第34章 细胞代谢与基因表达调控 扬州大学《生物化学》课件.ppt

第一节 物质代谢的相互联系 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 糖代谢与脂类代谢的相互联系 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 糖的分解代谢和糖异生的关系 糖类脂类氨基酸和核苷酸之间的代谢联系 三. 代谢的基本要略 第二节 代 谢 调 节 一. 代谢调节 二、酶水平的调节 酶活性的前馈和反馈调节 6-磷酸葡萄糖对糖原合成的前馈激活作用 氨基酸合成的反馈调控 细胞能量状态指标 共价修饰 糖原合成酶和糖原磷酸化酶的调控 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 第三节 基因表达的调控 概述 (Introduction) 一、基因表达的时间性及适应性 (temporal and spatial specificity) 1、时间特异性(temporal specificity) 某一基因的表达严格按特定的时间顺序发生 Hb (hemoglobin) α珠蛋白基因簇： ζ（胚胎型） 、 α β珠蛋白基因簇： ε （胚胎型）、 γ（胎儿型）、β、δ ζ2ε2 →α2γ2 →α2β2 二、基因表达的方式 1、管家基因与奢侈基因 管家基因（housekeeping gene）--在一个生物个体的几乎所有细胞中持续表达的基因。 组成性基因表达(constitutive gene expression) 奢侈基因（luxury gene）—只在特定的细胞类型中表达的基因 原核生物和单细胞真核生物直接暴露在变幻莫测的环境中，食物供应毫无保障，只有能根据环境条件的改变合成各种不同的蛋白质，使代谢过程适应环境的变化，才能维持自身的生存和繁衍。 假如在大肠杆菌内，平均一个基因1000bp，一个细胞中约有2500-3000个基因。正常情况下，可带有107个蛋白质，平均每个基因产生3000多个蛋白质分子。 但实验却表明，每细胞中有些蛋白质少之10个分子，而有一些却多达500000个分子。 一个大肠杆菌中只有15个分子的β－半乳糖苷酶，若将细胞培养在只含乳糖的培养基中，每细胞中酶量可高达几万个分子，其合成的速度和总量随环境的变化而改变。 表明基因的表达受到调控。 细菌在进行调控时： 一个体系在需要时被打开，不需要时被关闭。这种“开-关”（on-off）活性是通过调节转录来建立的，也就是说mRNA的合成是可以被调节的。 2、基因表达及基因表达调控 是指生物体基因组中结构基因所携带的遗传信息经过转录及翻译等一系列过程，合成特定的蛋白质，进而发挥其特定生物学功能的全过程,称为基因表达（gene expression）。 对这个过程的调节就称为基因表达调控（gene regulation或gene control）。 基因表达调控主要表现在以下几个方面： ① 转录水平上的调控(transcriptional regulation)； ② mRNA加工成熟水平上的调控(differential processing of RNA transcript)； ③ 翻译水平上的调控(differential translation of mRNA)。 4、基因表达的调控方式 负调控（negative transcription regulation）: 调控蛋白+DNA序列 基因不表达(相应蛋白质降低) 正调控（positive transcription regulation）: 调控蛋白+DNA序列 基因表达 (相应蛋白质增加) 诱导和阻遏表达 诱导（induction）--可诱导基因在特定环境信号刺激下表达增强的过程。 DNA损伤 →修复酶基因激活 乳糖 → 利用乳糖的三种酶表达 阻遏（repression）--可阻遏基因表达产物水平降低的过程 色氨酸 —色氨酸合成酶系 负调控 三、原核基因表达的调控 1、操纵子 （1）操纵子(operon)的提出 （2） 操纵子的基本组成 A、结构基因群 B、 启动子 C、 操纵区 D、 调控基因 E、终止子 2、乳糖操纵子的表达调控 （1）阻遏蛋白的负调控 （2） CAP的正调控 3、 色氨酸操纵子 （1） 色氨酸操纵子的结构 （2） 阻遏蛋白的负调控 四、真核生物基因表达的调控  ? 真核生物基因调控，根据其性质可分为两大类： 第一类是瞬时调