《微生物的代谢调节》ppt课件

1、微生物的代谢调理微生物的代谢调理 概述概述 细胞构造对代谢途径的分割控制细胞构造对代谢途径的分割控制 酶活性调理机理酶活性调理机理 酶量调理机理酶量调理机理 分支合成代谢途径的几种反响调理方式分支合成代谢途径的几种反响调理方式 能荷对糖代谢的调理及巴斯德效应的解释能荷对糖代谢的调理及巴斯德效应的解释 代谢控制与发酵工业消费代谢控制与发酵工业消费第一节第一节 概述概述IntroductionIntroduction一、代谢的生理特点一、代谢的生理特点1 1、整体性、整体性 糖糖类类 脂类脂类蛋白质蛋白质水水 无机盐无机盐维生素维生素各种物质代谢之间互有联络，相互依存。各种物质代谢之间互有联络，相

2、互依存。 消化吸收消化吸收中间代谢中间代谢废物排泄废物排泄2 2、代谢调理、代谢调理机体有精细的调理机体有精细的调理机制，调理代谢的机制，调理代谢的强度、方向和速度强度、方向和速度内外环境内外环境不断变化不断变化影响机体代谢影响机体代谢顺应环境顺应环境的变化的变化3 3、各组织、器官物质代谢各具特征、各组织、器官物质代谢各具特征构造不同构造不同酶系的种类、酶系的种类、含量不同含量不同不同的组不同的组织、器官织、器官代谢途径不同、代谢途径不同、功能各异功能各异4 4、各种代谢物均具有各自共同的代谢池、各种代谢物均具有各自共同的代谢池例如例如各各种种组组织织 消化吸收的糖消化吸收的糖 肝糖原分解肝

3、糖原分解糖异生糖异生血血糖糖5 5、ATPATP是机体能量利用的共同方式是机体能量利用的共同方式营养物营养物分分 解解释放释放能量能量ADP+PiATP直直接接供供能能6 6、NADPHNADPH是合成代谢所需的复原当量是合成代谢所需的复原当量例如例如乙酰乙酰CoANADPH + H+脂酸、胆固醇脂酸、胆固醇磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径 代谢调理普遍存在于生物界，是生物的重代谢调理普遍存在于生物界，是生物的重要特征。要特征。主要经过细胞内代谢物浓度的主要经过细胞内代谢物浓度的变化，对酶的活性及含量进展调理变化，对酶的活性及含量进展调理，这种调理称为原始调理或细胞程，这种调理称为原始调理或细胞程度代

4、谢调理。度代谢调理。单细胞生物单细胞生物高等生物高等生物 三级程度代谢调理三级程度代谢调理细胞程度代谢调理细胞程度代谢调理激素程度代谢调理激素程度代谢调理高等生物在进化过程中，出现了专司调理高等生物在进化过程中，出现了专司调理功能的内分泌细胞及内分泌器官，其分泌的激功能的内分泌细胞及内分泌器官，其分泌的激素可对其他细胞发扬代谢调理作用。素可对其他细胞发扬代谢调理作用。整体程度代谢调理整体程度代谢调理在中枢神经系统的控制下，或经过神经纤维及在中枢神经系统的控制下，或经过神经纤维及神经递质对靶细胞直接发生影响，或经过某些激神经递质对靶细胞直接发生影响，或经过某些激素的分泌来调理某些细胞的代谢及功能

5、，并经过素的分泌来调理某些细胞的代谢及功能，并经过各种激素的相互协调而对机体代谢进展综合调理各种激素的相互协调而对机体代谢进展综合调理。 体内调理可发生在不同的层次上，普通分体内调理可发生在不同的层次上，普通分为三种类型：为三种类型： 1 1细胞程度的调理细胞程度的调理-经过对细胞内经过对细胞内酶的调理来实现。酶的调理来实现。 2 2激素程度的调理激素程度的调理-协调不同细胞、协调不同细胞、组织与器官之间的代谢。组织与器官之间的代谢。 3 3神经系统的调理神经系统的调理-在神经系统参在神经系统参与下由酶和激素共同构成的调理网络。与下由酶和激素共同构成的调理网络。 细胞程度的调理细胞程度的调理

