生物化学课件物质代谢调控

生物化学课件物质代谢调控第1页，共113页，2023年，2月20日，星期一Regulationofmetabolism是生物在长期进化过程中，为适应外界条件而形成的一种复杂的生理机能。通过调节作用细胞内的各种物质及能量代谢得到协调和统一，使生物体能更好地利用环境条件来完成复杂的生命活动。

代谢调节作用可在不同水平上进行：低等的单细胞生物是通过细胞内酶的调节而起作用的；多细胞生物则有更复杂的激素调节和神经调节。第2页，共113页，2023年，2月20日，星期一

1)酶水平调节2)细胞水平调节3)

激素水平调节4)

神经水平调节单细胞生物植物动物第3页，共113页，2023年，2月20日，星期一细胞内酶的调节是最基本的调节方式。酶的调节是从酶的区域化、酶的数量和酶的活性三个方面对代谢进行调节的操纵子(Operon)是在转录水平上控制基因表达的协调单位，由启动子（P）、操纵基因（O）和在功能上相关的几个结构基因组成

转录后的调节包括，真核生物mRNA转录后的加工，转录产物的运输和在细胞中的定位等第4页，共113页，2023年，2月20日，星期一

翻译水平上的调节包括，mRNA本身核苷酸组成和排列（如SD序列），反义RNA的调节，mRNA的稳定性等方面

酶活性的调节是直接针对酶分子本身的催化活性所进行的调节，在代谢调节中是最灵敏、最迅速的调节方式。主要包括酶原激活、酶的共价修饰、反馈调节、能荷调节及辅因子调节等

第5页，共113页，2023年，2月20日，星期一生物代谢biologicalmetabolism：指生物活体与外界环境不断进行的物质（包括气体、液体和固体）、能量、信息交换过程。细胞代谢cellularmetabolism：是一切生命活动的基础。合成代谢anabolicmetabolism：一般是指将简单的小分子物质转变成复杂的大分子物质的过程。分解代谢catabolism：则是将复杂的大分子物质转变成小分子物质的过程。第6页，共113页，2023年，2月20日，星期一中间代谢intermediarymetabolism：发生在细胞内的一切化学反应。基础代谢basalmetabolism：指人体在清醒而又极端安静的状态下,不受肌肉活动、环境温度、食物及精神紧张等影响时的能量代谢率。基础代谢经随着性别、年龄等不同而有生理变动。男子的基础代谢率平均比女子高,幼年比成年高;年龄越大,代谢率越低...基础代谢率basalmetabolicrate,BMR：,即在上述条件下,单位时间内,每平方米人体表面所散发的热量的千卡数。第7页，共113页，2023年，2月20日，星期一糖、脂、核酸和蛋白质的代谢合成途径各不相同，分解代谢途径则有共同之处，即糖、脂、核酸和蛋白质经过一系列分解反应后都进入了TCAcycle，最后被氧化成CO2和H2O。第8页，共113页，2023年，2月20日，星期一Section1

代谢途径的相互联系代谢网络Metabolicnetwork代谢的单向性unidirectivity和多酶系统multienzymesysteme代谢与能量metabolismand

energy第9页，共113页，2023年，2月20日，星期一

物质代谢---联系---转化—

TCAcycle则是Saccharide、Fat、Pro三大物质互相转化的枢纽一、代谢网络第10页，共113页，2023年，2月20日，星期一

糖代谢为蛋白质的合成提供碳源和能源：如糖分解过程中可产生Pyr，Pyr经TCA

cycle生－KG和OAA，它们均可经加氨基或氨基移换作用形成相应的AA。糖分解过程中产生的能量可供AA和Pro的合成之用。蛋白质分解产生的AA，在体内可以转变为Sugar。如：多数AA在脱氨后转变为Pyr，经糖原异生作用可生成Sugar，这类氨基酸称为生糖氨基酸。1、糖代谢与蛋白质代谢的关系第11页，共113页，2023年，2月20日，星期一

