生物化学第十二章要点.ppt

第十二章 物质代谢的联系及其调节 第一节 细胞代谢的调节网络 一、 代谢途径交叉形成网络 糖类脂类氨基酸和核苷酸之间的代谢联系 糖代谢与脂类代谢的相互联系 糖代谢与蛋白质代谢的相互联系 脂类代谢与蛋白质代谢的相互联系 核酸与糖、脂类、蛋白质代谢的联系 脂肪代谢和糖代谢的关系 糖分解和糖异生途径中相对独立的单向反应 ATP携带能量由能源传递给细胞的需能过程 通过NADPH循环将还原力由分解代谢转移给生物合成反应 代谢的基本要略 生物氧化的三个阶段 生物系统中的能流 糖的分解代谢和糖异生的关系 第二节 代 谢 调 节 代谢调节 二、酶水平的调节 酶活性的前馈和反馈调节 反馈调节中酶活性调节的机制 6-磷酸葡萄糖对糖原合成的前馈激活作用 磷酸烯醇式丙酮酸羧化反应的调节控制 氨基酸合成的反馈调控 细胞能量状态指标 糖酵解与三羧酸循环途径的调节 共价修饰 酶级联系统调控示意图 cAMP激活蛋白激酶的作用机理 糖原合成酶和糖原磷酸化酶的调控 酶定位的区域化 动物细胞结构和代谢途径 细胞膜结构对代谢的调节和控制作用 激 素 调 节 的 机 制 甾醇类激素作用原理示意图 肽类激素通过cAMP-蛋白激酶调节代谢示意图 第三节 基因表达的调控 原核和真核基因组 基因(gene)概念的发展 原核生物基因组的特点 原核生物酶合成调节的遗传机制操纵子学说 酶的诱导和阻遏操纵子模型 典型的操纵子可分为控制区和信息区两部分。控制区由各种调控基因所组成，而信息区则由若干结构基因串联在一起构成。 以原核生物乳糖操纵子(Lac operon)为例，其控制区包括调节基因（阻遏基因），启动基因和操纵基因；其信息区由β-半乳糖苷酶基因（lacZ），通透酶基因（lacY）和乙酰化酶基因（lacA）串联在一起构成。 乳糖操纵子的结构基因及其表达产物 乳糖操纵子的诱导： 乳糖操纵子的阻遏： 大肠杆菌乳糖操纵子模型 乳糖操纵子的降解物阻遏 色氨酸操纵子的调控机制 色氨酸操纵子（trp operon）属于阻遏型操纵子，主要参与调控一系列用于色氨酸合成代谢的酶蛋白的转录合成。当细胞内缺乏色氨酸时，此操纵子开放，而当细胞内合成的色氨酸过多时，此操纵子被关闭。 色氨酸操纵子的调控机制与乳糖操纵子类似，但通常情况下，操纵子处于开放状态，其辅阻遏蛋白不能与操纵基因结合而阻遏转录。 而当色氨酸合成过多时，色氨酸作为辅阻遏物与辅阻遏蛋白结合而形成阻遏蛋白，后者与操纵基因结合而使基因转录关闭。 大肠杆菌色氨酸操纵子的衰减作用的可能机制 真核生物基因表达调控 糖酵解和葡萄糖异生的关系 ? 控制跨膜离子浓度梯度和电位梯度 ? 控制细胞和细胞器的物质运输 ? 内膜系统对代谢途径的分隔作用 ? 膜与酶的可逆结合 1、含氮激素作用模式 2、甾醇类激素作用模式 ATP cATP+PPi 内在蛋白质的磷酸化作用 改变细胞的生理过程 细胞膜 细胞膜 c R 蛋白激酶（无活性） c + R cATP 蛋白激酶（有活性） 受体 环化酶 激素 G蛋白 一、原核和真核基因组 二、原核生物酶合成调节的遗传机制 三、真核生物基因表达的调控 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。 1866年 Mender建立遗传两大定律，提出遗传因子的概念 1903年 Sutton Boveri 提出遗传因子位于染色体上 1909年 Johansen 提出基因概念，取代遗传因子 1910年 Morgen 建立基因假说，确认基因是确定性状的功能单位 1941年 Beadle 提出一个基因一个酶学说 1944年 Avery 首次用实验证实DNA是遗传信息的载体 1953年 Watson Crick 确定DNA双螺旋结构，进一步确定了基 因的本质 1957年 Benzer 提出顺反子(cistron)学说，认为基因是分子的一段 序列，负责遗传信息的传递 70年代 发现基因包括有遗传效应的外显子(intron)和无效应的内 含子(extron) 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；mRN