6、细胞程度的调理主要是经过对酶的控制来实细胞程度的调理主要是经过对酶的控制来实现，因此又称为酶调理，包括酶在胞内的分现，因此又称为酶调理，包括酶在胞内的分布差别、酶活性的改动及酶量的变化布差别、酶活性的改动及酶量的变化 区域定位的调理区域定位的调理 细胞内的不同部位分布着不同的酶，称为细胞内的不同部位分布着不同的酶，称为酶的区域定位或酶分布的分隔性，这个特性酶的区域定位或酶分布的分隔性，这个特性决议了细胞内不同的部位进展着不同的代谢。决议了细胞内不同的部位进展着不同的代谢。这种区域化的分布，使得各种代谢途径不致这种区域化的分布，使得各种代谢途径不致相互关扰，而又彼此协调。相互关扰，而又彼此协调。

7、 酶活性的调理酶活性的调理 经过控制酶的活性来控制代谢速经过控制酶的活性来控制代谢速度。对酶的控制主要是由改动酶的度。对酶的控制主要是由改动酶的分子构造来实现的分子构造来实现的 酶量变化的调理酶量变化的调理 细胞内酶的浓度的改动也可以改动细胞内酶的浓度的改动也可以改动代谢速度。其中主要是对基因表达代谢速度。其中主要是对基因表达的调理，活化基因那么合成相应的的调理，活化基因那么合成相应的酶，酶量添加；钝化基因那么基因酶，酶量添加；钝化基因那么基因封锁，停顿酶的合成，酶量降低。封锁，停顿酶的合成，酶量降低。这种调理方式为缓慢调理，所需时这种调理方式为缓慢调理，所需时间较长，但作用时间耐久间较长，但

8、作用时间耐久 细胞构造对代谢途径的分割控制细胞构造对代谢途径的分割控制一细胞内酶的隔离分布一细胞内酶的隔离分布代谢途径有关酶类经常组成多酶体系，分布于代谢途径有关酶类经常组成多酶体系，分布于细胞的某一区域细胞的某一区域 。多酶体系在细胞内的分布多酶体系在细胞内的分布多酶体系多酶体系分分 布布糖酵解糖酵解胞液胞液磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径糖异生糖异生糖原合成糖原合成三羧酸循环三羧酸循环线粒体线粒体氧化磷酸化氧化磷酸化线粒体线粒体胞液胞液胞液胞液胞液胞液多酶体系多酶体系分布分布线粒体线粒体脂酸脂酸 氧化氧化脂酸脂酸合成合成胞液胞液内质网、胞液内质网、胞液胆固醇胆固醇合成合成磷脂磷脂合成合成内质网内质

9、网DNA、RNA合成合成细胞核细胞核 酶的隔离分布的意义酶的隔离分布的意义 防止了各种代谢途径相互关扰。防止了各种代谢途径相互关扰。多酶体系多酶体系分分 布布蛋白质合成蛋白质合成多种水解酶多种水解酶溶酶体溶酶体线粒体、胞液线粒体、胞液尿素合成尿素合成血红素血红素合成合成内质网、胞液内质网、胞液线粒体、胞液线粒体、胞液 速度最慢，它的速度决议整个代谢途径的总速度，速度最慢，它的速度决议整个代谢途径的总速度，故又称其为限速酶故又称其为限速酶(limiting velocity enzymes)(limiting velocity enzymes)。 催化单向反响不可逆或非平衡反响，它的活性决议催化

10、单向反响不可逆或非平衡反响，它的活性决议整个代谢途径的方向。整个代谢途径的方向。 这类酶活性除受底物控制外，还受多种代谢物或这类酶活性除受底物控制外，还受多种代谢物或效应剂的调理。效应剂的调理。关键酶催化的反响具有以下特点：关键酶催化的反响具有以下特点：代谢途径是一系列酶促反响组成的，其代谢途径是一系列酶促反响组成的，其速度及方向由其中的关键酶决议速度及方向由其中的关键酶决议 。例：糖代谢的关键酶例：糖代谢的关键酶酶活调理机理酶活调理机理 调理酶：关键酶、限速酶，是酶分子构调理酶：关键酶、限速酶，是酶分子构造或构象或活性可以受有关调理因造或构象或活性可以受有关调理因子的影响而变化的酶类，催化速

