第十四章-细胞代谢与基因表达调节ppt课件.ppt

篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第三篇第三篇 遗传信息遗传信息第十一章第十一章 DNA的复制和修复的复制和修复第十三章第十三章 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成第十二章第十二章 RNA的生物合成和加工的生物合成和加工第十四章第十四章 细胞代谢与基因表达调控细胞代谢与基因表达调控篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第十四章第十四章 细胞代谢与基因表达调控细胞代谢与基因表达调控第一节第一节 细胞代谢的调节网络细胞代谢的调节网络第二节第二节 酶活性的调节酶活性的调节第三节第三节 基因表达的调节基因表达的调节篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第一节第一节 细胞代谢的调节网络细胞代谢的调节网络一、糖代谢与脂肪代谢的相互关系一、糖代谢与脂肪代谢的相互关系脂肪脂肪甘油甘油磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮糖代谢糖代谢脂肪酸脂肪酸乙酰乙酰CoA琥珀酸琥珀酸糖糖(植物植物)乙醛酸循环乙醛酸循环-氧化氧化糖异生糖异生TCA糖糖乙酰乙酰CoA，NADPH脂肪酸脂肪酸磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮-磷酸甘磷酸甘油油脂肪脂肪有有氧氧化氧氧化酵解酵解从头合成从头合成脂肪代谢和糖代谢的关系脂肪代谢和糖代谢的关系延胡索酸延胡索酸琥珀酸琥珀酸苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸3-磷酸甘油磷酸甘油三羧酸三羧酸循环循环乙醛酸乙醛酸循环循环甘油甘油乙酰乙酰 CoA三酰三酰甘油甘油脂肪酸脂肪酸 氧氧化化 糖原（或淀粉）糖原（或淀粉）1，6-二磷酸果糖二磷酸果糖磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮磷酸烯醇丙酮酸磷酸烯醇丙酮酸丙酮酸丙酮酸合合成成植物或微植物或微生物生物小结：糖代谢与脂代谢的相互联系小结：糖代谢与脂代谢的相互联系1 1、摄入的糖量超过能量消耗时、摄入的糖量超过能量消耗时 葡葡萄萄糖糖乙酰乙酰CoA合成脂肪合成脂肪（脂肪组织）（脂肪组织）合成糖原储存合成糖原储存（肝、肌肉）（肝、肌肉）2、脂肪的甘油部分能在体内转变为糖脂肪的甘油部分能在体内转变为糖脂肪酸脂肪酸乙酰乙酰CoA葡萄糖葡萄糖脂脂肪肪甘油甘油甘油激酶甘油激酶肝、肾、肠肝、肾、肠磷酸磷酸-甘油甘油葡葡萄萄糖糖3、脂肪的分解代谢受糖代谢的影响、脂肪的分解代谢受糖代谢的影响饥饿、糖供应不足或糖代谢障碍时饥饿、糖供应不足或糖代谢障碍时高酮血症高酮血症草酰乙酸草酰乙酸相对不足相对不足糖不足糖不足脂肪大量动员脂肪大量动员酮体生成增加酮体生成增加氧化氧化受阻受阻二、糖代谢与蛋白质代谢的相互关系二、糖代谢与蛋白质代谢的相互关系1 1、糖代谢的中间产物可氨基化生成某些、糖代谢的中间产物可氨基化生成某些 非必需氨基酸非必需氨基酸糖糖丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸乙酰乙酰CoA柠檬酸柠檬酸-酮戊二酸酮戊二酸丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸2、大部分氨基酸脱氨基后，生成相应的、大部分氨基酸脱氨基后，生成相应的-酮酸，可转变为糖。酮酸，可转变为糖。丙氨酸丙氨酸丙酮酸丙酮酸脱氨基脱氨基糖异生糖异生葡萄糖葡萄糖三、脂肪代谢与蛋白质代谢的相互关系三、脂肪代谢与蛋白质代谢的相互关系脂肪脂肪甘油甘油磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮脂肪酸脂肪酸乙酰乙酰CoA氨基酸碳架氨基酸碳架氨基酸氨基酸蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质氨基酸氨基酸酮酸或乙酰酮酸或乙酰CoA脂肪酸脂肪酸脂肪脂肪（生酮氨基酸）（生酮氨基酸）但不能说，脂类可转变为氨基酸。