生物化学第十四章代谢和基因表达的调节精要.ppt

第十四章 物质代谢和基因表达调控 第一节 细胞代谢的调节网络 一、 代谢途径交叉形成网络 (见第九章) 糖类脂类氨基酸和核苷酸之间的代谢联系 糖代谢与脂类代谢的相互联系 糖代谢与蛋白质代谢的相互联系 脂类代谢与蛋白质代谢的相互联系 核酸与糖、脂类、蛋白质代谢的联系 脂肪代谢和糖代谢的关系 二、糖分解和糖异生途径  中相对独立的单向反应 糖酵解和葡萄糖异生的关系 糖的分解代谢和糖异生的关系 ATP携带能量由能源传递给细胞的需能过程 通过NADPH循环将还原力由分解代谢转移给生物合成反应 五、代谢的基本要略 生物氧化的三个阶段 生物系统中的能流 第二节 代 谢 调 节 代谢调节 一、代谢调节的四级水平 二、激素调节的机制 概念：通过激素改变代谢反应物浓度或改变 酶活性或数量来改变反应速度。 特点：1）组织特异性——不同激素作用器官不同 2）效应特异性 ——每种激素只能调节一定的化学反应 3）慢、作用持久 4）通过神经系统来控制分泌 类型：激素根据化学结构和生理功能可分为两类 ——多肽激素（分子较大，水溶性） ——类固醇激素（分子较小，脂溶性） 作用方式： 1）、含氮激素作用模式； 2）、甾醇类激素作用模式 激 素 调 节 的 机 制 肽类激素通过cAMP-蛋白激酶调节代谢示意图 酶级联系统调控示意图 cAMP激活蛋白激酶的作用机理 甾醇类激素作用原理示意图 三、酶水平的调节 酶活性的前馈和反馈调节 反馈调节中酶活性调节的机制 6-磷酸葡萄糖对糖原合成的前馈激活作用 磷酸烯醇式丙酮酸羧化反应的调节控制 氨基酸合成的反馈调控 糖酵解与三羧酸循环途径的调节 共价修饰 糖原合成酶和糖原磷酸化酶的调控 四、细胞膜结构对代谢的调节和控制作用 酶定位的区域化 动物细胞结构和代谢途径 第三节 基因表达的调控 一、原核和真核基因组 基因(gene)概念的发展 原核生物基因组的特点 原核生物酶合成调节的遗传机制——操纵子学说 酶的诱导和阻遏操纵子模型 大肠杆菌乳糖操纵子模型 3. 分解代谢物阻遏 当E.coli在含有Glucose的培养基中生长时，培养基中即使含有乳糖，在Glucose被用完之前，是不会产生与乳糖利用有关的的酶的，这种效应称为Glucose效应或分解代谢物阻遏。 乳糖操纵子的降解物阻遏 二) ．色氨酸操纵子是酶合成阻遏的例子 在合成代谢中，催化氨基酸或其他小分子最终产物合成的酶随时都需要，细胞中的这些酶经常在合成,即这些酶的合成经常处于消阻遏的状态。所以，在这类操纵子中，调节基因的产物--阻遏蛋白是不活泼的，不能和操纵基因结合. 当合成途径中的最终产物过量时，它就与阻遏蛋白结合，激活阻遏蛋白。激活后的阻遏蛋白就能结合到操纵基因上，阻止RNA聚合酶对结构基因的转录，与合成反应有关的酶也就不能被合成。最终产物或其衍生物称为辅阻遏物。E.coli和鼠伤寒沙门氏菌的色氨酸操纵子的调节符合这种阻遏现象。 大肠杆菌色氨酸操纵子的衰减作用的可能机制 三、真核生物基因表达调控 真核生物基因表达调控元件 （一）、顺式作用元件： 启动子：转录起始点、TATA盒、CAAT盒、GC盒等 增强子：增强启动子转录活性的DNA序列 特点——方向不定、位置不定 3. 沉默子：负调控顺式作用元件 （二）、反式作用因子 锌指结构 亮氨酸拉链 螺旋－环－螺旋 （三）、转录起始的调控 反式作用因子的激活——共价修饰、配体结合、与其他 蛋白质结合等 反式作用因子的作用方式 1） 成环 2）扭曲 3）滑动 4）“多米诺”效应 5）组合式调控 问答题 细胞能量状态指标 Trp 密码子 1 1 1 2 3 2 2 3 3 4 4 4 核糖体 核糖体 转录继续 转录终止 C.高浓度色氨酸使核糖体到达2部位， 3与4 碱基配对，转录终止。 A.游离mRNA中1与2以及3与4碱基配对。 B.低浓度色氨酸使核糖体停留在1部位，转录得以完成。 启动子是DNA上的能与RNA聚合酶结合并能起始mRNA合成的序列。 大肠杆菌的所有启动子中都有两段一致顺序（consensus sequence）。 三)、启动子对原核生物