脂类分解过程中产生较多的能量，可作为体内贮藏能量的物质。脂类与蛋白质之间可以相互转化：

脂类分子中的甘油丙酮酸

FAOAA-KGAAPro2、脂类代谢与蛋白质代谢的关系AcCoA-OxidationTCACycleOAA—KG

MalateAA琥珀酸乙醛酸循环甘油生酮氨基酸生糖氨基酸乙酰乙酸FA丙酮酸AcCoA丙二酸单酰辅酶A脂肪第12页，共113页，2023年，2月20日，星期一

糖与脂类物质也能相互转变：糖磷酸二羟丙酮丙酮酸甘油乙酰辅酶A脂肪酸脂类甘油-甘油磷酸磷酸二羟丙酮糖脂肪酸AcCoA琥珀酸OAA丙酮酸-氧化乙醛酸循环TCACO2+H2O3、糖代谢与脂类代谢的关系第13页，共113页，2023年，2月20日，星期一糖尿病：脂肪

ketonebody,acetonebody

（乙酰乙酸、丙酮、-羟丁酸）在血液中产生酸中毒或到达肌肉中提供能源在饥饿时也产生与糖尿病类似的情况第14页，共113页，2023年，2月20日，星期一核酸核苷酸ATPUTPCTPGTP能量和磷酸基团的供应单糖的转变和多糖的合成参与卵磷脂的合成给蛋白质合成提供能量AMP辅酶、组氨酸等Gly、Asp、Gln嘌呤、嘧啶蛋白酶核苷酸、核酸的合成蛋白因子核苷酸、核酸的合成4、核酸代谢与糖、脂肪

及蛋白质代谢的关系第15页，共113页，2023年，2月20日，星期一

1.相对立的单向反应（opposingunidirectionalreaction）：

糖代谢的例子：

G+ATP6-p-G+ADP（变构抑制）6-p-G+H2OG+Pi

脂代谢的例子：乙酸＋ATP＋CoA乙酰CoA＋AMP＋PPi

乙酰CoA+H2O乙酸+ＣoA

硫激酶硫酯酶二、代谢的单向性和多酶系统HK６-p葡萄糖酶第16页，共113页，2023年，2月20日，星期一

2.细胞中的酶常常为了催化一系列连锁反应而联系成多酶系统，根据多酶系统结构的复杂程度，可分三种类型：

酶分子呈溶解状态（如EMP,PPP,β-氧化）

酶分子结构比较紧密(如FA

synthetasecomplex,PyruvateDHasecomplex,α-KGDHasecomplex)

酶连接在膜上或核蛋白体上

第17页，共113页，2023年，2月20日，星期一ATPADP+Pi太阳能化学能生物合成细胞运动膜运输能荷=ATP+0.5ADPATP+ADP+AMP三、

代谢与能量有机体从环境中获得能量的方式各有不同，有的利用

太阳的辐射能，有利用氧化还原反应释放的化学能不

管哪种形式，细胞都能将它转化成高能分子ATP。第18页，共113页，2023年，2月20日，星期一NADPH以还原力形式携带能量还原性有机物分解代谢氧化产物还原性生物合成产物还原性生物合成反应氧化前体NADPH+H+NADP+代谢的基本要略在于形成ATP、还原力和构造单元用于生物合成第19页，共113页，2023年，2月20日，星期一基因表达的调节

（酶含量的调节）ABEX底物水平的调节酶水平的调节酶活性的调节酶含量的调节酶的定位调节辅助因子的调节产物调节第20页，共113页，2023年，2月20日，星期一酶是生物反应的催化剂，酶的相对数量决定代谢反应的进程和方向。通过酶的合成和降解，细胞内的酶含量和组分便发生变化，因而对代谢过程起调节作用。生物细胞的这种通过改变酶的合成和降解而调节酶的数量，被称为“粗调”。通过粗调，细胞可以开动或完全关闭某种酶的合成，或适当调整某种酶的合成和降解速度，以适应对这种酶的需要。第21页，共113页，2023年，2月20日，星期一Section2