但不能说，脂类可转变为氨基酸。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统氨基酸可作为合成磷脂的原料氨基酸可作为合成磷脂的原料丝氨酸丝氨酸磷脂酰丝氨酸磷脂酰丝氨酸胆胺胆胺脑磷脂脑磷脂胆碱胆碱卵磷脂卵磷脂四、核酸和其他物质代谢的相互关系四、核酸和其他物质代谢的相互关系（一）（一）氨基酸是体内合成核酸的重要原料氨基酸是体内合成核酸的重要原料甘氨酸甘氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺一碳单位一碳单位合成嘌呤合成嘌呤合成嘧啶合成嘧啶（二）（二）磷酸核糖和磷酸核糖和NADPH由磷酸戊糖途径提供由磷酸戊糖途径提供核酸核酸甘氨酸甘氨酸 天冬氨酸天冬氨酸 谷氨酰胺谷氨酰胺ATP GTP CTP UTP磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径磷酸核糖磷酸核糖ADPG GDPG UDPG糖与核酸的互变糖与核酸的互变糖、脂、蛋白质、核酸代谢之间的联系糖、脂、蛋白质、核酸代谢之间的联系篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统五、五、细胞内酶的隔离分布细胞内酶的隔离分布多酶体系在细胞内的分布多酶体系在细胞内的分布 酶的隔离分布的意义酶的隔离分布的意义 避免了各种代谢途径互相干扰。避免了各种代谢途径互相干扰。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第二节第二节 酶活性的调节酶活性的调节一、酶的变构调节一、酶的变构调节1、变构调节的概念变构调节的概念某某些些代代谢谢物物能能与与变变构构酶酶分分子子上上的的变变构构部部位位特特异异性性结结合合，使使酶酶的的分分子子构构象象发发生生改改变变，从从而而改改变变酶酶的的催催化活性以及代谢反应的速度。化活性以及代谢反应的速度。被调节的酶称为被调节的酶称为变构酶变构酶或或别构酶别构酶(allosteric enzyme)使酶发生变构效应的物质，称为使酶发生变构效应的物质，称为变构效应剂变构效应剂(allosteric effector)变构激活剂变构激活剂 allosteric effector 引起酶活性引起酶活性增加增加的变构效应剂。的变构效应剂。变构抑制剂变构抑制剂 allosteric effector 引起酶活性引起酶活性降低降低的变构效应剂。的变构效应剂。别构激活剂别构激活剂别构抑制剂别构抑制剂2、变构调节的机制、变构调节的机制变构酶变构酶催化亚基催化亚基调节亚基调节亚基变构效应剂：变构效应剂：底物、终产物底物、终产物其他小分子代谢物其他小分子代谢物别构激活剂别构激活剂别构抑制剂别构抑制剂变构效应剂变构效应剂+酶的调节亚基酶的调节亚基酶的构象改变酶的构象改变酶的活性改变酶的活性改变（激活或抑制（激活或抑制 ）疏松疏松亚基聚合亚基聚合紧密紧密亚基解聚亚基解聚酶分子多聚化酶分子多聚化别别构构中中心心活性活性中心中心代谢物代谢物3、变构调节的生理意义变构调节的生理意义 代谢终产物代谢终产物反馈抑制反馈抑制(feedback inhibition)反反应途径中的酶，使代谢物不致生成过多。应途径中的酶，使代谢物不致生成过多。乙酰乙酰CoA 乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶丙二酰丙二酰CoA长链脂酰长链脂酰CoA 变构调节使能量得以有效利用，不致浪费。变构调节使能量得以有效利用，不致浪费。G-6-P+糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶抑制糖的氧化抑制糖的氧化糖原合酶糖原合酶促进糖的储存促进糖的储存变构调节使不同的代谢途径相互协调。变构调节使不同的代谢途径相互协调。