第三章第一节酶生物合成的调节课件.pptVIP

* 蛋白质合成的几个要素-核糖体，ribosome 核糖体（或称核糖核蛋白体）由蛋白质和rRNA组成。是存在于细胞质内的微小颗粒。 The ribosome composition of prokaryotic and eukaryotic cell 蛋白质合成的几个要素-其他因子和酶 其他辅助因子 工具酶 蛋白质的合成过程 肽链合成的起始 initiation 肽链合成的延伸 elongation 肽链合成的终止与释放 termination and release 合成多肽的输送和加工 transport and modification 蛋白质分子的折叠 folding 氨基酸活化生成氨酰-tRNA 反应式 A.A+tRNA+ATP 氨酰tRNA合成酶 氨酰-tRNA+AMP+PPi 一般而言，原核生物的第一个氨基酸是甲酰甲硫氨酸，起始tRNA是fMet-tRNAF。 真核生物的第一个氨基酸是甲硫氨酸，起始tRNA是Met-tRNAMET。 蛋白质合成起始 30 S亚基 +IF3 mRNA 30S-IF3- mRNA复合物 fMet- tRNAF +IF2+GTP fMet- tRNAF -IF2-GTP IF1 30S起始复合物 70S核糖体 IF1、IF2、IF3 GDP+Pi 进位 转位 成肽 肽链的延伸 合成终止 高效率的蛋白质合成体系 4、酶生物合成的调节 (regulation) 组成酶：DNA酶，RNA酶，糖酵解途径的酶（与生长发育条件无关，常进行定量合成的酶） 调节酶：适应酶，β-半乳糖苷酶（诱导酶） 酶的类型 A B E X 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 辅助因子调节 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） 产物调节 细胞内酶的调控模式 1960年Jacob和Monod提出的操纵子学说 调节基因(R)：产生阻遏蛋白 启动基因(P) 操纵基因(O)：与阻遏蛋白结合 结构基因(S)：蛋白多肽链产物 操纵子 1.RNA聚合酶结合位点 2.cAMP及其受体蛋白复合物（cAMP-CRP）结合位点 （1）操纵子学说 操纵子学说 莫诺与雅可布最初发现的是大肠杆菌的乳糖操纵子。这是一个十分巧妙的自动控制系统，这个自动控制系统负责调控大肠杆菌的乳糖代谢。　　乳糖可作为培养大肠杆菌的能源。大肠杆菌能产生一种酶（叫做“半乳糖苷酶”），能够催化乳糖分解为半乳糖和葡萄糖，以便作进一步的代谢利用。编码半乳糖苷酶的基因（简称z）是一个结构基因。这个结构基因与操纵基因共同组成操纵子。操纵基因受一种叫作阻遏蛋白的蛋白质的调控。当阻遏蛋白结合到操纵基因之上时，乳糖会起诱导作用，它与阻遏蛋白结合，使之从操纵基因上脱落下来。这时，操纵基因开启，相邻的结构基因也表现活性，细菌就能分解并利用乳糖了，这样，乳糖便成了诱导半乳糖苷酶产生的诱导物。　60年代中期，在操纵子中还发现了另一个开关基因，称为启动基因。启动基因位于操纵基因之前，二者紧密相邻。启动基因由环腺苷酸（cAMP）启动，而环腺苷酸能被葡萄糖所抑制。这样，葡萄糖便通过抑制环腺苷酸而间接抑制启动基因，使结构基因失活，停止合成半乳糖苷酶。　　　　由此可知，结构基因同时受两个开关基因——操纵基因与启动基因的调控。只有当这两个开关都处于开启状态时，结构基因才能活化。当培养基中同时存在葡萄糖和乳糖时，葡萄糖通过抑制环腺苷酸而间接抑制启动基因，并进而抑制结构基因，使细菌不产生半乳糖苷酶。这种情况下，细菌便会自动优先利用葡萄糖，因为葡萄糖果是比乳糖更好的能源。 … R P O S1 S2 … … DNA 调节 基因 启动基因 操纵基因 结构基因 与阻遏蛋白结合 1.RNA聚合酶结合位点 2.cAMP及其受体蛋白复合物（cAMP-CRP）结合位点 产生阻遏蛋白 mRNA 操纵子 诱导型操纵子 无诱导物——不表达或低表达、 有诱导物——转录成mRNA——合成酶 阻遏型操纵子 无诱导物——正常表达 有诱导物——转录受阻 （2）原核生物中酶生物合成的调节机制 a.分解代谢物阻遏作用 b.酶生物合成的诱导作用 c.酶生物合成的反馈阻遏作用 a.分解代谢物阻遏作用 是指容易利用的碳源经过分解代谢产生的物质阻遏某些酶（主要是诱导酶）生物合成的现象。 cAMP ↓ + H2O AMP↓ 磷酸二酯酶 葡萄糖过 量降解 ATP ADP, AMP cAMP-CRP↓ 启动基因上没有 cAMP-CRP结合 酶合成↓ 例：葡萄糖阻遏β-半乳糖苷酶的生物合成 实质：cAMP通过启动