基因表达的调节生物体的每个活细胞都含有相同的一整套基因。基因表达具有高度的时空专一化：如肌红蛋白基因（肌细胞）基因表达的调控：生物有机体对其基因表达的时空程序、表达速率等所进行的调节和控制。本底水平表达：调控处于关闭状态，只翻译极少量的蛋白质第22页，共113页，2023年，2月20日，星期一一、原核生物基因的转录和翻译调控原核生物的DNA：单个裸露的DNA

不编码占5%

转录和翻译同一时间，地点进行转录水平调控(主)，兼有翻译水平调控第23页，共113页，2023年，2月20日，星期一根据基因表达产物可划分：

组成型蛋白：基因表达不受时期、部位、环境影响—组成型表达。

调节型蛋白/适应型蛋白：基因表达受时期、部位、环境影响—非组成型表达。一种生物的整套遗传密码可以比作一本密码字典,该种生物的每个细胞中都有这本字典。为什么基因只有在它应该发挥作用的细胞内和应该发挥作用的时间才能呈现活化状态?结论：必然有一个基因调控系统在发挥作用。第24页，共113页，2023年，2月20日，星期一DNA

level

Transcriptionlevel

Translationlevel基因调控主要在三个水平上进行:第25页，共113页，2023年，2月20日，星期一第26页，共113页，2023年，2月20日，星期一

突变子：突变的最小单位基因

重组子：交换的最小单位

顺反子（作用子）：功能单位（基因）

基因可进一步分为不同类型：(1)结构基因：可编码RNA或蛋白质的一段DNA序列(2)调控基因：其产物参与调控其他结构基因表达的基因

第27页，共113页，2023年，2月20日，星期一(3)重叠基因：指同一段DNA的编码顺序，由于阅读框架(ORF)的不同或终止早晚的不同，同时编码两个或两个以上多肽链的现象(4)隔裂基因：指一个结构基因内部为一个或更多的不翻译的编码顺序，如内含子所隔裂的现象(5)跳跃基因：可作为插入因子和转座因子移动的DNA序列，有人将它作为转座因子的同义词(6)假基因：同已知的基因相似，但位于不同位点，因缺失或突变而不能转录或翻译，是没有功能的基因第28页，共113页，2023年，2月20日，星期一1、转录水平的调控

→原核生物基因表达的调控主要发生在转录水平→当需要某一特定基因产物时，合成这种mRNA。当不需要这种产物时，mRNA转录受到抑制第29页，共113页，2023年，2月20日，星期一正调控：是经诱导物诱导转录的调控机制，即诱导物与另一蛋白质结合形成一种激活子复合物，与基因启动子DNA序列结合，激活基因起始转录负调控：阻遏物阻止转录过程的调控，即阻遏物与DNA分子结合，阻碍RNA聚合酶转录，使基因处于关闭状态。只有当阻遏物被除去之后，转录才能起动，产生mRNA分子原核生物中基因表达以负调控为主。真核生物中则主要是正调控机制。第30页，共113页，2023年，2月20日，星期一转录水平的负调控与正调控

第31页，共113页，2023年，2月20日，星期一2、乳糖操纵元(可诱导操纵子)

E.coli的乳糖降解代谢途径：Monod等发现，当E.coli生长在含有乳糖的培养基上时，Lactose代谢酶浓度急剧增加；当培养基中没有Lactose时，Lactose代谢基因不表达，乳糖代谢酶合成停止。

Jacob和Monod（1961）提出了乳糖操纵元模型，用来阐述乳糖代谢中基因表达的调控机制第32页，共113页，2023年，2月20日，星期一第33页，共113页，2023年，2月20日，星期一负责乳糖代谢的3个酶：1、β-半乳糖苷酶2、半乳糖苷透性酶3、硫代半乳糖转乙酰基酶（具体功能不详）第34页，共113页，2023年，2月20日，星期一操纵子模型（operonmodel)①操纵子模型是原核生物基因表达的调节机制。大肠杆菌乳糖操纵子是第一个被发现的操纵子（Monod和Jacob，1961）操纵子及调节基因示意图第35页，共113页，2023年，2月20日，星期一操纵子Operon:

