物质代谢的调节控制

物质代谢的调节控制第1页，共47页，2023年，2月20日，星期日第2页，共47页，2023年，2月20日，星期日第3页，共47页，2023年，2月20日，星期日第4页，共47页，2023年，2月20日，星期日第5页，共47页，2023年，2月20日，星期日第6页，共47页，2023年，2月20日，星期日按激素受体存在的亚细胞部位分类：1、膜受体激素（亲水）

蛋白质类激素：胰岛素、生长素、促性腺激素、促甲状腺素、甲状旁腺素肽类激素：生长因子等

儿茶酚胺类激素：肾上腺素、去甲肾上腺素激素

→激素-受体复合物→跨膜信号传递→受体第二信使→蛋白质或酶→生物学效应第7页，共47页，2023年，2月20日，星期日2、胞内受体激素（亲脂）类固醇激素、前列腺素、甲状腺素等

激素→入胞→激素-受体复合物↓

DNA上的激素反应元件↓促进/抑制基因转录↓促进/阻遏蛋白或酶的合成第8页，共47页，2023年，2月20日，星期日第9页，共47页，2023年，2月20日，星期日一）、酶定位的区域化线粒体:丙酮酸氧化;三羧酸循环;-氧化;呼吸链电子传递;氧化磷酸化细胞质:酵解;磷戊糖途径;糖原合成;脂肪酸合成;细胞核:核酸合成内质网:蛋白质合成;磷脂合成第10页，共47页，2023年，2月20日，星期日二）、酶活性的调节共价修饰亚基的聚合与解聚变构第11页，共47页，2023年，2月20日，星期日

酶分子中的某些基团，在其它酶的催化下，可以共价结合或脱去，引起酶分子构象的改变，使其活性得到调节，这种方式称为酶的共价修饰（Covalentmoldification

）。目前已知有六种修饰方式：磷酸化/去磷酸化，乙酰化/去乙酰化，腺苷酰化/去腺苷酰化，尿苷酰化/去尿苷酰化，甲基化/去甲基化，氧化（S-S）/还原(2SH)。共价修饰：第12页，共47页，2023年，2月20日，星期日激酶ATPADP磷酸化酶（无活性）磷酸化酶P（有活性）磷酸酯酶-OHH2OP例：糖原磷酸化酶的共价修饰第13页，共47页，2023年，2月20日，星期日酶的变构：第14页，共47页，2023年，2月20日，星期日三）、酶含量的调节（迟缓调节）

通过改变酶的合成与降解以调节细胞内酶的含量，从而调节代谢的速度和强度。第15页，共47页，2023年，2月20日，星期日第16页，共47页，2023年，2月20日，星期日一、前馈和反馈的概念

前馈（feedforward）和反馈（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”，这里分别借用来说明底物和代谢产物对代谢过程的调节作用。第17页，共47页，2023年，2月20日，星期日E0E1En-1前馈+或-反馈+或-正作用：凡反应物能使代谢过程速度加快者称为正作用。负作用：凡反应物能使代谢过程速度变慢者称为负作用。反馈与前馈作用第18页，共47页，2023年，2月20日，星期日二、反馈抑制的类型线性代谢的反馈调节分支代谢的反馈调节

1、多价反馈抑制

2、协同反馈抑制

3、累积反馈抑制

4、合作反馈抑制

5、顺序反馈抑制第19页，共47页，2023年，2月20日，星期日一）、线性代谢的反馈调节

ABCDPE1E2E3E4第20页，共47页，2023年，2月20日，星期日二）、分支代谢的反馈调节

ABCDE1E1’E2E3XY第21页，共47页，2023年，2月20日，星期日协同反馈抑制：

ABCD

E4E5E1XY存在于LysThr的合成中第22页，共47页，2023年，2月20日，星期日累积反馈抑制：

ABEDEF谷氨酰胺合成酶受到各种终产物的累积反馈抑制第23页，共47页，2023年，2月20日，星期日顺序反馈抑制：ABCDE1E4E5XY存在芳香族氨基酸合成的过程中第24页，共47页，2023年，2月20日，星期日第25页，共47页，2023年，2月20日，星期日变构酶调节代谢物别构中心活性中心第26页，共47页，2023年，2月20日，星期日同工酶调节ABGFJDCH----E1E2E3E4第27页，共47页，2023年，2月20日，星期日第28页，共47页，2023年，2月20日，星期日一、原核生物基因表达的调控一）、操纵子学说原核生物以操纵子为单元进行表达和调控，特异的阻遏蛋白是控制原核启动序列活性的重要因素。操纵子结构基因（编码蛋白质，S）控制部位操纵基因（operator,O）启动子（premotor,P）第29页，共47页，2023年，2月20日，星期日操纵子及调节基因示意图第30页，共47页，2023年，2月20日，星期日负调控正调控操纵子的调控模型诱导物诱导物辅阻遏物辅阻遏物

