生物化学-第十四章物质代谢调节

调节基因的产物 如：乳糖操纵子阻遏蛋白: 乳糖操纵子阻遏蛋白: 同四聚体,分子量148000 每个肽链347个氨基酸， 148000； 347个氨基酸 同四聚体,分子量148000；每个肽链347个氨基酸， 分子量为37000 具有活性。有的无活性。 37000。 分子量为37000。具有活性。有的无活性。
1.启动子（Promoter） 1.启动子（Promoter） 启动子
启动子：是指RNA聚合酶结合并起动转录的DNA序列。 启动子：是指RNA聚合酶结合并起动转录的DNA序列。 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， 100－ bp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 DNA序列元件 bp。 含有若干具有独立功能的DNA序列元件，每个元件约长7－30bp。
在中区神经的控制下， 在中区神经的控制下，通过神经递质对效应器发生 直接影响；或者改变某些激素的分泌， 直接影响；或者改变某些激素的分泌，再通过各种激 素的相互协调， 素的相互协调，对整个代谢进行综合调 节。
特点： 特点：
短而快 具整体性 直接调 节代谢的作用 多数通过激素发挥作用
二. 激素水平的调节 激素水平的调节
蛋白激酶 无活性） （无活性）
第二阶段: 第二阶段:
磷酸化酶激酶 无活性） （无活性） ATP 磷酸化酶b 磷酸化酶b 无活性) （无活性)
ATP
第三阶段: 第三阶段:
(二).基因表达机制 ).基因表达机制
受体
激素
腺苷酸环化酶
ATP cAMP
组蛋白激酶 组蛋白激酶 有活性 无活性 组蛋白
OH O-P
第
十四
章
物 质 代 谢 的 调 节 控 制
学习目的与要求： 学习目的与要求：
通过本章的学习使学生掌握 1.物质代谢的调节类型, 物质代谢的调节类型 1.物质代谢的调节类型,特点 2.激素 激素调节的机制及特点 2.激素调节的机制及特点 3.反馈 反馈调节类型及机制 3.反馈调节类型及机制 4.真核基因的调控 4.真核基因的调控 5.酶的诱导和阻 酶的诱导和阻遏的调 5.酶的诱导和阻遏的调 节机制
启动子中的元件可以分为两种： 启动子中的元件可以分为两种：
核心启动子元件( RNA聚合酶起 ①核心启动子元件(core promoter element) 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－ DNA序列 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 bp处的TATA盒 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。 始位点和产生基础水平的转录。 上游启动子元件( ②上游启动子元件(upstream promoter element) 包括通常位 70bp附近的CAAT盒和GC bp附近的CAAT盒和GC盒 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
反式作用因子：与顺式作用元件结合， 反式作用因子：与顺式作用元件结合，以反式作用影响转录的蛋白 因子可统称为转录因子( TF)。 因子可统称为转录因子(transcription factors, TF)。 RNA聚合酶是一种反式作用于转录的蛋白因子 聚合酶是一种反式作用于转录的蛋白因子。 如：RNA聚合酶是一种反式作用于转录的蛋白因子。 1.GTF 1.GTF（Genaral Transcription Factor） GTF（ Factor） 通用转录因子 通用转录因子 2.TBP(TATAbox binding protein) 2.TBP(TATAbox 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 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 TATA盒并与其结合的转录因子 RNA 转录时都需要的； 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， 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 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。 经发现有许多不同的转录因子，看到的现象是：同一DNA DNA序列可被不同 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， DNA序列的蛋白因子是少数 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 DNA序列联系并影响转录效率的 作用与DNA序列联系并影响转录效率的
一. 多肽激素的作用机制 ).酶的激活机制 (一).酶的激活机制 1. 2. 3. 第一阶段: 第一阶段: 第二阶段: 第二阶段:
(放大效应) 放大效应)
激素与受体结合 激活腺苷酸环化酶
ATP环化成cAMP ATP环化成cAMP 环化成 cAMP激活蛋白激酶 cAMP激活蛋白激酶 蛋白激酶激活磷酸化酶激酶
第三节
反馈调节的机制
一. 反馈抑制的类型 (一). 协调反馈抑制 A E1 D B C E 如: Asp AK Lys
AK:天冬氨酸激酶 AK:天冬氨酸激酶
Thr Met
(二). 同工酶调节
AKI Asp AKII AKIII 高丝氨酸 高丝氨酸 Thr Met Lys
(三). 累积反馈抑制 a% A b% B c%
(二).
