胞內(nèi)重要的遺傳物質(zhì)，控制著蛋白質(zhì)的合成，影響細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，GTP參與蛋白質(zhì)合成與糖異生作用，CTP參與磷脂合成。第11頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三生物系統(tǒng)中的能流第12頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三通過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P209264第13頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三

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。第14頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三脂肪葡萄糖、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第15頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三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：6磷酸葡萄糖（6C水平）2、糖、核苷酸代謝的交匯點：5磷酸核糖（5C）3、糖、甘油代謝的交匯點：磷酸二羥丙酮（3C）4、糖、脂、氨基酸分解代謝的交匯點：乙酰輔酶A（2C）5、3個重要氨基酸與糖代謝的交匯點：Asp-草酰乙酸（4C）；Glu-酮戊二酸(5C)；Ala-丙酮酸(3C)小結(jié)第16頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三二、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尽被?、膽固醇?但一般不能轉(zhuǎn)變?yōu)橥w2、偶數(shù)碳原子的脂肪酸不能轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟?、生糖、生酮、生糖兼生酮的氨基酸4、磷酸戊糖途徑可實現(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個重要氨基酸的代謝轉(zhuǎn)變：Asp；Glu；Ala6、奇數(shù)碳原子脂肪酸代謝與糖代謝的交匯點：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17頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三三、能量代謝的共性1、糖類、脂類是人體的主要供能物質(zhì)2、糖類在動物供能中的優(yōu)勢3、脂肪是良好的能量儲存形式，相同碳原子的脂肪酸氧化分解時提供的ATP最多四、細胞內(nèi)、間的代謝聯(lián)系1、細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18頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三一、代謝調(diào)節(jié)的概念二、酶水平的調(diào)節(jié)三、細胞結(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)導第三節(jié)代謝調(diào)節(jié)第19頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三

生命是靠代謝的正常運轉(zhuǎn)維持的。生命有限的空間內(nèi)同時有那么多復雜的代謝途徑在運轉(zhuǎn)，必須有靈巧而嚴密的調(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)失靈便會導致代謝障礙，出現(xiàn)病態(tài)甚至危及生命。

在漫長的生物進化歷程中，機體的結(jié)構(gòu)、代謝和生理功能越來越復雜，代謝調(diào)節(jié)機制也隨之更為復雜。單細胞生物代謝調(diào)節(jié)的概念第20頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三

1、細胞水平的調(diào)節(jié)---通過對細胞內(nèi)酶的調(diào)節(jié)來實現(xiàn)

2、激素水平的調(diào)節(jié)---協(xié)調(diào)不同細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)的四級水平：

酶水平調(diào)節(jié)細胞水平調(diào)節(jié)激素水平調(diào)節(jié)神經(jīng)水平調(diào)節(jié)多細胞整體水平調(diào)節(jié)動物植物第21頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三IAAKT第22頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三第23頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三二、酶水平的調(diào)節(jié)

生物體內(nèi)的代謝過程絕大多數(shù)是由酶催化的化學反應(yīng)組成的，這些反應(yīng)又是在精致的調(diào)節(jié)機制控制下完成的。根據(jù)作用性質(zhì)和時間的快慢，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)）：酶的別構(gòu)調(diào)節(jié)和共價修飾兩種方式。

★酶合成的調(diào)節(jié)：基因表達調(diào)節(jié)。第24頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三1、別構(gòu)調(diào)節(jié)

（allostericregulation）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，不涉及共價鍵變化。受別位調(diào)節(jié)的酶稱為別位酶（別構(gòu)酶--allostericenzyme）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.作用機制：效應(yīng)物與酶蛋白特定部位以非共價鍵結(jié)合后，出現(xiàn)次級鍵的改變，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25頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三

一些代謝途徑中的變構(gòu)酶及其效應(yīng)劑P148P163P155P206P259P263P264P226第26頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三變構(gòu)調(diào)節(jié)的生理意義：*調(diào)節(jié)代謝的速度和強度；

*調(diào)節(jié)代謝的方向，由分解改為合成，防止產(chǎn)物過剩，多余能源合成儲存；*調(diào)節(jié)能量代謝的平衡。【舉例】蛋白激酶A：2個催化亞基C，2個調(diào)節(jié)亞基RC與R結(jié)合時抑制酶活性，當變構(gòu)劑cAMP與調(diào)節(jié)亞基R結(jié)合時,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27頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三

蛋白激酶A變構(gòu)調(diào)節(jié)別構(gòu)效應(yīng)物第28頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三cAMP激活蛋白激酶的作用機理