第31页，共47页，2023年，2月20日，星期日二）、调控因子σ因子阻遏蛋白CPA蛋白ntrC蛋白鸟苷多磷酸第32页，共47页，2023年，2月20日，星期日二、真核生物基因表达调控DNA转录初产物RNAmRNA蛋白质前体mRNA降解物活性蛋白质DNA水平调节转录水平调节转录后加工的调节翻译调节mRNA降解调节翻译后加工的调节核细胞质真核基因调控主要是正调控真核基因表达调控的五个水平：第33页，共47页，2023年，2月20日，星期日一）、顺式作用元件(cisactingelements)

真核基因的顺式调控元件是基因周围能与特异转录因子结合而影响转录的DNA序列。其中主要是起正性调控作用的顺式作用元件，包括启动子(promoter)、增强子(enhancer)；近年又发现起负性调控作用的元件沉寂子(silencer)。第34页，共47页，2023年，2月20日，星期日1.启动子（Promoter）

是指RNA聚合酶结合并起动转录的DNA序列。真核启动子一般包括转录起始点及其上游约100－200bp序列，包含有若干具有独立功能的DNA序列元件，每个元件约长7－30bp。

第35页，共47页，2023年，2月20日，星期日启动子中的元件可以分为两种：①核心启动子元件(corepromoterelement)指RNA聚合酶起始转录所必需的最小的DNA序列，包括转录起始点及其上游－25/－30bp处的TATA盒。核心元件单独起作用时只能确定转录起始位点和产生基础水平的转录。②上游启动子元件(upstreampromoterelement)：包括通常位于－70bp附近的CAAT盒和GC盒、以及距转录起始点更远的上游元件第36页，共47页，2023年，2月20日，星期日2.增强子（Ehancer）

一种能够提高转录效率的顺式调控元件，通常占100－200bp长度，也和启动子一样由若干组件构成，基本核心组件常为8－12bp，可以单拷贝或多拷贝串连形式存在。第37页，共47页，2023年，2月20日，星期日增强子的作用有以下特点：①增强子提高同一条DNA链上基因转录效率，可以远距离作用，通常可距离1－4kb、个别情况下离开所调控的基因30kb仍能发挥作用，而且在基因的上游或下游都能起作用。②增强子作用与其序列的正反方向无关，将增强子方向倒置依然能起作用。而将启动子倒就不能起作用，可见增强子与启动子是很不相同的。③增强子要有启动子才能发挥作用，没有启动子存在，增强子不能表现活性。第38页，共47页，2023年，2月20日，星期日3.沉寂子（silencer）

最早在酵母中发现，以后在T淋巴细胞的T抗原受体基因的转录和重排中证实这种沉寂子的作用可不受序列方向的影响，也能远距离发挥作用，并可对异源基因的表达起作用，是一种负调控顺式元件。第39页，共47页，2023年，2月20日，星期日二）、反式作用因子(transactingfactors)

以反式作用影响转录的因子可统称为转录因子(transcriptionfactors,TF)。RNA聚合酶是一种反式作用于转录的蛋白因子。第40页，共47页，2023年，2月20日，星期日GTF（GenaralTranscriptionFactor）TBP(TATAboxbindingprotein)是唯一能识别TATA盒并与其结合的转录因子，是三种RNA聚合酶转录时都需要的；

不同基因由不同的上游启动子元件组成，能与不同的转录因子结合，这些转录因子通过与基础的转录复合体作用而影响转录的效率。现在已经发现有许多不同的转录因子，看到的现象是：同一DNA序列可被不同的蛋白因子所识别；能直接结合DNA序列的蛋白因子是少数，但不同的蛋白因子间可以相互作用，因而多数转录因子是通过蛋白质－蛋白质间作用与DNA序列联系并影响转录效率的第41页，共47页，2023年，2月20日，星期日蛋白质的锌指结构

转录调控的实质在于蛋白质与DNA、蛋白质与蛋白质之间的相互作用

碱性亮氨酸拉链结构及其与DNA的结合

第42页，共47页，2023年，2月20日，星期日第43页，共47页，2023年，2月20日，星期日乳糖操纵子的结构调节基因操纵基因乳糖结构基因PLacZLacYLacamRNA

阻遏蛋白（有活性）基因关闭启动子OR第44页，共47页，2023年，2月20日，星期日PLacZLacYLaca调节基因操纵基因乳糖结构基因启动子ORmRNAZmRNAYmRNAa

阻遏蛋白