第十六章代谢调控-(精品课件).ppt

第十六章 代谢调控 通过基因表达，DNA中的遗传信息即可用以决定细胞的表型和生物形状。但是，基因的表达随着组织细胞及个体发育的阶段的不同，随着内外环境的变化的不同，而表现为不同的基因的表达。 第一节 代谢途径之间的联系 1 、代谢网络 细胞代谢的基本原则是将各类物质分别纳入各自的共同代谢途径，以少数关键的反应如氧化还原、基团转移、水解合成、基团脱加及异构反应等，转化种类繁多的分子。不同代谢途径可以通过交叉点上关键的中间代谢物而相互作用和相互转化。这些共同的中间代谢物使各代谢途径得以沟通，形成经济有效、运转良好的代谢网络通路。其中三个关键的中间代谢物是G-6-P、丙酮酸、乙酰CoA。 2 、分解代谢与合成代谢的单向性 虽然酶促反应是可逆的，但在生物体内，代谢过程是单向的。一些关键部位的代谢是由不同的酶催化正反应和逆反应的。这样可使两种反应都处于热力学的有利状态。一般酮酸脱羧的反应、激酶催化的反应、羧化反应等都是不可逆的。这些反应常受到严密调控，成为关键步骤。 3 、能量的代谢 3.1 ATP是通用的能量载体 3.2 NADPH以还原力的形式携带能量 3.3 ATP、还原力和构造单元用于生物合成 第二节 代谢调节 酶活性的调节 细胞水平的调节 整体水平的调节 一 、酶水平的调节 （一）、酶活性的调节 前馈和反馈 ATP、ADP和AMP的调节 酶的连续激活和共价修饰 （二）、酶量的调节-基因表达调控 # 基因表达调控基本概念与原理 基因表达的概念 基因表达（gene expression）就是指在一定调节因素的作用下，DNA分子上特定的基因被激活并转录生成特定的RNA，或由此引起特异性蛋白质合成的过程。 人类基因组DNA中约含5万个基因，但在某一特定时期，只有少数的基因处于转录激活状态，其余大多数基因则处于静息状态。一般来说，在大部分情况下，处于转录激活状态的基因仅占5%。 通过基因表达以合成特异性蛋白质，从而赋予细胞以特定的生理功能或形态，以适应内外环境的改变。 #基因表达的时间性及空间性 #时间特异性： 基因表达的时间特异性(temporal specificity)是指特定基因的表达严格按照特定的时间顺序发生，以适应细胞或个体特定分化、发育阶段的需要。故又称为阶段特异性。 #空间特异性： 基因表达的空间特异性（spatial specificity）是指多细胞生物个体在某一特定生长发育阶段，同一基因的表达在不同的细胞或组织器官不同，从而导致特异性的蛋白质分布于不同的细胞或组织器官。故又称为细胞特异性或组织特异性。 #基因表达的方式 #组成性表达： 组成性基因表达（constitutive gene expression）是指在个体发育的任一阶段都能在大多数细胞中持续进行的基因表达。其基因表达产物通常是对生命过程必需的或必不可少的，且较少受环境因素的影响。这类基因通常被称为管家基因（housekeeping gene）。 #诱导和阻遏表达： 诱导表达（induction）是指在特定环境因素刺激下，基因被激活，从而使基因的表达产物增加。这类基因称为可诱导基因。 阻遏表达（repression）是指在特定环境因素刺激下，基因被抑制，从而使基因的表达产物减少。这类基因称为可阻遏基因。 #基因表达的生物学意义 适应环境、维持生长和增殖。 维持个体发育与分化。 #基因表达调控的基本原理 #基因表达的多级调控： 基因表达调控可见于从基因激活到蛋白质生物合成的各个阶段，因此基因表达的调控可分为转录水平（基因激活及转录起始），转录后水平（加工及转运），翻译水平及翻译后水平，但以转录水平的基因表达调控最重要。 #基因转录激活调节基本要素： 1．顺式作用元件： 顺式作用元件（cis-acting element）又称分子内作用元件，指存在于DNA分子上的一些与基因转录调控有关的特殊顺序。 在原核生物中，大多数基因表达通过操纵子模型进行调控，其顺式作用元件主要由启动基因、操纵基因和调节基因组成。 在真核生物中，与基因表达调控有关的顺式作用元件主要有启动子（promoter）、增强子（enhancer）和沉默子（silencer）。 2．反式作用因子： 反式作用因子（trans-acting factor）又称为分子间作用因子，指一些与基因表达调控有关的蛋白质因子。 反式作用因子与顺式作用元件之间的共同作用，才能够达到对特定基因进行调控的目的。 原核生物中的反式作用因子主要分为特异因子、激活蛋白和阻遏蛋白；而真核生物中的反式作用因子通常称为转录因子。 3．顺式作用元件与反式作用因