生物化學(xué)物質(zhì)代謝調(diào)節(jié)

生物化學(xué)物質(zhì)代謝調(diào)節(jié)第1頁(yè)/共31頁(yè)學(xué)習(xí)目的與要求：通過本章的學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握1.物質(zhì)代謝的調(diào)節(jié)類型,特點(diǎn)2.激素調(diào)節(jié)的機(jī)制及特點(diǎn)3.反饋調(diào)節(jié)類型及機(jī)制4.真核基因的調(diào)控5.酶的誘導(dǎo)和阻遏的調(diào)節(jié)機(jī)制重點(diǎn)：1.激素調(diào)節(jié)的機(jī)制2.反饋的機(jī)制3.操縱子學(xué)說4.酶的誘導(dǎo)和阻遏的調(diào)節(jié)機(jī)制難點(diǎn)：酶的誘導(dǎo)和阻遏的調(diào)節(jié)機(jī)制第2頁(yè)/共31頁(yè)第一節(jié)物質(zhì)代謝的調(diào)節(jié)類型特點(diǎn)一.神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用

在中區(qū)神經(jīng)的控制下，通過神經(jīng)遞質(zhì)對(duì)效應(yīng)器發(fā)生直接影響；或者改變某些激素的分泌，再通過各種激素的相互協(xié)調(diào)，對(duì)整個(gè)代謝進(jìn)行綜合調(diào)節(jié)。特點(diǎn)：短而快具整體性直接調(diào)節(jié)代謝的作用多數(shù)通過激素發(fā)揮作用第3頁(yè)/共31頁(yè)二.激素水平的調(diào)節(jié)

通過改變生物體細(xì)胞代謝物的濃度,也可以改變某些酶的活性或含量從而影響代謝反應(yīng)的速度。具組織特異性和效應(yīng)特異性緩慢而持久局部性調(diào)節(jié)部分代謝由神經(jīng)系統(tǒng)控制分泌特點(diǎn)：三.細(xì)胞水平的調(diào)節(jié)

通過代謝物的濃度的改變,來(lái)調(diào)節(jié)某些酶促反應(yīng)的速度。又稱酶水平的調(diào)節(jié)特點(diǎn)：酶的活性酶的數(shù)量第4頁(yè)/共31頁(yè)細(xì)胞水平的調(diào)節(jié)類型：前饋調(diào)節(jié):輸入對(duì)輸出的影響阻遏:產(chǎn)物對(duì)酶合成的抑制酶的活性調(diào)節(jié)反饋調(diào)節(jié):誘導(dǎo):底物對(duì)酶合成的誘導(dǎo)酶的數(shù)量調(diào)節(jié)輸出對(duì)輸入的影響第5頁(yè)/共31頁(yè)第二節(jié)激素調(diào)節(jié)的機(jī)制激素:由內(nèi)分泌腺細(xì)胞分泌的化學(xué)物質(zhì)。有兩類:氨基酸及多肽激素，類固醇激素一.多肽激素的作用機(jī)制1.第一階段:2.第二階段:3.第三階段:激素與受體結(jié)合激活腺苷酸環(huán)化酶ATP環(huán)化成cAMPcAMP激活蛋白激酶蛋白激酶激活磷酸化酶激酶磷酸化酶激酶激活磷酸化酶糖原磷酸解生成1-P-G(一).酶的激活機(jī)制(放大效應(yīng))第6頁(yè)/共31頁(yè)ATPcAMP

蛋白激酶蛋白激酶（無(wú)活性）（有活性）磷酸化酶激酶磷酸化酶激酶（無(wú)活性）ATPADP（有活性）磷酸化酶b磷酸化酶a（無(wú)活性)ATPADP（有活性）糖原1-P-GPi腎上腺素膜上受體腺苷酸環(huán)化酶第一階段:第二階段:第三階段:細(xì)胞膜第7頁(yè)/共31頁(yè)(二).基因表達(dá)機(jī)制ATPcAMP組蛋白激酶組蛋白激酶無(wú)活性有活性O(shè)HO-PmRNA組蛋白激素受體腺苷酸環(huán)化酶第8頁(yè)/共31頁(yè)二.類固醇激素的作用機(jī)制第一階段:

激素進(jìn)入細(xì)胞，激素與受體結(jié)合形成激素--受體復(fù)合物2.第二階段:復(fù)合物進(jìn)入細(xì)胞核與特定部位結(jié)合

