物質(zhì)代謝的相互聯(lián)系和基因表達的調(diào)節(jié)

物質(zhì)代謝的相互聯(lián)系和基因表達的調(diào)節(jié)第一頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日一、物質(zhì)代謝的相互聯(lián)系

（一）糖代謝和脂代謝的相互關(guān)系

糖脂肪

第二頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日（二）糖代謝和蛋白質(zhì)代謝的相互關(guān)系：

2.蛋白質(zhì)分解aa糖轉(zhuǎn)變1.糖aa蛋白質(zhì)合成第三頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日（三）脂代謝和蛋白質(zhì)代謝之間的關(guān)系

2.蛋白質(zhì)aa脂肪1.脂肪aa蛋白質(zhì)合成轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變分解第四頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日（四）核酸代謝與糖、脂及蛋白質(zhì)代謝的相互關(guān)系：

代謝途徑的聯(lián)系：相互轉(zhuǎn)變，相互制約,殊途同歸。第五頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日---------------------------------------------------------------第六頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日二、代謝的調(diào)節(jié)和控制

代謝調(diào)節(jié)分為三類:

酶的調(diào)節(jié)激素的調(diào)節(jié)神經(jīng)調(diào)節(jié)其中酶的調(diào)節(jié)是最基本的調(diào)節(jié)方式，是一切調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)。

第七頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日（一）酶的調(diào)節(jié)：

也稱原初調(diào)節(jié)或原始調(diào)節(jié)酶的調(diào)節(jié)是通過控制酶的濃度和酶的活性來調(diào)節(jié)酶促反應(yīng)的速度和方向，也就是調(diào)節(jié)代謝的速度和方向。

第八頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日關(guān)鍵酶（Keyenzyme）：

往往是代謝途徑的第一步反應(yīng)的酶（a）分支代謝途徑中分支點上的酶（b、c、f）整個代謝途徑中的限速酶催化不可逆反應(yīng)的酶（c）

ABCDEFGabcdfg第九頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日1.酶濃度的調(diào)節(jié)：

酶濃度的調(diào)節(jié)

誘導(dǎo)阻遏終產(chǎn)物的阻遏分解代謝產(chǎn)物阻遏第十頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日誘導(dǎo)作用（induction）：

指用誘導(dǎo)物（inducer）來促進酶的合成，這種作用稱誘導(dǎo)作用。

阻遏作用（repression）：

指用阻遏物（repressor）阻止或降低酶的合成，這種作用稱阻遏作用第十一頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日（1）酶合成的誘導(dǎo)作用：

在細菌中普通存在，如大腸桿菌可利用多種糖作為碳源，當用乳糖作為唯一碳源時，開始細菌不能利用乳糖，但2～3分鐘后就合成了與乳糖代謝有關(guān)的三種酶

（1）β—半乳糖苷酶：水解乳糖的酶，使乳糖水解成半乳糖和葡萄糖

（2）β-半乳糖透性酶：促使乳糖通過細胞膜。

（3）β-半乳糖苷轉(zhuǎn)乙酰基酶（硫代半乳糖苷轉(zhuǎn)乙?；福哼@酶的功能不清，可能是將不能代謝的乳糖類似物乙酰化，并將它們排出體外這里乳糖是誘導(dǎo)物、誘導(dǎo)了這三種酶的合成，這三種酶就是誘導(dǎo)酶。

第十二頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日乳糖究竟如何誘導(dǎo)了這三種酶的合成呢？

1961年法國Monod和Jacob提出了著名的乳糖操縱子(lactoseoperon）模型這模型的提出猶如當年Watson和Crick發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋模型一樣，受到人們的重視，人們把它看作生物學的第二個里程碑。

第十三頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日乳糖操縱子模型的基本要點：

調(diào)節(jié)基因啟動子操縱基因結(jié)構(gòu)基因A操縱子（operon）BC一群功能相關(guān)的結(jié)構(gòu)基因相鄰，并且共同受同一個操縱基因和啟動子所控制。

一群功能相關(guān)的結(jié)構(gòu)基因（structuralgene）和操縱基因（operator）、啟動子（promoter）組成了一個操縱子(operon)。

為什么稱它們?yōu)橐粋€操縱子呢？因為它們又共同受一個調(diào)節(jié)基因（regulatorgene）所調(diào)節(jié)。

第十四頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日結(jié)構(gòu)基因：決定酶蛋白或蛋白質(zhì)的基因。

操縱基因：轉(zhuǎn)錄的開關(guān)，可打開或關(guān)閉結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄。

啟動子：專管轉(zhuǎn)錄起始，上面有RNA聚合酶的結(jié)合位點。

調(diào)節(jié)基因：為阻遏蛋白編碼。

第十五頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日酶合成的誘導(dǎo)：誘導(dǎo)物：乳糖或乳糖類似物IPTG（異丙基β-D-硫代半乳糖苷）

第十六頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日乳糖操縱子除需誘導(dǎo)物外，還需cAMP和cAMP受體蛋白（CRP），當cAMP與CRP結(jié)合成復(fù)合物時，這復(fù)合物能結(jié)合到啟動子上，促使轉(zhuǎn)錄的起始。

結(jié)構(gòu)基因操縱基因啟動子RNA聚合酶CRPcAMP復(fù)合物CRP＋cAMP第十七頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日（2）酶合成的阻遏作用

①最終產(chǎn)物的阻遏：

以E.ColiTrp操縱子為例，Trp操縱子含有5個結(jié)構(gòu)基因，它們編碼的酶蛋白催化分支酸轉(zhuǎn)變?yōu)門rp，Trp是輔助遏物（corepressor）。

第十八頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日利用操縱子模型解釋酶合成的誘導(dǎo)和阻遏，但要注意操縱子僅僅存在于原核細胞，操縱子的調(diào)控是原核細胞轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控。真核細胞中沒有操縱子，即真核細胞中功能上彼此有關(guān)的基因往往分布在不同染色體上，它們并不組成一個操縱子。

第十九頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日②分解代謝產(chǎn)物的阻遏：

E.Coli以乳糖為唯一碳源時，乳糖可誘導(dǎo)與乳糖有關(guān)的三種酶的合成，但如果培養(yǎng)基中既含葡萄糖，又含乳糖時，則優(yōu)先利用Glc，等Glc耗盡后才能利用乳糖，也就是說在大量Glc時，乳糖操縱子還是關(guān)閉，Glc阻遏了乳糖代謝有關(guān)的三種酶的合成，這種現(xiàn)象過去稱為葡萄糖效應(yīng)（glucoseeffect）。后來知道這是由于Glc分解代謝產(chǎn)物引起的，因此又稱為分解代謝產(chǎn)物阻遏（cataboliterepression）。

第二十頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日GC－＋ATPcAMP5'-AMP腺苷酸環(huán)化酶磷酸二酯酶CRPcAMPCRP復(fù)合物結(jié)構(gòu)基因分解代謝產(chǎn)物啟動子操縱基因分解代謝產(chǎn)物阻遏，即葡萄糖效應(yīng)的機制：第二十一頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日2．酶活性的調(diào)節(jié)：

反饋抑制共價修飾

第二十二頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日（1）反饋抑制（feedbackinhibition）：

也稱負反饋，這是生物體普遍存在的一種調(diào)