基因表达的协调单位,它们有共同的控制区和调节系统。包括在功能上彼此有关的结构基因和控制部位.或指染色体上控制（酶）蛋白质合成的功能单位，包括一个操纵基因，一群功能相关的结构基因以及在调节基因和操纵基因之间专管转录起始的启动基因（启动子）。

调控区信息区

调节基因(i)启动子(p)操纵基因(o)结构基因操纵子DNA控制蛋白质合成的功能单位DNA控制蛋白质合成的功能单位第36页，共113页，2023年，2月20日，星期一乳糖操纵子模型调节基因操纵基因乳糖结构基因阻遏蛋白

诱导剂（乳糖）

β-半乳糖苷酶半乳糖苷通透酶硫半乳糖苷转乙酰基酶启动子（基因）操纵基因——基因合成的开关关——阻遏蛋白阻挡操纵基因，结构基因不表达开——诱导物阻止阻遏蛋白功能发挥。第37页，共113页，2023年，2月20日，星期一

转录起点5/

负（模）

3/

上游（—）下游（+）3/-1+1正（编）5/

mRNA

互补于负链转录单位的起点核苷酸为+1，起点右边为下游（转录区），转录起点左侧为上游，用负数表示：-1，-2，-3。

第38页，共113页，2023年，2月20日，星期一第39页，共113页，2023年，2月20日，星期一乳糖操纵元的正调控

除了阻遏蛋白能抑制lac操纵元转录外，其它因子也能有效地抑制lacmRNA转录，这个因子的活性与Glc有关：→Glc抑制腺苷酸环化酶的活性→腺苷酸环化酶催化ATP→cAMP→cAMP+代谢激活蛋白(CAP)→cAMP-CAP复合物，作为操纵元的正调控因子第40页，共113页，2023年，2月20日，星期一→当cAMP-CAP复合物的二聚体插入到lac启动子区域特异核苷酸序列时，使启动子DNA弯曲形成新的构型，RNA聚合酶与这种DNA新构型的结合更加牢固，因而转录效率更高。→在有葡萄糖存在时，不能形成cAMP，也就没有操纵元的正调控因子cAMP-CAP复合物，因此基因不表达。第41页，共113页，2023年，2月20日，星期一乳糖操纵子的正调控RLacZLacYLacAmRNAmRNAZmRNAYmRNAA基因表达CAP基因结构基因TCAPOCAP结合部位

RNA聚合酶TcAMP-CAPP葡萄糖分解代谢产物腺苷酸环化酶磷酸二酯酶ATPcAMP5'-AMP抑制激活葡萄糖降解物与cAMP的关系cAMPCAP：降解物基因活化蛋白（catabolicgeneactivationprotein）降低cAMP浓度使CAP呈失活状态第42页，共113页，2023年，2月20日，星期一乳糖操纵元的正调控第43页，共113页，2023年，2月20日，星期一通过遗传分析证明Lac操纵元的存在；分离出阻遏蛋白，测定了阻遏蛋白的结晶结构，以及阻遏蛋白与诱导物及操纵子序列结合的结构

阻遏蛋白第44页，共113页，2023年，2月20日，星期一乳糖操纵元的不同调控位点a：CAP结合位点；b：RNA聚合酶结合位点；R：形成抑制环的区域

第45页，共113页，2023年，2月20日，星期一3、色氨酸操纵元（可阻遏操纵子）

E.coliTrp操纵元是合成代谢途径中基因调控的典型例子：

Trp操纵元包括色氨酸合成中5种酶的结构基因。

当培养基中有Trp时，Trp操纵元5种酶的转录同时受到抑制；

在Trp供应不足时，发生转录

Trp直接作为共阻遏物或辅阻遏物(corepre-ssor)

