生物化学：第34 章 细胞代谢的整合与调控

基本要求较高要求代谢网为基础，四大类物质来龙去脉代谢基本要略各个水平（总结图）的调控及每个水平上涉及的类型（二级标题）其中基因表达调控类型（三级标题）是重点把各章主要内容线条式串联起来（多个图）代谢要略及举例理解各水平上各类型及典型例子的理解，特别是基因表达调控各类型第34章细胞代谢的整合与调控细胞代谢网络核苷酸代谢要略分解代谢与合成代谢的单向性合成代谢要消耗能量（ATP，GTP）和还原力（NADH，FADH2，NADPH）分解代谢可产生ATP（底物水平磷酸化、氧化磷酸化）和生物合成的构造单元（AA，Gluc,FA,Nt)代谢是物质流、能量流和信息流共同组成的有机整体，从而体现生命活动代谢的综合调节多细胞（个体）水平调节细胞（细胞结构）水平调节分子水平调节

信号传递系统

化学信号传递系统激素信号传递系统神经信号传递系统信号分子及信号传导分子基础细胞膜系统

分隔成（亚）亚区代谢的亚细胞定位膜结构调控代谢酶水平

酶活性酶量（基因表达调节）底物水平一、多细胞水平调节---信号传递系统（了解）1.涉及交叉科学领域：神经生物学，信号传导2.信号传递系统中配体和受体的概念配体（Ligand）：作为产生刺激的信号源分子，如神经递质、调节肽、激素和简单化学信号分子。受体（Receptor）：能对相应配体的刺激作出应答的蛋白质复合物。

配体与受体直接结合或间接引起受体酶的活性或组成的变化从而把引起一系列级联反应，把原初信号最终传导靶酶而产生生理反应。二、细胞水平调节1.细胞亚结构（Compartments）与代谢活动的分布基本要求：结合细胞的结构认识各主要代谢途径发生的细胞场所---“不同场所的社会活动的有机协调”2.膜结构对代谢的调控：1）控制跨膜离子梯度和电位梯度；2）调控物质运输；3）分隔不同代谢途径；4）膜与酶结合调节酶的活性;三、分子水平上的调节类型底物/反应物水平调节（重点：各种反馈类型）酶水平调节1.酶活性调节

A.酶的特异激活或抑制剂

B.酶解（主要是蛋白酶）激活

C.别构效应

D.共价修饰与级联反应 2.酶量调节（基因表达调节）

A.转录水平（转录前、中、后）

B.翻译水平（翻译和翻译后）四、基因表达水平的调节（一）原核生物基因表达的调节（重点掌握乳糖操纵子作为经典例子的调节方式）1.乳糖操纵子（Lacoperon)操纵子（operon):由功能上彼此相关的多个结构基因（通常被转录成一条多顺反子mRNA）和共同的控制区（启动子和操纵基因）组成。操纵基因（Operator）是一段可与调节基因产物结合的非编码序列。LactoseoperonInducerinactivatesthelacrepressor乳糖操纵子是一种负调控（Negativeregulation)2.cAMP-CRP的正调控作用（了解）CRP:cyclicAMPreceptorproteinGlucLac,Gal,Ara,etc.operonpoPO当低Glc时，cAMP增加，Plac启动子受cAMP-CRP激活，乳糖操纵子等基因大量表达，启动乳糖的利用。3.色氨酸操纵子的衰减作用（attenuation）-----阻遏（粗调）和衰减作用（微调）的双重调节TrpRTrpTrpoperon过量色氨酸抑制色氨酸操纵子的转录起始1)诱导阻遏TrpRTrpoperon缺色氨酸或不足：色氨酸操纵子的转录起始2)衰减作用前导序列转录与翻译同时进行核糖体转录能否继续受AA和Trp含量调节4.生长速度的调节5.原核基因表达时序的调节（不要求）了解：严紧反应（严紧控制）；ppGpp和ppGppp作为严紧反应的信号因子6.翻译水平的调节

不同mRNA翻译能力的差异（SD序列起关键作用）过量核糖体蛋白的阻遏作用反义RNA的作用（何为反义RNA？）（二）真核生物基因表达的调节（重点：理解基因表达的不同阶段的调节方式）DNAhnRNAmRNAmRNA降解物蛋白前体活性蛋白转录前调节转录调节转录后前调节转运调节翻译调节翻译后调节核质降解调节DNAhnRNAmRNAmRNA降解物蛋白前体活性蛋白转录前调节转录调节转录后调节转运调节翻译调节翻译后调节核质降解调节1.转录前水平调节

染色质丢失基因扩增基因重排DNA甲基化与异染色质化DNAhnRNAmRNAmRNA降解物蛋白前体活性蛋白转录前调节转录调节转录后前调节转运调节翻译调节翻译后调节核质降解调节2.转录活性调节

顺式元件（DNA）反式作用因子（蛋白）

A不结合DNAB结合DNA

基本结构域：

HTH

锌指蛋白亮氨酸拉链

HLH真核生物转录调节顺式因子（元件）反式作用因子Helix-turn-helixZincfingerHelix-loop-helixLeucinezipperDNA结合蛋白转录DNAhnRNAmRNAmRNA降解物蛋白前体活性蛋白转录前调节转录调节转录后调节转运调节翻译调节翻译后调节核质降解调节3.转录后加工调节

加帽，加多聚A，再编辑，甲基化等（机制复杂）

选择性拼接DNAhnRNAmRNAmRNA降解物蛋白前体活性蛋白转录前调节转录调节转录后调节转运调节翻译调节翻译后调节核质降解调节4.翻译和翻译后调节mRNA的稳定性（寿命）选择性翻译

部分切除形成二硫键内部AA修饰（乙酰化、磷酸化等）糖基化、脂基化形成糖蛋白/脂蛋白FromDNAtolifeOverview:HowDNAlinkslife?OtherthanclassicalGenetics,whichstartwithphenotypefirst,herewewillstartbyasking:“WhatDNAisdoing?”SubjectBiochemistrystudyinalivingbackgroundFromDNAtolifeDNAGeneChromosomeNucleusCell/tissueOrganismOverview:OverviewofDisciplinesRNAQuestion1:HowdoesDNAconstructchromosome?Question2:HowdoesDNAcopyitself?Question3:Whatisagene?Arenon-transcriptedsequencesgenes?Question4:Howdoesageneexertfunction?Terms:PhenotypeGenotypeAlleleMutation…OneGene,onetrait?????????Trait1Trait2