3.第三階段:基因表達(dá)合成酶酶mRNAhnRNA激素受體激素--受體復(fù)合物第9頁(yè)/共31頁(yè)第三節(jié)反饋調(diào)節(jié)的機(jī)制一.反饋抑制的類型(一).協(xié)調(diào)反饋抑制

DABCEE1如:

ThrAspLysMetAKAK:天冬氨酸激酶第10頁(yè)/共31頁(yè)(二).同工酶調(diào)節(jié)(三).累積反饋抑制

高絲氨酸ThrAsp高絲氨酸MetLysAKIAKIIAKIII

CABDEa%c%b%總抑制%=a%+b%+c%第11頁(yè)/共31頁(yè)(四).合作反饋抑制(五).順序反饋抑制總抑制%>a%+b%+c%

DEABCFG

CABDEa%b%c%第12頁(yè)/共31頁(yè)二.反饋調(diào)節(jié)的機(jī)制具有反饋調(diào)節(jié)的酶:變構(gòu)酶變構(gòu)酶的組成:變構(gòu)中心(調(diào)節(jié)部位)活性中心3.變構(gòu)劑:產(chǎn)物第13頁(yè)/共31頁(yè)第四節(jié)基因表達(dá)調(diào)節(jié)控制一.原核生物轉(zhuǎn)錄的調(diào)控---操縱子I－調(diào)節(jié)基因P－啟動(dòng)子O－操作子（操作基因）Z、Y、A－三種結(jié)構(gòu)基因（一）操縱子概念第14頁(yè)/共31頁(yè)（二）阻遏蛋白及操縱基因的組成，特點(diǎn)如：乳糖操縱子阻遏蛋白:同四聚體,分子量148000；每個(gè)肽鏈347個(gè)氨基酸，分子量為37000。具有活性。有的無(wú)活性。阻遏蛋白調(diào)節(jié)基因的產(chǎn)物第15頁(yè)/共31頁(yè)（三）操縱子的種類：誘導(dǎo)型與阻遏型TGGAATTGTGAGCGGATAACAATTACCTTAACACTCGCCTATTGTTAA120如:乳糖操縱子的操縱基因:大小由21bp組成,具二元旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性2.操縱基因通過開與關(guān)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)基因的表達(dá)第16頁(yè)/共31頁(yè)(一).調(diào)控水平二.真核基因的調(diào)控真核染色質(zhì)體（DNA）1.轉(zhuǎn)錄前調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄初級(jí)產(chǎn)物（Pro－RNA）hnRNA3.轉(zhuǎn)錄后加工的調(diào)節(jié)（RNAProcessingcontrol）mRNA多肽鏈5.翻譯后加工及蛋白質(zhì)活性控制（proteinactivitycontrol）活性蛋白2.轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)（transcriptioncontrol）4.翻譯調(diào)節(jié)（translationalcontrol）包括mRNA降解的調(diào)控包括運(yùn)輸調(diào)節(jié)第17頁(yè)/共31頁(yè)(二).順式作用元件(cisactingelements)真核基因的順式調(diào)控元件:是指基因周圍能與特異轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合而影響轉(zhuǎn)錄的DNA序列。啟動(dòng)子(promoter)---正性調(diào)控增強(qiáng)子(enhancer)---正性調(diào)控沉寂子(silencer)---負(fù)性調(diào)控第18頁(yè)/共31頁(yè)1.啟動(dòng)子（Promoter）啟動(dòng)子：是指RNA聚合酶結(jié)合并起動(dòng)轉(zhuǎn)錄的DNA序列。真核啟動(dòng)子一般包括轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)及其上游約100－200bp序列，包含有若干具有獨(dú)立功能的DNA序列元件，每個(gè)元件約長(zhǎng)7－30bp。

啟動(dòng)子中的元件可以分為兩種：①核心啟動(dòng)子元件(corepromoterelement)指RNA聚合酶起始轉(zhuǎn)錄所必需的最小的DNA序列，包括轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)及其上游－25/－30bp處的TATA盒。核心元件單獨(dú)起作用時(shí)只能確定轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)和產(chǎn)生基礎(chǔ)水平的轉(zhuǎn)錄。②上游啟動(dòng)子元件(upstreampromoterelement)包括通常位于－70bp附近的CAAT盒和GC盒、以及距轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)更遠(yuǎn)的上游元件第19頁(yè)/共31頁(yè)2.增強(qiáng)子（Ehancer）