11、度慢子的影响而变化的酶类，催化速度慢 种类：共价修饰酶，变构酶，同工酶，种类：共价修饰酶，变构酶，同工酶，多功能酶多功能酶 根本的调理机理：变构调理，共价修饰根本的调理机理：变构调理，共价修饰调理，解聚和聚协作用调理，解聚和聚协作用 快速代谢快速代谢 缓慢代谢缓慢代谢数秒、数分钟数秒、数分钟经过改动酶的活性经过改动酶的活性数小时、几天数小时、几天经过改动酶的含量经过改动酶的含量 变构调理变构调理(allosteric regulation)(allosteric regulation)化学修饰调理化学修饰调理(chemical modification)(chemical modificati

12、on) 代谢调理主要是经过对关键酶活性的调理而实现的。代谢调理主要是经过对关键酶活性的调理而实现的。解聚、聚合调理解聚、聚合调理 变构酶及酶学变构调理机理变构酶及酶学变构调理机理1. 变构调理的概念变构调理的概念小分子化合物与酶分子活性中心以小分子化合物与酶分子活性中心以外的某一部位特异结合，引起酶蛋白分外的某一部位特异结合，引起酶蛋白分子构象变化，从而改动酶的活性，这种子构象变化，从而改动酶的活性，这种调理称为酶的变构调理或别构调理调理称为酶的变构调理或别构调理关键酶的变构调理关键酶的变构调理被调理的酶称为变构酶或别构酶被调理的酶称为变构酶或别构酶(allosteric enzyme)(al

13、losteric enzyme)使酶发生变构效应的物质，称为变构效应使酶发生变构效应的物质，称为变构效应剂剂(allosteric effector) (allosteric effector) 变构激活剂变构激活剂allosteric effectorallosteric effector引起酶活性添加的变构效应剂。引起酶活性添加的变构效应剂。 变构抑制剂变构抑制剂allosteric effectorallosteric effector 引起酶活性降低的变构效应剂。引起酶活性降低的变构效应剂。2 分子构造特点分子构造特点 多亚基、多配基结合特点多亚基、多配基结合特点 除具有活性中心外，还

14、有调理中心除具有活性中心外，还有调理中心3. 变构调理的机制变构作用及协同效应变构调理的机制变构作用及协同效应变构酶变构酶催化亚基催化亚基调理亚基调理亚基变构效应剂：变构效应剂：底物、终产物底物、终产物其他小分子代谢物其他小分子代谢物变构效应剂变构效应剂 + + 酶的调理亚基酶的调理亚基酶的构象改动酶的构象改动酶的活性改动酶的活性改动激活或抑制激活或抑制 疏松疏松亚基聚合亚基聚合严密严密亚基解聚亚基解聚酶分子多聚化酶分子多聚化 协同效应：一个亚基与其配基结合协同效应：一个亚基与其配基结合后，能影响此寡聚体中另一亚基与后，能影响此寡聚体中另一亚基与配基的结合才干。配基的结合才干。 有正协同，负协

15、同有正协同，负协同 S S型型v- Sv- S曲线曲线 V V对对S S的变化有一个很窄的敏感范围的变化有一个很窄的敏感范围解释：第一个底物分子与酶解释：第一个底物分子与酶分子中第一个亚基的活性部分子中第一个亚基的活性部位结合之后，使该亚基的构位结合之后，使该亚基的构象发生变化，此亚基的构象象发生变化，此亚基的构象变化引起相邻第二个亚基的变化引起相邻第二个亚基的构象发生变化，从而提高了构象发生变化，从而提高了第二个亚基的活性部位对第第二个亚基的活性部位对第二个底物分子的结合力二个底物分子的结合力( (亲亲和力和力) )。其他第三、第四个。其他第三、第四个亚基对第三、第四个底物分亚基对第三、第四