第29頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三【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?！纠?】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30頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三2、酶的共價修飾

酶蛋白肽鏈上的某些基團，在另一種酶的催化下發(fā)生化學共價修飾，使酶處于活性與無活性的互變狀態(tài)，從而調(diào)節(jié)酶的活性，這種調(diào)節(jié)方式稱為共價修飾調(diào)節(jié)作用。磷酸化/去磷酸化是最常見的最重要的真核生物的共價修飾形式；細菌主要是腺苷?；?去腺苷?；?.1

修飾形式：磷酸化/去磷酸化，乙?；?去乙酰化，腺苷?；?去腺苷?；蜍挣；?去尿苷酰化，甲基化/去甲基化，氧化（S-S）/還原(2SH)。P328第31頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三【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】：酶蛋白中帶羥基的氨基酸上，如：絲氨酸、蘇氨酸、酪氨酸第32頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三

2.2酶促化學修飾的特點

修飾過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;

化學修飾引起酶分子共價鍵的改變，因一個酶可催化多個酶蛋白修飾，即出現(xiàn)級聯(lián)放大作用;

修飾過程需耗能。

2.3化學修飾調(diào)節(jié)的生理意義

以調(diào)節(jié)代謝的強度為主，也調(diào)節(jié)速度；調(diào)節(jié)過程耗能少；調(diào)節(jié)速度快、節(jié)能、經(jīng)濟有效。第33頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三

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34頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三【例1】糖原磷酸化酶的共價修飾【例2】促進糖原合成的糖原合酶

糖原合酶I(有活性)糖原合酶D(無活性)ATPADPPiH2O糖原合酶激酶糖原合酶磷酸酶激酶ATPADP磷酸化酶b（無活性）磷酸化酶a

P（有活性）磷酸酯酶-OHH2OP第35頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三一些可被共價修飾調(diào)節(jié)的酶

酶酶的來源修飾機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物真核生物真核生物哺乳動物大腸桿菌哺乳動物磷酸化/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?；疭-S/S-H增強/減弱增強/減弱減弱/增強減弱/增強增強/減弱減弱/增強增強/減弱P328改表12-2第36頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三級聯(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ATPADPATPADP456P329第37頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三

別構(gòu)調(diào)節(jié)與化學修飾調(diào)節(jié)的異同點別構(gòu)調(diào)節(jié)

共價調(diào)節(jié)

共同點

具有兩種活性形式相互轉(zhuǎn)變

構(gòu)象改變

不同點共價鍵的改變

無

有

其它酶的參與不需要

需要

級聯(lián)放大無有構(gòu)型改變

無有

能量不一定需要意義調(diào)節(jié)代謝方向信號轉(zhuǎn)導第38頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三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，因而酶的一級結(jié)構(gòu)、物理化學性質(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)（細胞和線粒體的蘋果酸脫氫酶MDH）；

兩條或多條肽鏈非共價的多聚體（乳酸脫氫酶LDH及LDH5）；

等位基因突變編碼的蛋白質(zhì)（LDH2、LDH3、LDH4）。3、同工酶第39頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三三、細胞水平的調(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代謝速度產(chǎn)生重要影響。4、酶的合成調(diào)節(jié)----基因表達調(diào)控(第四節(jié))第40頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三代謝途徑

亞細胞定位

糖原分解

細胞液、微粒體

糖原合成

細胞液糖酵解

細胞液丙酮酸氧化線粒體TCA線粒體糖異生

線粒體、細胞液、微粒體磷酸戊糖途徑細胞液第41頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三脂肪分解細胞液脂肪酸分解

線粒體脂肪酸合成細胞液酮體生成

線粒體

酮體利用

線粒體膽固醇合成

細胞液、微粒體

膽固醇酯生成

細胞液、脂蛋白

氧化磷酸化線粒體尿素生成

線粒體、細胞液第42頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三酶定位的區(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;氧化磷酸化細胞質(zhì):酵解;磷戊糖途徑;糖原合成;脂肪酸合成;細胞核:核酸合成內(nèi)質(zhì)網(wǎng):蛋白質(zhì)合成;磷脂合成第43頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三細胞膜結(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胞和細胞器的物質(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)合第44頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三第四節(jié)基因表達的調(diào)控一、原核和真核基因組二、原核生物酶合成調(diào)節(jié)的遺傳機制三、真核生物基因表達調(diào)控P321第45頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三