增強(qiáng)子的作用有以下特點(diǎn)：①增強(qiáng)子提高同一條DNA鏈上基因轉(zhuǎn)錄效率，可以遠(yuǎn)距離作用：通?？删嚯x1－4kb、個(gè)別情況下離開所調(diào)控的基因30kb仍能發(fā)揮作用，而且在基因的上游或下游都能起作用。②增強(qiáng)子作用與其序列的正反方向無(wú)關(guān)：將增強(qiáng)子方向倒置依然能起作用。而將啟動(dòng)子倒就不能起作用，可見增強(qiáng)子與啟動(dòng)子是很不相同的。③增強(qiáng)子要有啟動(dòng)子才能發(fā)揮作用：沒有啟動(dòng)子存在，增強(qiáng)子不能表現(xiàn)活性。增強(qiáng)子：一種能夠提高轉(zhuǎn)錄效率的順式調(diào)控元件。通常占100－200bp長(zhǎng)度，也和啟動(dòng)子一樣由若干組件構(gòu)成，基本核心組件常為8－12bp，可以單拷貝或多拷貝串連形式存在。第20頁(yè)/共31頁(yè)3.沉寂子（silencer）如：UAS（upstreamacticitysequence）

CAATbox（－70～－80）GCBOX（－80～－110）

最早在酵母中發(fā)現(xiàn)，以后在T淋巴細(xì)胞的T抗原受體基因的轉(zhuǎn)錄和重排中證實(shí)沉寂子的作用的存在。負(fù)調(diào)控順式元件可不受序列方向的影響距離發(fā)揮作用并可對(duì)異源基因的表達(dá)起作用作用特點(diǎn)：第21頁(yè)/共31頁(yè)(三).反式作用因子(transactingfactors)反式作用因子：與順式作用元件結(jié)合，以反式作用影響轉(zhuǎn)錄的蛋白因子可統(tǒng)稱為轉(zhuǎn)錄因子(transcriptionfactors,TF)。如：RNA聚合酶是一種反式作用于轉(zhuǎn)錄的蛋白因子。1.GTF（GenaralTranscriptionFactor）

通用轉(zhuǎn)錄因子2.TBP(TATAboxbindingprotein)

是唯一能識(shí)別TATA盒并與其結(jié)合的轉(zhuǎn)錄因子，是三種RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄時(shí)都需要的；

不同基因由不同的上游啟動(dòng)子元件組成，能與不同的轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合，這些轉(zhuǎn)錄因子通過與基礎(chǔ)的轉(zhuǎn)錄復(fù)合體作用而影響轉(zhuǎn)錄的效率。現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有許多不同的轉(zhuǎn)錄因子，看到的現(xiàn)象是：同一DNA序列可被不同的蛋白因子所識(shí)別；能直接結(jié)合DNA序列的蛋白因子是少數(shù)，但不同的蛋白因子間可以相互作用，因而多數(shù)轉(zhuǎn)錄因子是通過蛋白質(zhì)－蛋白質(zhì)間作用與DNA序列聯(lián)系并影響轉(zhuǎn)錄效率的第22頁(yè)/共31頁(yè)第五節(jié)細(xì)胞水平的誘導(dǎo)與阻遏調(diào)節(jié)機(jī)制一、構(gòu)成酶與適應(yīng)酶

根據(jù)酶的合成對(duì)環(huán)境影響的反應(yīng)不同:1.構(gòu)成酶/組成酶2.適應(yīng)酶

誘導(dǎo)酶阻遏酶第23頁(yè)/共31頁(yè)二、酶合成的誘導(dǎo)機(jī)制---乳糖操縱子Z:-半乳糖苷酶Y:-半乳糖苷透過酶A:-半乳糖苷乙?；D(zhuǎn)移酶調(diào)節(jié)基因啟動(dòng)子操縱基因lacZlacYlacAmRNA蛋白質(zhì)阻遏蛋白(有活性)1.關(guān)閉(無(wú)乳糖)(一）阻遏蛋白的負(fù)調(diào)控第24頁(yè)/共31頁(yè)2.開放(有乳糖)調(diào)節(jié)基因啟動(dòng)子操縱基因lacZlacYlacAmRNAmRNA蛋白質(zhì)阻遏蛋白(有活性)阻遏蛋白(無(wú)活性)乳糖分解乳糖第25頁(yè)/共31頁(yè)(二）CAP的正調(diào)控調(diào)節(jié)基因啟動(dòng)子操縱基因lacZlacYlacACAPcAMPCAP-cAMP復(fù)合物mRNA+第26頁(yè)/共31頁(yè)

當(dāng)沒有葡萄糖及cAMP濃度較高時(shí)，cAMP與CAP結(jié)合，這時(shí)CAP結(jié)合在lac啟動(dòng)序列附近的CAP位點(diǎn)，可刺激RNA