16、个底物分子的结合，依次类推子的结合，依次类推3. 变构调理的生理意义变构调理的生理意义 代谢终产物反响抑制代谢终产物反响抑制 (feedback inhibition) (feedback inhibition) 反响途径中的酶，使代谢物不致生成过多。反响途径中的酶，使代谢物不致生成过多。乙酰乙酰CoACoA 乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶丙二酰丙二酰CoACoA长链脂酰长链脂酰CoACoA 变构调理使能量得以有效利用，不变构调理使能量得以有效利用，不致浪费。致浪费。G-6-P+ +糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶抑制糖的氧化抑制糖的氧化糖原合酶糖原合酶促进糖的储存促进糖的储存变构调理使不同的代谢途径相互

17、协调。变构调理使不同的代谢途径相互协调。柠檬酸柠檬酸+ +6-6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1-1抑制糖的氧化抑制糖的氧化 乙酰辅酶乙酰辅酶A 羧化酶羧化酶 促进脂酸的合成促进脂酸的合成2 2前馈和反响激活前馈和反响激活4 4前馈和反响调理中酶活性调理的机制前馈和反响调理中酶活性调理的机制酶活性的前馈和反响调理1 1限速步骤和标兵酶限速步骤和标兵酶3 3反响抑制反响抑制 前馈feedforward 和反响feedback 是来自电子工程学的术语，前者的意思是“输入对输出的影响，后者的意思是“输出对输入的影响，这里分别借用来阐明底物和代谢产物对代谢过程的调理作用。这种调理作用是经过酶的变构效应来

18、实现的。反响调理中酶活性调理的机制反响调理中酶活性调理的机制代谢物代谢物别别构构中中心心活性活性中心中心共价修饰酶及其调理机理共价修饰酶及其调理机理 有些酶，在其它酶的催化下，其分子构造中的有些酶，在其它酶的催化下，其分子构造中的某种特殊的基团，如：某种特殊的基团，如：SerSer、ThrThr或或Tyr Tyr 的的OH OH 基，能与特殊的化学基团，如基，能与特殊的化学基团，如ATP ATP 分子上脱下分子上脱下的磷酸基或腺苷酰基的磷酸基或腺苷酰基(AMP)(AMP)，共价结合或解离，共价结合或解离，从而使酶分子从无活性从而使酶分子从无活性( (或低活性或低活性) )方式变成活方式变成活性

19、性( (或高活性或高活性) )方式，或者从活性方式，或者从活性( (高活性高活性) )方式方式变成无活性变成无活性( (或低活性或低活性) )方式。这种修饰作用称方式。这种修饰作用称为共价修饰调理为共价修饰调理(covalent modincation) (covalent modincation) 。这种被修饰的酶称为共价调理酶这种被修饰的酶称为共价调理酶(covalent(covalent modincationenzyme)modincationenzyme)。共价调理酶有许多种。共价调理酶有许多种激酶激酶ATPADP磷酸化酶磷酸化酶无活性无活性磷酸化酶磷酸化酶P有活性有活性磷酸酯酶磷酸

20、酯酶-OHH2OP例：糖原磷酸化酶的共价修饰例：糖原磷酸化酶的共价修饰共价修饰共价修饰酶级联络统酶级联络统调控表示图调控表示图意义：由于意义：由于酶的共价修酶的共价修饰反响是酶饰反响是酶促反响，只促反响，只需有少量信需有少量信号分子如号分子如激素存在，激素存在，即可经过加即可经过加速这种酶促速这种酶促反响，而使反响，而使大量的另一大量的另一种酶发生化种酶发生化学修饰，从学修饰，从而获得放大而获得放大效应。这种效应。这种调理方式快调理方式快速、效率极速、效率极高。高。肾上腺素或肾上腺素或胰高血糖素胰高血糖素1、腺苷酸环化、腺苷酸环化酶无活性酶无活性腺苷酸环化酶活性腺苷酸环化酶活性2、ATPcAM

21、PR、cAMP3、蛋白激、蛋白激酶无活性酶无活性蛋白激酶活性蛋白激酶活性4、磷酸化酶激、磷酸化酶激酶无活性酶无活性磷酸化酶激酶活性磷酸化酶激酶活性5、磷酸化酶、磷酸化酶 b无活性无活性磷酸化酶磷酸化酶 a活性活性6、糖、糖原原6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖葡萄糖葡萄糖血液血液肾上腺素或肾上腺素或胰高血糖素胰高血糖素132 102 104 106 108葡萄糖葡萄糖ATP ADPATP ADP4563. 3. 化学修饰的特点化学修饰的特点酶蛋白的共价修饰是可逆的酶促反响，在酶蛋白的共价修饰是可逆的酶促反响，在不同酶的作用下，酶蛋白的活性形状可相不同酶的作用下，酶蛋白的活性形状可

