物质代谢的相互联系与调节控制
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1.操纵子：是基因表达的协调单位，由调节基因、操纵 基因及其所控制的一组功能上相关的结构基因所组成。 操纵基因受调节基因产物的控制。
2.酶合成的诱导与阻遏的操纵子模型
（1）酶的诱导
调节基因
结构基因 操纵基因
调节基因
操纵基因
结构基因
阻遏蛋白
阻遏蛋白
mRNA
阻遏蛋白阻挡操纵基因，
诱导物 酶蛋白
结构基ຫໍສະໝຸດ Baidu不表达。
（2）酶的阻遏
调节基因
结构基因 操纵基因
调节基因 操纵基因 结构基因
mRNA
酶蛋白
辅阻遏物
代谢产物与阻遏蛋白结
阻遏蛋白不能与操纵基因结合， 合，使之构象发生变化
结构基因表达
与操纵基因结合，结构基
因不能表达
E. coli 色氨酸操纵子模型
无活性阻抑物
o
p
E D CBA trpmRNA
o
E D CBA
某些人工合成或天然存在的化学物质也具 有调控功能，主要是表现在对酶的活性影响 方面。
（三）激素对代谢的调节
动物激素4类：氨基酸及其衍生物、肽及蛋白质、固醇类、脂 肪酸衍生物。
植物激素5类：生长素、赤霉素类、激动素类、脱落酸、乙烯。
激素是生物细胞分泌的一类特殊化学物质， 它对各种生命活动和代谢过程具有调控功能。
色氨酸结合到阻抑物使它激活
trp
（二）酶在细胞内的集中存在与隔离分布（细 胞水平调节）
代谢酶类区域化具有的生理意义即是实现代谢调控的一个 原始方式。
细胞-酶水平调控是通过调节细胞内的酶 的种类、数量、分布或活性来控制各种代谢 过程或生理过程。
这类调控主要包括：细胞膜结构的调控作 用和酶的活性调控作用。
前馈
E0
E1
S0 S1
反馈
Sn En-1
1.前馈作用：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。
激活
丙酮酸激酶
G 6- P- G 6- -FP 1.6-二 -F P PEP 丙酮酸
前馈激活
2.反馈作用 代谢产物对前面的某一酶有作用
抑制
A
BE1
E2
CD
E3
PE4
反馈抑制
2.酶含量的调节(基因表达的调节)
诱导物与阻遏蛋白结合，使阻遏蛋白
不能阻挡操纵基因，结构基因表达。
Jacob and Monod的乳糖操纵子（大肠杆菌的乳 糖操纵子是第一个被发现的操纵子）
实验：细菌在含有葡萄糖和乳糖的培养基上生长， 优先利用葡萄糖。待葡萄糖耗尽时，在乳糖的诱 导下，作用于乳糖的酶才产生，细菌开始利用乳 糖。
乳糖操纵子的诱导 乳糖操纵子的阻遏
激素调控往往是局部性的，并且直接或间接 受到神经系统的控制。
通常一种激素只作用于一定的细胞组织，不 同的激素调节不同的物质代谢或生理过程。
德语： Danke
二 代谢的调节
生物界代谢的调节，可分为4个水平：酶水平调节、细胞水 平调节、激素水平调节、神经水平调节。 （一）酶水平调节
底物水平
的调节
A
酶水平 E 的调节
B X 辅助因子
的调节
酶活性的调节 酶含量的调节 酶的定位调节
产物调节
1. 酶活性的调节
（1）别构调节作用 （2）酶原激活 （3）酶的共价修饰
核酸
ATP
核苷酸 UTP
CTP GTP
AMP
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
辅酶等
Gly、Asp、Gln
嘌呤、嘧啶
蛋白酶 蛋白因子
核苷酸、核酸的合成 核苷酸、核酸的合成
物质代谢包括糖类代谢、蛋白
质代谢、脂肪代谢和核酸的代谢。 三羧酸循环是体内糖、脂肪蛋白质 和核酸几大营养物质代谢的最终共 同途径；三羧酸循环也是几大代谢 联系的枢纽。
生长发育的不同时期 外界环境变化 酶合成与分解速度的变化（基因表达调控）
酶生物合成在转录水平和翻译水平受到调节。 （1）原核生物基因表达调节 乳糖操纵子模型。 （2）真核生物基因表达的调控
