生物合成调节机理调节优秀课件

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（三）、酶生物合成的反馈阻遏作用
定义：酶催化产物或代谢途径末端产物使该酶生 物合成受阻遏之现象，又称产物阻遏作用； 共阻遏物：引起反馈阻遏的物质（corepressor) 乳糖操纵子例(link)； 色氨酸操纵子例 1，基因调节(link)； 2，衰减子调节(link)。
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乳糖操纵子的降解物阻遏
调节基因 Regulator gene ； 启动基因 Promoter gene ； 操纵基因 Operator gene； 结构基因 Structural gene ；
结构基因（S）遗传信息 转录 遗传密码 mRNA 翻译 多肽链（酶蛋白）；
操纵基因（O） 与一种变构蛋白（R产生的） 特异性结合，操纵酶的合成与速度；
②当阻抑蛋白改变结构不与操纵基因结合，RNA 聚合酶才有可能通过操纵基因而进入到结构基因 位置，进行转录，进而翻译成酶蛋白多肽链。
原核生物酶合成调节的遗传机制
操纵子学说
• 操纵子——原核基因表达的协同单位
结构基因（编码蛋白质，S）
操纵子
操纵基因（operator, O）
控制部位
启动子（premotor, P）
mRNA
菌
基因关闭
乳
阻遏蛋白
糖
（有活性）
操 B、乳糖酶的诱导
纵
调节 基因
子
R
启 动 操纵 子 基因
PO
LacZ
乳糖结构基因
LacY
Laca
模
mRNA
型
乳糖
阻遏蛋白 （无活性）

mRNAZ mRNAY mRNAa
基 因
表
达
阻遏蛋白 （有活性）
（A）无诱导物时 （B）添加诱导物
图5-10 酶生物合成的诱导作用
receptor protein）
启动基因（P） 决定酶的合成能否开始；
两个结合位点：RNA聚合酶结合位点、环腺 苷酸（cAMP ）－环腺苷酸接受蛋白 （CRP） 复合物的结合位点；
调节基因（R）产生一种变构蛋白，其通过与低分 子作用物（诱导、阻遏）特异结合，改变其结构， 改变其与操纵基因（O ）的结合力；
①当阻抑蛋白结合到操纵基因（O） ，RNA 聚合 酶无法通过操纵基因 而进入到结构基因位置，酶 就无法合成；
控制好易用碳源； 加一定量的cAMP.
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（二）、酶生物合成的诱导作用
定义：加入某些物质，使酶的生物合成加速的现象； 诱导物：酶催化底物或类似物； 乳糖操纵子中酶生物合成诱导过程如图5-10;
A、乳糖操纵子的结构
启
大
调节
动 操纵
乳糖结构基因
基因
子 基因
肠
R
P O LacZ
LacY Laca
杆
back
CAP 基因
RT
mRNA
CAP结 合部位
结构基因
P O LacZ LacY Laca T
RNA 聚合酶
mRNAZ mRNAY
基
mRNAa 因 表 达
CGP(CAP)
cAMP -CAP
降低cAMP浓度 cAMP 使CAP呈失活状态
CGP：降解物基因活化蛋白（catabolic
gene activation protein） CAP：环腺苷酸受体蛋白（cycilic AMP
达量大的蛋白质 •高度重复序列，可重复几百万次，不编码，有高度变异性，可
作指纹图谱分析 3、有断裂基因，即基因中有外显子区和内含子区，转录后经剪
切去掉内含子后才成为可翻译的mRNA模板或功能rRNA。 4、DNA上有多数不编码序列，在基因表达调控中起重要作用。
一、原核生物中酶合成的调节机制
1960，Jacob和Monod提出的操纵子学说阐明； 与生物合成相关的四个基因：
无调节基因（R）
酶 的 诱 导 和 阻 遏 操 纵 子 模 型
A.有活性阻遏蛋白
调节基因
启动基因 操纵基因
结构基因
阻遏蛋白 (有活性)
B.有活性阻遏蛋白加诱导剂
诱导物
C.无活性阻遏蛋白
阻遏蛋白(无活性)
D.无活性阻遏蛋白加辅阻遏剂
阻遏蛋白阻挡操纵基因 结构基因不表达
mRNA 酶蛋白 诱导物与阻遏蛋白结合,使阻遏蛋白不能起 到阻挡操纵基因的作用,结构基因可以表达
mRNA 酶蛋白 阻遏蛋白不能跟操纵基因结合, 结构基因可以表达
代谢产物
代谢产物与阻遏蛋白结合,从而使阻遏蛋 白能够阻挡操纵基因,结构基因不表达
结构基因、操纵基因与启动基因合称为操纵子； 分诱导型、阻遏型，据此，转录水平有3模式：
1、分解代谢物的阻遏作用（link） 2、酶生物合成的诱导作用（link） 3、酶生物合成的反馈阻遏作用 （link）
生物合成调节机理调节
第五章 酶的生物合成及调节机理
第三节 酶生物合成的调节
组成型酶：在细胞中量比较恒定的酶;
适应型酶：酶合成明显受环境因素影响,调节型酶;
在转录和翻译的过程中，许多因素都会影响酶的生物合成； 为了使代谢有条不紊进行，需对适应型酶的生物合成进行 调节；
包括：转录水平,转录产物加工,翻译水平,翻译产物加工,酶 降解调节等。
原核生物基因组的特点
1、基因组小，单复制子，DNA分子上大部分是编码蛋 白质的基因，因此多数为单拷贝或仅有少量重复； 2、功能相同的基因常串联在一起，转录在同一个mRNA 中（多顺反子）； 3、有基因重叠，以此增加信息容量。
真核生物基因组的特点
1、基因组大，有多个复制子；mRNA 为单顺反子； 2、有大量重复序列，根据重复次数可分为： •单拷贝序列，主要编码蛋白质，数量多，但含量少 •中度重复序列，可重复几十到几千次，编码tRNA、rRNA和表
在所有的生物中，转录水平的调节控制对酶的生物合成至 为重要；转录水平的调节控制又称基因的调节控制；
原核和真核基因组
基因（gene）是指DNA分子中的最小功能单 位。包括RNA(tRNAr、rRNA)和蛋白质编码 的结构基因及无转录产物的调节基因。
基因组（genome）是指某一特定生物单倍体 所含的全体基因。原核细胞的“染色 体”DNA分子就包含了一个基因组；而在真 核细胞中则是指一套单倍染色体的的全部基因。
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（一）分解代谢物的阻遏作用
指易利用的碳源阻遏某些酶生物合成的现象；
碳源过量 代谢途径 降解 放出能量部分存在ATP AMP浓度降低 cAMP，cAMP－CRP浓度降低 启动基因（P）上没有cAMP－CRP RNA聚合酶也无法结合到P 结构基因（S）上的信息无法转录 酶无法合成。
实质： cAMP通过启动基因对酶生物合成的调节； 解决方法：