22、相互转变。催化互变反响的酶在体内可受调互转变。催化互变反响的酶在体内可受调理要素如激素的调控。理要素如激素的调控。具有放大效应，效率较变构调理高。具有放大效应，效率较变构调理高。磷酸化与脱磷酸是最常见的方式。磷酸化与脱磷酸是最常见的方式。 同一个酶可以同时受变构调理和化学修饰调理。同一个酶可以同时受变构调理和化学修饰调理。 由代谢终产物作为变构剂来抑制在此产物合成过程中某一酶通常为限速酶活性的作用，称为反响抑制。这是一种负反响机制，多数情况下控制合成代谢。类型：顺序反响抑制类型：顺序反响抑制 协同反响抑制协同反响抑制 累积反响抑制累积反响抑制 同工酶反响抑制同工酶反响抑制 假设只需酶活性调理，

23、就会出如今系统假设只需酶活性调理，就会出如今系统中必需坚持一定的酶的浓度的景象，这中必需坚持一定的酶的浓度的景象，这对细胞是不经济的。对细胞是不经济的。 当培育基中有新的底物出现时，就会诱当培育基中有新的底物出现时，就会诱导酶的合成导酶的合成 当培育基中的素材性物质大量存在时，当培育基中的素材性物质大量存在时，细胞就会阻止生成这些物质的合成，而细胞就会阻止生成这些物质的合成，而不只是酶活性的抑制不只是酶活性的抑制a a、支配子、支配子基因表达的协同单位基因表达的协同单位支配子支配子构造基因编码蛋白质，构造基因编码蛋白质，S控制部位控制部位支配基因支配基因operator, O启动子启动子pre

24、motor, Pb、酶合成的诱导和阻遏、酶合成的诱导和阻遏实例：诱导型支配子实例：诱导型支配子乳糖支配子乳糖支配子 阻遏型支配子阻遏型支配子 色氨酸支配子色氨酸支配子类型类型 例例 结合结合O方式方式 O的开关方式的开关方式 构造基因产物功能构造基因产物功能可诱导可诱导 Lac i产物产物 通常封锁，通常封锁， 分解代谢分解代谢 由代谢由代谢S开放开放 可阻遏可阻遏 Trp i产物产物 通常开放通常开放 合成代谢合成代谢 代谢终产物代谢终产物 由代谢由代谢P封锁封锁支配基因支配基因启动基因启动基因调理基因调理基因构造基因构造基因 阻遏蛋白阻遏蛋白酶酶的的诱诱导导和和阻阻遏遏支支配配子子模模型型

25、B.有活性阻遏蛋白加诱导剂有活性阻遏蛋白加诱导剂A.有活性阻遏蛋白有活性阻遏蛋白C.无活性阻遏蛋白无活性阻遏蛋白D.无活性阻遏蛋白加辅阻遏剂无活性阻遏蛋白加辅阻遏剂支配基因支配基因启动基因启动基因调理基因调理基因构造基因构造基因 阻遏蛋白阻遏蛋白(有活性有活性)阻遏蛋白阻挠支配基因阻遏蛋白阻挠支配基因构造基因不表达构造基因不表达诱导物诱导物诱导物与阻遏蛋白结合诱导物与阻遏蛋白结合,使阻遏蛋白不能起使阻遏蛋白不能起到阻挠支配基因的作用到阻挠支配基因的作用,构造基因可以表达构造基因可以表达酶蛋白酶蛋白mRNA阻遏蛋白不能跟支配基因结合阻遏蛋白不能跟支配基因结合, 构造基因可以表达构造基因可以表达阻