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。

原核細胞的“染色體”DNA分子就包含了一個基因組；而在真核細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46頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三原核生物基因組的特點1、基因組小，單復制子，DNA分子上大部分是編碼蛋白質(zhì)的基因，因此多數(shù)為單拷貝或僅有少量重復；2、功能相同的基因常串聯(lián)在一起，轉(zhuǎn)錄在同一個mRNA中（多順反子）；3、有基因重疊，以此增加信息容量。真核生物基因組的特點1、基因組大，有多個復制子；mRNA為單順反子；2、有大量重復序列，根據(jù)重復次數(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

中度重復序列，可重復幾十到幾千次，編碼tRNA、rRNA和表達量大的蛋白質(zhì)高度重復序列，可重復幾百萬次，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，在基因表達調(diào)控中起重要作用。第47頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三操縱子——原核基因表達的協(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）啟動子（premotor,P）二、原核生物酶合成調(diào)節(jié)的遺傳機制

操縱子學說

第48頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三1、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β-半乳糖苷酶、透酶和乙?；D(zhuǎn)移酶

控制序列：操縱序列O、啟動序列P、分解代謝物基因激活蛋白(CAP，cAMP結(jié)合蛋白)結(jié)合位點

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49頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三大腸桿菌乳

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，負控制）基因關(guān)閉啟動子ORPLacZLacYLaca調(diào)節(jié)基因操縱基因乳糖結(jié)構(gòu)基因啟動子ORmRNAZmRNAYmRNAa

阻遏蛋白（無活性）基因表達mRNAA、乳糖操縱子的結(jié)構(gòu)

B、乳糖酶的誘導

乳糖

阻遏蛋白（有活性）P322第50頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三乳糖操縱子的降解物阻遏(正控制)RLacZLacYLacamRNAmRNAZmRNAYmRNAa基因表達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)第51頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三

2、阻遏蛋白的負性調(diào)節(jié)

誘導物：別乳糖（由乳糖轉(zhuǎn)變而來）機理：別乳糖與阻遏蛋白結(jié)合，促使阻遏蛋白從操縱序列脫離，誘導基因表達。

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

機理：cAMP與CAP結(jié)合形成復合物，促使CAP結(jié)合CAP位點，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。負性調(diào)節(jié)與CAP正性調(diào)節(jié)兩種機制協(xié)調(diào)合作。第52頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三酶的誘導和阻遏操縱子模型B.有活性阻遏蛋白加誘導劑A.有活性阻遏蛋白C.無活性阻遏蛋白D.無活性阻遏蛋白加輔阻遏劑操縱基因啟動基因調(diào)節(jié)基因結(jié)構(gòu)基因

阻遏蛋白(有活性)誘導物酶蛋白mRNA阻遏蛋白不能跟操縱基因結(jié)合,結(jié)構(gòu)基因可以表達阻遏蛋白(無活性)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)基因不表達代謝產(chǎn)物阻遏蛋白阻擋操縱基因結(jié)構(gòu)基因不表達誘導物與阻遏蛋白結(jié)合,使阻遏蛋白不能起到阻擋操縱基因的作用,結(jié)構(gòu)基因可以表達第53頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三大腸桿菌色氨酸操縱子的衰減作用的可能機制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2部位，3與4堿基配對，轉(zhuǎn)錄終止。A.游離mRNA中1與2以及3與4堿基配對。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54頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三三、真核生物基因表達調(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)核細胞質(zhì)

真核基因表達調(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)錄第55頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三基因表達第56頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三高等生物酵母調(diào)控元件啟動子的常見組件原核生物Consensussequenceforpromotersthatregulatetheexpressionofgenesinvolvedintheheat-shockresponseinE.coli.BindingofRNApolymerasetoheat-shockpromotersismediatedbyaspecializedβsubunitoftheenzymecalledσ32,whichreplacesσ70第57頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三真核基因表達調(diào)控

★真核基因轉(zhuǎn)錄激活調(diào)節(jié)

1、順式作用元件：啟動子、增強子、沉默子

啟動子（promoter）：RNA聚合酶結(jié)合位點周圍的一組轉(zhuǎn)錄控制組件，包括至少一個轉(zhuǎn)錄起始點及一個以上的機能組件（TATA盒、GC盒、CAAT盒，等）

典型的啟動子由TATA盒及上游的CAAT盒和/或GC盒組成。第58頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三增強子（enhancer）：遠離轉(zhuǎn)錄起始點、決定基因的時空特異性表達、增強啟動