柠檬酸柠檬酸+6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1抑制糖的氧化抑制糖的氧化 乙酰辅酶乙酰辅酶A 羧化酶羧化酶 促进脂酸的合成促进脂酸的合成二、酶的共价修饰调节二、酶的共价修饰调节1 1、共价修饰的概念共价修饰的概念酶酶蛋蛋白白肽肽链链上上某某些些残残基基在在酶酶的的催催化化下下发发生生可可逆逆的的共共价价修修饰饰，从从而而引引起起酶酶活活性性改改变变，这种调节称为这种调节称为酶的共价修饰酶的共价修饰。2、共价修饰的主要方式、共价修饰的主要方式磷酸化磷酸化-去磷酸去磷酸乙酰化乙酰化-脱乙酰脱乙酰甲基化甲基化-去甲基去甲基腺苷化腺苷化-脱腺苷脱腺苷 SH 与与 S S 互变互变酶的磷酸化与脱磷酸化酶的磷酸化与脱磷酸化-OHThrSerTyr酶蛋白酶蛋白H2OPi磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶 ATPADP蛋白激酶蛋白激酶ThrSerTyr-O-PO32-磷酸化的磷酸化的酶蛋白酶蛋白3 3、共价修饰的特点、共价修饰的特点酶酶蛋蛋白白的的共共价价修修饰饰是是可可逆逆的的酶酶促促反反应应，在在不不同同酶的作用下，酶蛋白的活性状态可互相转变。酶的作用下，酶蛋白的活性状态可互相转变。具有具有放大效应放大效应，效率较变构调节高。，效率较变构调节高。磷酸化与脱磷酸磷酸化与脱磷酸是最常见的方式。是最常见的方式。同一个酶可以同一个酶可以同时受变构调节和化学修饰同时受变构调节和化学修饰调节。调节。三、能荷的调节三、能荷的调节能荷能荷能荷能荷=ATP+0.5ADPATP+0.5ADPATP+ADP+AMP能荷值为能荷值为01。能荷值高，抑制分解代谢。能荷值高，抑制分解代谢。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第十四章第十四章 细胞代谢与基因表达调控细胞代谢与基因表达调控第一节第一节 细胞代谢的调节网络细胞代谢的调节网络第二节第二节 酶活性的调节酶活性的调节第三节第三节 基因表达的调节基因表达的调节第三节第三节 基因表达的调节基因表达的调节篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统gene expression篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统一、基因表达一、基因表达(gene expression)1、概念：、概念：在一定调节机制控制下，基因通过转在一定调节机制控制下，基因通过转录和翻译而产生其录和翻译而产生其蛋白质产物蛋白质产物，或转录后直接产，或转录后直接产生其生其RNA产物产物，如，如tRNA、rRNA等的过程等的过程。2、产物类型：产物类型：大多数基因的表达产物是大多数基因的表达产物是蛋白质蛋白质,部分基因如部分基因如tRNA和和rRNA基因表达产物是基因表达产物是RNA。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统gene expression篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统二、基因表达调控二、基因表达调控围绕基因表达过程中发生的各种各样的调节围绕基因表达过程中发生的各种各样的调节方式都通称为方式都通称为基因表达调控基因表达调控.转录水平的调控转录水平的调控转录后的调控转录后的调控翻译水平的调控翻译水平的调控篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统三、基因表达的方式三、基因表达的方式组成型基因表达组成型基因表达适应性表达（诱导和阻遏表达）适应性表达（诱导和阻遏表达）1、组成型基因表达、组成型基因表达（constitutive expression）1）持家基因）持家基因(house-keeping gene)某些基因在一个生物个体的几乎所有细胞中某些基因在一个生物个体的几乎所有细胞中持续表达，通常被称为持续表达，通常被称为持家基因持家基因。2）组成型表达）组成型表达 管家基因管家基因较少受环境因素影响较少受环境因素影响，而是在个体，而是在个体各个生长阶段的大多数或几乎全部组织中各个生长阶段的大多数或几乎全部组织中持续持续表达表达，这种表达方式为，这种表达方式为组成型表达组成型表达。