26、遏蛋白阻遏蛋白(无活性无活性)酶蛋白酶蛋白mRNA代谢产物与阻遏蛋白结合代谢产物与阻遏蛋白结合,从而使阻遏蛋从而使阻遏蛋白可以阻挠支配基因白可以阻挠支配基因,构造基因不表达构造基因不表达代谢产物代谢产物NoImage乳乳糖糖操操纵纵子子的的负负调调控控调理调理基因基因支配支配基因基因乳糖构造基因乳糖构造基因PLacZLacYLacamRNA 阻遏蛋白阻遏蛋白有活性有活性基基 因因 关关 闭闭启启动动子子ORPLacZLacYLaca调理调理基因基因支配支配基因基因乳糖构造基因乳糖构造基因启启动动子子ORmRNAZmRNAYmRNAa 阻遏蛋白阻遏蛋白无活性无活性 基基 因因 表表达达mRNAA

27、、乳糖支配子的构造、乳糖支配子的构造B、乳糖酶的诱导、乳糖酶的诱导 乳糖乳糖 阻遏蛋白阻遏蛋白有活性有活性组成型突变组成型突变constitutive mutant：当：当i+i-时，阻遏蛋白失活，时，阻遏蛋白失活，不能和操作子结合；或者不能和操作子结合；或者O+OcO-后，不能和阻遏蛋白结后，不能和阻遏蛋白结合。这时，不论培育基中有无乳糖，合。这时，不论培育基中有无乳糖，RNA多聚酶结合于启动子后，多聚酶结合于启动子后，均可经过操作子，构造基因不断开放，似乎均可经过操作子，构造基因不断开放，似乎Z、Y、A酶是酶是E.coli的组成成分，所以把这种突变型叫组成型突变，相对于诱导型。的组成成分，

28、所以把这种突变型叫组成型突变，相对于诱导型。 可诱导支配元可诱导支配元inducible operon：参与对基因表达有调理作用：参与对基因表达有调理作用的小分子物质，如乳糖，即开启基因的转录活性。的小分子物质，如乳糖，即开启基因的转录活性。 这种作用及其过程叫做诱导这种作用及其过程叫做诱导induction。产生诱导作用的小。产生诱导作用的小分子物质叫诱导物分子物质叫诱导物inducer。 分解代谢体系属可诱导的支配元。分解代谢体系属可诱导的支配元。 NoImage用以上一些概念可解答一些详细问题：用以上一些概念可解答一些详细问题： 不能合成不能合成-半乳糖苷酶，甚至在有诱导物存在时亦不能合

29、成，半乳糖苷酶，甚至在有诱导物存在时亦不能合成，其缘由：构造基因不断封锁其缘由：构造基因不断封锁 1Z+Z-2i+is(is叫超阻遏突变，是指阻遏蛋白不断和操作子结合，叫超阻遏突变，是指阻遏蛋白不断和操作子结合，RNA 多聚酶不能经过，构造基因不断处于封锁形状多聚酶不能经过，构造基因不断处于封锁形状)。 3启动子的突变普通为缺失突变，使启动子的突变普通为缺失突变，使RNA多聚酶不能和之多聚酶不能和之结合。结合。 -半乳糖苷酶的组成型合成构造基因不断开放的缘由：半乳糖苷酶的组成型合成构造基因不断开放的缘由： 1i+i-后，阻遏蛋白失活，不能与操作子结合。后，阻遏蛋白失活，不能与操作子结合。 2O

30、+O-(或写作或写作Oc)后，不能和阻遏蛋白结合。后，不能和阻遏蛋白结合。 Monod研讨E. coli 对混合碳源利用，发现葡萄糖抑制其它糖利用，出现二次生长。 一切迅速代谢能源都能阻抑较慢代谢的能源所需酶的合成。酶的生成被易分解碳源所阻遏。此称葡萄糖效应 酶大多数是诱导酶。 葡萄糖效应并不是由葡萄糖直接呵斥，而是葡萄糖某种分解代谢物引起 cAMP环腺苷酸是关键控制因子。 其与分解代谢物活化蛋白CAP结合，促使RNA多聚酶与启动基因结合而开场转录。 cAMP浓度低时，影响结合，不能转录。 葡萄糖的某种代谢产物降低了cAMP程度，即使有诱导剂存在，也不能合成分解其它糖的酶，只需葡萄糖耗费完，