而不是诱导物参与调控TrpmRNA的转录。因此Trp操纵元是一个典型的可阻遏操纵元

第46页，共113页，2023年，2月20日，星期一阻遏蛋白操纵基因结构基因调节基因mRNA酶蛋白阻遏蛋白不能与操纵基因结合，所以结构基因表达。酶代谢产物一旦大量积累阻遏蛋白被产物激活，结构基因不表达。第47页，共113页，2023年，2月20日，星期一

Trp阻遏物该阻遏物是Dimer，2个单体（灰色和浅蓝色）以螺旋－转角－螺旋结构域与DNA结合。结合的Trp为分子为红色。第48页，共113页，2023年，2月20日，星期一第49页，共113页，2023年，2月20日，星期一色氨酸操纵元的组成

第50页，共113页，2023年，2月20日，星期一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51页，共113页，2023年，2月20日，星期一4、阿拉伯糖操纵元阿拉伯糖操纵元也是解释代谢途径的调控系统，它具有一些与lac操纵元相似的特点，但与前述两种操纵元系统的显著区别是它的同一种调控蛋白--AraC调控蛋白既可起正调控,也可起负调控作用

第52页，共113页，2023年，2月20日，星期一A、阿拉伯糖操纵元的组成。R：调控基因araC编码AraC蛋白；O：操纵子位点；I：诱导位点，具有CAP结合位点。B、有ara时，AraC与I位点结合，CAP-cAmp与CAP位点结合，诱导表达结构基因，为正调控C、无ara时，没有CAP-cAmp复合体与CAP位点结合，AraC二聚体(D)与I及O2同时结合，形成抑制环，抑制转录，表现为负调控。第53页，共113页，2023年，2月20日，星期一5、翻译水平的调控反馈调控机制：大肠杆菌有7个操纵元与核糖体蛋白质合成有关。从这些操纵元转录的每一种mRNA，能够被同一操纵元编码的核糖体蛋白质识别与结合。如果其中有一种核糖体蛋白质过量积累，都将与其自身的mRNA结合，阻止进一步翻译。这种结合位点通常包括mRNA5'端非翻译区，也包括启动子区域的Shine-Dalgarno序列。

第54页，共113页，2023年，2月20日，星期一反义RNA调控：反义RNA可与目的基因的5'互补配对，配对的区域通常也包括启动子的Shine-Dalgarno序列，使mRNA不能与核糖体有效结合，从而阻止蛋白质的合成。反义RNA基因已被导入真核细胞，控制真核生物基因表达。例如，将乙烯形成酶基因的反义RNA导入蕃茄，大大延长了蕃茄常温贮藏期。

第55页，共113页，2023年，2月20日，星期一作业题

原核生物中共阻遏物和诱导物如何对基因表达起调控作用。第56页，共113页，2023年，2月20日，星期一1）高等真核生物的基因组远比细菌的基因组大得多2）很多重复序列与调控作用有关3）染色质结构的变化可以调控基因表达4）存在同一染色体上不同基因间的调控，也存在不同染色体之间的基因调控调控发生在DNA水平，转录水平，转录后修饰，翻译水平和翻译后修饰等多种层次。多数基因表达调控发生在转录水平二、真核生物的基因调控第57页，共113页，2023年，2月20日，星期一一、DNA的改变（1）基因剂量与基因扩增组蛋白基因是基因剂量效应的一个典型例子。为了合成大量组蛋白用于形成染色质，多数细胞含有数百个组蛋白基因拷贝