为多级调控方式：转录前水平调控、转录水平上的调控、 转录后水平的调控、翻译水平调控、翻译后水平调控。
Jacob and Monod的操纵子模型（1961）
2.酶合成的诱导与阻遏的操纵子模型
（1）酶的诱导
调节基因
结构基因 操纵基因
调节基因
操纵基因
结构基因
阻遏蛋白
阻遏蛋白
mRNA
阻遏蛋白阻挡操纵基因，
诱导物 酶蛋白
结构基ຫໍສະໝຸດ Baidu不表达。
（2）酶的阻遏
调节基因
结构基因 操纵基因
调节基因 操纵基因 结构基因
mRNA
酶蛋白
辅阻遏物
代谢产物与阻遏蛋白结
阻遏蛋白不能与操纵基因结合， 合，使之构象发生变化
结构基因表达
与操纵基因结合，结构基
因不能表达
E. coli 色氨酸操纵子模型
无活性阻抑物
o
p
E D CBA trpmRNA
o
E D CBA
某些人工合成或天然存在的化学物质也具 有调控功能，主要是表现在对酶的活性影响 方面。
（三）激素对代谢的调节
动物激素4类：氨基酸及其衍生物、肽及蛋白质、固醇类、脂 肪酸衍生物。
植物激素5类：生长素、赤霉素类、激动素类、脱落酸、乙烯。
激素是生物细胞分泌的一类特殊化学物质， 它对各种生命活动和代谢过程具有调控功能。
色氨酸结合到阻抑物使它激活
trp
（二）酶在细胞内的集中存在与隔离分布（细 胞水平调节）
代谢酶类区域化具有的生理意义即是实现代谢调控的一个 原始方式。
细胞-酶水平调控是通过调节细胞内的酶 的种类、数量、分布或活性来控制各种代谢 过程或生理过程。
这类调控主要包括：细胞膜结构的调控作 用和酶的活性调控作用。
前馈
E0
E1
S0 S1
反馈
Sn En-1
1.前馈作用：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。
激活
丙酮酸激酶
G 6- P- G 6- -FP 1.6-二 -F P PEP 丙酮酸
前馈激活
2.反馈作用 代谢产物对前面的某一酶有作用
抑制
A
BE1
E2
CD
E3
PE4
反馈抑制
2.酶含量的调节(基因表达的调节)
诱导物与阻遏蛋白结合，使阻遏蛋白
不能阻挡操纵基因，结构基因表达。
Jacob and Monod的乳糖操纵子（大肠杆菌的乳 糖操纵子是第一个被发现的操纵子）
实验：细菌在含有葡萄糖和乳糖的培养基上生长， 优先利用葡萄糖。待葡萄糖耗尽时，在乳糖的诱 导下，作用于乳糖的酶才产生，细菌开始利用乳 糖。
乳糖操纵子的诱导 乳糖操纵子的阻遏
激素调控往往是局部性的，并且直接或间接 受到神经系统的控制。
通常一种激素只作用于一定的细胞组织，不 同的激素调节不同的物质代谢或生理过程。
德语： Danke
二 代谢的调节
生物界代谢的调节，可分为4个水平：酶水平调节、细胞水 平调节、激素水平调节、神经水平调节。 （一）酶水平调节
底物水平
的调节
A
酶水平 E 的调节
B X 辅助因子
的调节
酶活性的调节 酶含量的调节 酶的定位调节
产物调节
1. 酶活性的调节
（1）别构调节作用 （2）酶原激活 （3）酶的共价修饰
核酸
ATP
核苷酸 UTP
CTP GTP
AMP
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
辅酶等
Gly、Asp、Gln
嘌呤、嘧啶
蛋白酶 蛋白因子
核苷酸、核酸的合成 核苷酸、核酸的合成
物质代谢包括糖类代谢、蛋白
质代谢、脂肪代谢和核酸的代谢。 三羧酸循环是体内糖、脂肪蛋白质 和核酸几大营养物质代谢的最终共 同途径；三羧酸循环也是几大代谢 联系的枢纽。
生长发育的不同时期 外界环境变化 酶合成与分解速度的变化（基因表达调控）
酶生物合成在转录水平和翻译水平受到调节。 （1）原核生物基因表达调节 乳糖操纵子模型。 （2）真核生物基因表达的调控
为多级调控方式：转录前水平调控、转录水平上的调控、 转录后水平的调控、翻译水平调控、翻译后水平调控。
Jacob and Monod的操纵子模型（1961）