31、cAMP程度上升，才干开场转录、合成。 ATP 腺苷酸环化酶 cAMP 磷酸二酯酶 AMP乳糖支配子的正调控乳糖支配子的正调控RLacZLacYLacamRNAmRNAZmRNAYmRNAa基基 因因 表表达达CAP基因基因构造基因构造基因TCAPOCAP结结合部位合部位 RNA聚合酶聚合酶TcAMP -CAPP葡萄糖葡萄糖分解代分解代谢产物谢产物腺苷酸腺苷酸环化酶环化酶磷酸二磷酸二酯酶酯酶ATPcAMP5-AMP抑制抑制激活激活葡萄糖降解物与葡萄糖降解物与cAMP的关系的关系cAMPCAP：降解物基因活化蛋白：降解物基因活化蛋白catabolic gene activation protei

32、n降低降低cAMP浓度浓度使使CAP呈失活形状呈失活形状3关于关于“阻遏阻遏repression的概念：的概念： RPOEDCBA构造基因调理基因无辅基 阻遏蛋白R 多顺反子mRNA分支酸合成色氨酸(Trp)色氨酸支配元色氨酸支配元Trp operon 阻遏效应阻遏效应repressible effectiveness: 在合成代谢中，如在合成代谢中，如E.coli担任色氨酸合成的色氨酸合成酶，当培担任色氨酸合成的色氨酸合成酶，当培育基中没有色氨酸时，该酶的基因表达，而参与色氨酸后，那育基中没有色氨酸时，该酶的基因表达，而参与色氨酸后，那么该酶的合成迅速停顿，这种效应就叫阻遏效应。么该酶的合成

33、迅速停顿，这种效应就叫阻遏效应。 色氨酸在这里称作辅阻遏物，它可阻止色氨酸在这里称作辅阻遏物，它可阻止E.coli产生合成色氨酸的产生合成色氨酸的酶。酶。 可阻遏支配元可阻遏支配元repressible operon: 参与对基因表达有调理作用的小分子物质后如色氨酸，那参与对基因表达有调理作用的小分子物质后如色氨酸，那么封锁基因的转录活性。这种作用及其过程叫阻遏么封锁基因的转录活性。这种作用及其过程叫阻遏(repression)。产生阻遏作用的小分子物质叫辅阻遏物产生阻遏作用的小分子物质叫辅阻遏物corepressor，如色，如色氨酸。氨酸。 NoImage5基因转录的翻译调控基因转录的翻译调

34、控色氨酸色氨酸trp衰减子系统衰减子系统 色氨酸支配元的一级构造色氨酸支配元的一级构造 色氨酸支配元的构造特征色氨酸支配元的构造特征Structure Feature of Trp Operon： 构造基因构造基因EDCBA前有一段前有一段162个碱基对个碱基对的先导序列的先导序列Trpl； Trpl中又有编码中又有编码14肽的序列；肽的序列； 编码编码14肽的肽的mRNA中有延中有延续的两个色氨酸密码子；续的两个色氨酸密码子； Trpl的的114-140个碱基是个碱基是27个碱基对的衰减子弱化子，个碱基对的衰减子弱化子，attenuator。 色氨酸支配元为什么要有这样复杂的序列构造呢？色氨

35、酸支配元为什么要有这样复杂的序列构造呢？ 所谓阻遏作用，就是使转录不起始。在色氨酸支配元中，当细所谓阻遏作用，就是使转录不起始。在色氨酸支配元中，当细胞中有色氨酸时，无辅基阻遏蛋白胞中有色氨酸时，无辅基阻遏蛋白R+R+色氨酸作用于操作子色氨酸作用于操作子, ,构构造基因封锁。但是色氨酸支配元中的造基因封锁。但是色氨酸支配元中的TrplTrpl，不论细胞中有无色，不论细胞中有无色氨酸，它一定是要转录的，由于它在构造基因的前面，又有氨酸，它一定是要转录的，由于它在构造基因的前面，又有4242个碱基对的编码个碱基对的编码1414肽序列先导肽。这样一来，肽序列先导肽。这样一来，RNA RNA 多聚酶多