顺式作用元件(cis 顺式作用元件(cisacting elements)
真核基因的顺式调控元件: 真核基因的顺式调控元件: 是指基因周围能与特异转录因子 结合而影响转录的DNA序列。 DNA序列 结合而影响转录的DNA序列。
启动子(promoter)--启动子(promoter)--- 正性调控 增强子(enhancer)--增强子(enhancer)--- 正性调控 沉寂子(silencer)--- 负性调控 沉寂子(silencer)--- 负性调控
重点： 重点：
1.激素调 1.激素调 节的机制 激素 2.反馈的 反馈的机制 2.反馈的机制 3.操纵子学说 3.操纵子学说 4.酶的诱导和阻 酶的诱导和阻遏的调 4.酶的诱导和阻遏的调 节机制
难点： 难点：
酶的诱导和阻遏的调节机制 酶的诱导和阻遏的调节机制
第一节 物质代谢的调节类型特点
一. 神经系统的调节作用
3.沉寂子（silencer） 3.沉寂子（silencer） 沉寂子
最早在酵母中发现，以后在T淋巴细胞的T 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 转录和重排中证实沉寂子的作用的存在。 转录和重排中证实沉寂子的作用的存在。 作用特点： 作用特点： 负调控顺式元件 可不受序列方向的影响 距离发挥作用 并可对异源基因的表达起作用
mRNA
二. 类固醇激素的作用机制
第一阶段: 1. 第一阶段: 激素进入细胞， 激素进入细胞， 激素与受体结合形成激素---受体复合物 激素与受体结合形成激素--受体复合物 第二阶段: 2. 第二阶段: 复合物进入细胞核 与特定部位结合 3. 第三阶段: 基因表达合成酶 第三阶段:
hnRNA 激素 受体 激素--受体复合物 激素--受体复合物 -mRNA 酶
通过改变生物体细胞代谢物的浓度, 通过改变生物体细胞代谢物的浓度,也可以改变某些 酶的活性或含量从而影响代谢反应的速度。 酶的活性或含量从而影响代谢反应的速度。 具组织特异性和效应特异性 缓慢而持久 特点： 特点： 局部性调 节部分代谢 由神经系统控制分泌
三. 细胞水平的调节 细胞水平的调节
通过代谢物的浓度的改变, 节某些酶促反应的速度。 通过代谢物的浓度的改变,来调 节某些酶促反应的速度。 又称酶水平的调节 酶的活性 特点： 特点： 酶的数量
如： UAS（upstream acticity sequence） UAS（ sequence） CAATbox（－70～－80） （－70～－80 CAATbox（－70～－80） BOX（－80～－110） （－80～－110 GC BOX（－80～－110）
(三).
反式作用因子(trans 反式作用因子(transacting factors)
第四节
基因表达调节控制
一. 原核生物转录的调控---操纵子 原核生物转录的调控---操纵子 --操纵子概念 （一）操纵子概念
I－调节基因 P－启动子 操作子（操作基因） O－操作子（操作基因） Z、Y、A－三种结构基因
（二）阻遏蛋白及操纵基因的组成，特点 阻遏蛋白及操纵基因的组成， 1. 阻遏蛋白
二. 真核基因的调控 (一).调控水平 ).调控水平
真核染色质体（ 真核染色质体（DNA） 1.转录前调节 ） 1.转录前调节 2.转录调节（transcription control） 转录调节（ 转录调节 ） 转录初级产物（Pro－RNA）hnRN节（ control） 3.转录后加工的调节（RNA Processing control） 转录后加工的调节
总抑制% 总抑制% =
C D E
a% + b% + c%
(四). 合作反馈抑制 a% A b% B c%
+ b% + c%
C D E
总抑制% 总抑制% > a%
(五). 顺序反馈抑制 D A B C F G E
二. 反馈调节的机制
具有反馈调节的酶: 1. 具有反馈调节的酶: 2. 变构酶的组成: 变构酶的组成: 变构剂: 3. 变构剂: 变构酶 调节部位) 变构中心 (调节部位) 活性中心 产物
2.操纵基因 2.操纵基因
通过开与关调节结构基因的表达