基因剂量可经基因扩增临时增加。人类癌细胞中的许多致癌基因，经大量扩增后高效表达，导致细胞生长失控。有些致癌基因扩增的速度与病症的发展及癌细胞扩散程度高度相关。第58页，共113页，2023年，2月20日，星期一（2）DNA重排真核生物基因组中的DNA序列可发生重排，这种重排是由特定基因组的遗传信息所决定的，是有些基因调控的重要机制。第59页，共113页，2023年，2月20日，星期一抗体分子的基本结构动物抗体基因重排一个抗体分子包括两条重链(H)和两条轻(L)。氨基端(N)是变异区(V)，羧基端(C)是恒定区(C)第60页，共113页，2023年，2月20日，星期一（3）DNA甲基化真核生物中，少数胞嘧啶第5碳上的氢被一个甲基取代，甲基化。甲基化C在DNA复制中可整合到正常DNA序列中。C甲基化在CG双核苷酸序列中发生频率最高。许多真核生物基因5'端未翻译区富含CG序列，易甲基化。甲基化可降低转录效率。第61页，共113页，2023年，2月20日，星期一二、转录水平的调控(1)启动子与转录因子→同原核生物一样，真核生物基因启动子包括所有顺式调控元件及RNA聚合酶识别位点，可以起始转录形成RNA。顺式调控元件（Cis-actingelement）:指基因转录起点上游与基因表达调节有关的特异序列。顺式调控元件启动子－识别RNA聚合酶与之结合增强子－促进转录沉默子－是负调节蛋白作用的位点等第62页，共113页，2023年，2月20日，星期一→转录因子或反式作用因子（Trans-actingfactor）指识别、结合顺式调控元件的特异蛋白质，激活真核生物基因转录。

→真核生物基因转录与原核生物的一个重要区别是：真核生物基因的启动子必须与一系列转录因子结合，才能在RNA聚合酶的作用下起始转录

转录因子基本转录因子－结合在TATAbox和转录起点，与RNA聚合酶共同形成起始复合物。上游因子－结合在启动子和增强子的上游控制位点。可诱导因子－与应答元件相互作用第63页，共113页，2023年，2月20日，星期一

转录方向用箭头表示，转录起始点用+1表示真核生物基因(A)在5端启动子的顺式调控元件原核生物基因(B)在5端启动子的顺式调控元件第64页，共113页，2023年，2月20日，星期一

TATA盒

CAAT盒

GC盒

增强子

顺式作用元件结构基因-GCGC---CAAT---TATA转录起始真核生物启动子保守序列第65页，共113页，2023年，2月20日，星期一(2)强化子（增强子）

转录强化子是真核生物基因转录中的另一种顺式调控元件，通常位于启动子上游700-1000bp处，离转录起始点较远第66页，共113页，2023年，2月20日，星期一

①与转录激活子结合，改变染色质的构型②使DNA弯曲形成环状结构，使强化子与启动子直接接触，以便通用转录因子、转录激活子、RNA聚合酶一起形成转录复合体，从而提高mRNA合成效率

强化子主要有两个功能:第67页，共113页，2023年，2月20日，星期一DNA环化与转录活性

第68页，共113页，2023年，2月20日，星期一强化子竞争控制基因表达

第69页，共113页，2023年，2月20日，星期一(3)激活子激活子是一种与强化子结合的蛋白质，也属于一种转录因子

正激活子真激活子（促进转录）抗阻遏物激活子激活子负激活子：抑制转录转录因子第70页，共113页，2023年，2月20日，星期一反式作用因子（转录因子）

识别结合DNA的主要几种基序结构

ZincfingerLeucineziper第71页，共113页，2023年，2月20日，星期一

常见的DNA结合域：

①锌指（zincfinger）第72页，共113页，2023年，2月20日，星期一由Cys-His与锌离子形成的具有三个手指的锌指构型(a)模式图(b)与DNA结合，一个手指与DNA大沟结合第73页，共113页，2023年，2月20日，星期一

②亮氨酸拉链（leucinezipper）第74页，共113页，2023年，2月20日，星期一

第75页，共113页，2023年，2月20日，星期一二聚体形成的拉链(a)模式图(b)与DNA结合时的剪刀状构型第76页，共113页，2023年，2月20日，星期一

③螺旋－环－螺旋（helix-loop-helix）第77页，共113页，2023年，2月20日，星期一衰减子:

是DNA分子中的调控序列，首先发现在细菌Trp操纵子中，此类序列具有使转录终止的作用，即一种位于结构基因上游前导区的终止子。增强子：是DNA分子中的调控序列，发现真核生物和病毒中，远距离作用于同一条DNA的启动子，对转录起增强作用。衰减作用(attenuation)第78页，共113页，2023年，2月20日，星期一