36、聚酶在转录在转录TrplTrpl时，为了防止它顺流而下，当细胞中有色氨酸时，时，为了防止它顺流而下，当细胞中有色氨酸时，也将构造基因也将构造基因E E、D D、C C、B B、A A转录，所以就用衰减子来调转录，所以就用衰减子来调理曾经起始的转录。理曾经起始的转录。 阻遏作用的信号是细胞内色氨酸的多少：色氨酸充足，构造基阻遏作用的信号是细胞内色氨酸的多少：色氨酸充足，构造基因封锁；色氨酸饥饿，构造基因开启。因封锁；色氨酸饥饿，构造基因开启。 衰减作用的信号是衰减作用的信号是tRNA TrptRNA Trp：有色氨酸，：有色氨酸，tRNA TrptRNA Trp将色氨酸运将色氨酸运至色氨酸密码子

37、处，在衰减子处终止，构造基因封锁。无色氨至色氨酸密码子处，在衰减子处终止，构造基因封锁。无色氨酸酸, tRNA, tRNA不能运输色氨酸，不能运输色氨酸，RNARNA多聚酶可经过衰减子使构造基多聚酶可经过衰减子使构造基因转录。因转录。 真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控DNA转录初产物转录初产物RNAmRNA蛋白质前体蛋白质前体mRNA降解物降解物活性蛋白质活性蛋白质DNA程度调理程度调理转录程度调理转录程度调理转录后加工转录后加工的调理的调理翻译调理翻译调理mRNA降解调理降解调理翻译后加工翻译后加工的调理的调理核核细胞质细胞质 真核基因表达调控的五个程度真核基因表达调控的五个程度 D

38、NA程度调理程度调理 转录程度调理转录程度调理 转录后加工的调理转录后加工的调理 翻译程度调理翻译程度调理 翻译后加工的调理翻译后加工的调理 真核基因调控主要是正调控真核基因调控主要是正调控 顺式作用元件和反式作用因子顺式作用元件和反式作用因子 转录因子的相互作用控制转录转录因子的相互作用控制转录分支合成代谢途径的反响调理方式分支合成代谢途径的反响调理方式 同工酶调理方式同工酶调理方式 在图中在图中A B步骤步骤三个同工酶三个同工酶e1、e2 、e3催化，催化，它们分别受三各种它们分别受三各种产物产物E、G 、H的的专注性反响抑制专注性反响抑制 顺序反响调理方式顺序反响调理方式 循序反响抑制又

39、叫逐渐反响抑制循序反响抑制又叫逐渐反响抑制 协同反响调理方式协同反响调理方式 图中图中E E、G G为该代谢途为该代谢途径的终产物，径的终产物，E E、G G都都不能单独抑制关键步不能单独抑制关键步骤骤A BA B的活性，的活性，只需当只需当E E、G G同时过量同时过量时才干协同地抑制时才干协同地抑制A A B B的活性。的活性。 积累反响抑制方式积累反响抑制方式 该类代谢途径往往具该类代谢途径往往具有多个终产物，每个有多个终产物，每个终产物过量后都对关终产物过量后都对关键步骤的酶进展抑制，键步骤的酶进展抑制，但抑制的程度不同，但抑制的程度不同，每个终产物只能抑制每个终产物只能抑制部分酶活性

40、，当该途部分酶活性，当该途径上的一切终产物都径上的一切终产物都过剩时，关键步骤的过剩时，关键步骤的酶活才被完全抑制。酶活才被完全抑制。能荷调理与巴斯德效应能荷调理与巴斯德效应 2/1AMPADPATPADPATPE能荷巴斯德及巴斯德效应巴斯德及巴斯德效应 1 1 巴斯德，巴斯德，Louis Pasteur: Louis Pasteur: 1822-1895,1822-1895,法国微生物学家和化学家，近代微法国微生物学家和化学家，近代微生物学的奠基人。在微生物发酵和病原微生物生物学的奠基人。在微生物发酵和病原微生物方面的研讨，奠定了工业微生物学和医学微生方面的研讨，奠定了工业微生物学和医学微生物学的根底，并开创了微生物生理学。早年研物学的根底，并开创了微生物生理学。早年研讨酒石酸结晶的光学性质，提示了酒石酸的同讨酒石酸结晶的光学性质，提示了酒石酸的同分异构表达象，并发现了微生物对同