衰减子作用第79页，共113页，2023年，2月20日，星期一第80页，共113页，2023年，2月20日，星期一

1、真核细胞基因转录起点上游与基因表达调控有关的主要顺式作用（调控）元件有哪些？他们的主要功能是什么？

2、简述原核细胞DNA复制与RNA的生物合成有何不同。

3．简述原核细胞蛋白质合成的过程。

4、真核细胞RNA聚合酶的细胞定位和合成RNA的类型如何。

5．蛋白质合成体系需要哪些生物大分子参加？其功能分别是什么？

作业题：第81页，共113页，2023年，2月20日，星期一

复习思考题：

1.概念： （1）操纵子 （2）增强子 （3）顺式作用元件 （4）反式作用因子 （5）基因组 （6）基因表达

2.简述操纵子的结构与功能。

3.简述乳糖操纵子的调控原理。

4.简述基因表达调控的主要要素。第82页，共113页，2023年，2月20日，星期一三、转录后的调节转录后的调节：对mRNA转录后的加工（也称为成熟）、输出核外、胞浆内定位和降解等过程的调控.包括：1、真核生物mRNA转录后的加工2、转录产物由细胞核向胞质运输3、mRNA在胞质中的定位第83页，共113页，2023年，2月20日，星期一四、翻译水平的调节

翻译水平的调节的类型：

不同mRNA翻译能力的差异、翻译阻遏作用、反义RNA的作用1.翻译阻遏（translationalrepression）

当有过量核糖体蛋白质存在时，可引起它自身以及有关蛋白质合成的阻遏。这种在翻译水平上的阻遏作用叫翻译阻遏。2.反义RNA反义RNA指具有互补序列的RNA。亦称为干扰mRNA的互补RNA。（调节基因表达；抑制有害基因的表达）第84页，共113页，2023年，2月20日，星期一

原核生物和真核生物的调节方式是有所不同原核生物mRNA翻译水平的调节：受控于5′末端与核糖体的结合部位，该部位通常位于起始密码子AUG上游约10个核苷酸的地方，往往由一段富含嘌呤的序列组成，称为SD序列（Shine-Dilgavno)。凡有明显SD序列特征性部位，翻译起始频率就高，反之则低。

真核生物在翻译水平上的调节：主要是控制mRNA的稳定性和有选择的进行翻译。mRNA的加帽和加尾修饰有利于mRNA的稳定第85页，共113页，2023年，2月20日，星期一五、酶降解的调节酶合成的诱导和阻遏作用可以调节酶的数量，相反,酶的降解速度也能调节细胞内酶的含量。酶的降解是由特异的蛋白质水解酶催化的。在细胞内常含有各种水解酶，其水解蛋白质的种类和速度随细胞的生长状态和环境条件而不断变化。如大肠杆菌在指数生长期，蛋白酶的总活性较低，但当大肠杆菌由于营养缺乏而处于静止期时，便诱导合成蛋白水解酶，分解细胞内不需要的蛋白质第86页，共113页，2023年，2月20日，星期一植物种子在萌发时蛋白酶的合成速度也明显增加，用于分解种子中的贮藏蛋白质供幼苗生长之用。细胞内酶的数量决定于其合成速度与降解速度的比值，是多种因素综合作用的结果。第87页，共113页，2023年，2月20日，星期一Section3

酶活性的调节酶原激活Activationofproenzyme(prozyme,enzymogen)酶的变构调节

Allostericregulation酶的共价修饰和级联系统

Covalentmodificationandcascadeamplificationofenzyme

前馈和反馈作用

Feedforwardandfeedback第88页，共113页，2023年，2月20日，星期一

1.酶原：酶的无活性前体。

2.酶原激活（不可逆的共价修饰）：某些酶先以无活性的酶原形式合成或分泌，然后在到达作用部位时由其它酶作用，使其失去部分肽段从而形成或暴露活性中心、形成有活性酶分子的过程。一、酶原激活第89页，共113页，2023年，2月20日，星期一Activationofchymotrypsinogenchymotrypsinogentrypsin（245AA残基）Achain+Bchain（1-15）（16-245）Cchain+Dchain+Echain（1-13）（16-146）（149-245）chymotrypsin-胰凝乳蛋白酶Ser14-Arg15Thr147-Asn148水解芳香族AA羧基形成的肽键第90页，共113页，2023年，2月20日，星期一Chymotrypsinogen

5对二硫键Chymotrypsin

5对二硫键第91页，共113页，2023年，2月20日，星期一

Trypsinogen六肽肠激酶TrypsinChymotrypsinogenChymotrypsinProelastaseElastaseProcarboxypeptidaseCarboxypeptidase水解ArgLys羧基形成的肽键Activationandfunctionoftrypsinogen第92页，共113页，2023年，2月20日，星期一TrypsinogenTrypsin

电荷接力系统（电荷中继网）第93页，共113页，2023年，2月20日，星期一二、酶的共价修饰和级联系统

1.共价修饰（Covalentmodification）：

指在专一性酶的催化下，某些小分子基团共价地结合到被修饰的酶分子上，使被修饰酶的活性发生改变，从而调节酶活性。

第94页，共113页，2023年，2月20日，星期一（1）共价修饰调节酶：即通过共价修饰调节活性的酶叫共价修饰调节酶。（2）共价修饰的类型：

磷酸化/去磷酸化（主要存在于动、植细胞中）腺苷酰化/去腺苷酰化；（主要存在细菌中）

乙酰化/去乙酰化；尿苷酰化/去尿苷酰化；甲基化/去甲基化；S-S/SH第95页，共113页，2023年，2月20日，星期一蛋白质的化学修饰：是指在较温和的条件下，以可控制的方式使蛋白质与某种试剂（称化学修饰剂）起特异反应，以引起蛋白质中个别氨基酸侧链或功能团发生共价化学改变。第96页，共113页，2023年，2月20日，星期一糖原磷酸化酶和糖原合成酶活性的调节

糖原的合成

糖原合成酶a

(脱磷酸化，有活性)

糖原磷酸化酶b

(脱磷酸化，无活性)ATPADPPiH2O糖原合成酶b（磷酸化，无活性)糖原磷酸化酶a（磷酸化，有活性）ATPADPPiH2O糖原的分解第97页，共113页，2023年，2月20日，星期一

2.级联系统（cascadesystem）：

连锁代谢反应中一个酶被激活后，连续地发生其它酶被激活，导致原始信号的放大。这样的连锁代谢反应系统叫级联系统。

实例：肾上腺素作用于膜受体，引起效应器活化，进而引发一系列的胞内连锁反应。依赖于cAMP的蛋白激酶叫蛋白激酶A—proteinkinaseA（PKA）第98页，共113页，2023年，2月20日，星期一肾上腺素的级联放大作用（1）使信号（激素信号）放大:（肾上腺素浓度

10-8～10-10mol/L，可引起强烈的胞内效应——产生葡萄糖5.0mmol/L）（2）提供了更多的调控位点，使代谢过程能对细胞内外多种因素的变动作出调整（3）使关键的调节酶能够更灵敏和更灵活地控制代谢反应，在不同情况下对各种代谢物和终产物有不同的应答反应。第99页，共113页，2023年，2月20日，星期一肾上腺素-cAMP的信号转导途径受体G蛋白（一类GTP结合蛋白）

肾上腺素主要是调节糖代谢,它能够促进肝糖原和肌糖原的分解，增加血糖和血中的乳酸含量。（和胰岛素的作用不同）第100页，共113页，2023年，2月20日，星期一

S0S1SnE0E1En-1+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。三、反馈与前馈作用反馈与前馈作用前馈第101页，共113页，2023年，2月20日，星期一

1.前馈作用(feedforward)

输入对输出的影响。在代谢途径中前面的底物对其后某一催化反应的调节酶有作用。

(1)前馈激活（feedforwardactivation）GG-6-p6-p-F1.6-二p-FPEPPyruvate