2、适应性表达、适应性表达 指环境的变化容易使其表达水平变动的一类基因表达。指环境的变化容易使其表达水平变动的一类基因表达。适应环境条件变化基因表达水平增高的适应环境条件变化基因表达水平增高的现象称为现象称为诱导诱导(induction)，这类基因被称为，这类基因被称为可诱导的基因可诱导的基因(inducible gene)；1）诱导和可诱导基因）诱导和可诱导基因 随环境条件变化而基因表达水平降低的现象随环境条件变化而基因表达水平降低的现象称为称为阻遏阻遏(repression)，相应的基因被称为，相应的基因被称为可阻可阻遏的基因遏的基因(repressible gene)。2）阻遏和可阻遏基因）阻遏和可阻遏基因篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统四、原核生物基因表达的调节四、原核生物基因表达的调节1、操纵子（、操纵子（operon）的概念）的概念概念：概念：基因表达的协调单位，由基因表达的协调单位，由调节基因调节基因、启动子启动子、操纵基因操纵基因及其所控制的一组功能上及其所控制的一组功能上相关的相关的结构基因结构基因所组成。操纵基因受所组成。操纵基因受调节基调节基因产物因产物的控制。的控制。2、操纵子的研究背景、操纵子的研究背景Jacob and Monod发现过程：发现过程：-半乳糖苷酶半乳糖苷酶No galactosidase was producedgalactosidase was producedE.coliGlucoseE.colilactose3、乳糖操纵子的调控机制、乳糖操纵子的调控机制（1）乳糖操纵子的结构）乳糖操纵子的结构1961年，年，Monod和和Jacob提出提出获获1965年诺贝尔生理学和医年诺贝尔生理学和医学奖学奖Francis Jacob Jacques Monod The lactose Operon(乳糖操纵子乳糖操纵子)lacZ半乳糖苷酶（半乳糖苷酶（-galactosidase）lacY半乳糖苷透过酶（半乳糖苷透过酶（lactose permease）lacA 硫代半乳糖苷转乙酰酶（硫代半乳糖苷转乙酰酶（thiogalactoside transacetylase）O1O2O33个操纵基因（个操纵基因（operator）：）：O1-主操纵基因主操纵基因O2-假操纵基因假操纵基因O3-假操纵基因假操纵基因ZI（2）乳糖对乳糖操纵子的表达的影响）乳糖对乳糖操纵子的表达的影响1）没有乳糖存在时）没有乳糖存在时mRNA阻遏蛋白阻遏蛋白IDNAZYAOPpol阻遏基因阻遏基因没有乳糖存在时，没有乳糖存在时，lac操纵子不表达操纵子不表达2）有乳糖存在时）有乳糖存在时mRNA阻遏蛋白阻遏蛋白IDNAZYAOPpol启动转录启动转录mRNA乳糖乳糖有乳糖存在时，有乳糖存在时，lac操纵子基因表达操纵子基因表达失活失活ipozyaVery low level of lac mRNAAbsence of lactoseActiveipozya-GalactosidasePermeaseTransacetylasePresence of lactoseInactive小结：小结：（3）葡萄糖对葡萄糖对lac操纵子的影响（降解物阻遏效应）操纵子的影响（降解物阻遏效应）-指当指当指当指当GG和其它糖类一起作为细菌的碳源时和其它糖类一起作为细菌的碳源时和其它糖类一起作为细菌的碳源时和其它糖类一起作为细菌的碳源时GG总是优先被利用总是优先被利用总是优先被利用总是优先被利用，GG的存在的存在的存在的存在阻止了其它糖阻止了其它糖阻止了其它糖阻止了其它糖类的利用的现象。类的利用的现象。类的利用的现象。类的利用的现象。CRP或或CAP对乳糖操纵子的正性调节对乳糖操纵子的正性调节CRPcAMP receptor protein（cAMP 受体蛋白）受体蛋白）CAP Catabolite gene activator proteins(分解产物代谢基因激活蛋白分解产物代谢基因激活蛋白)课后思考题：课后思考题：阻遏蛋白与阻遏蛋白与CAP蛋白的协同调节蛋白的协同调节即需要即需要乳糖存在乳糖存在以灭活以灭活阻遏蛋白阻遏蛋白，又需要，又需要G不不存在或仅有低浓度存在或仅有低浓度，以增加，以增加cAMP浓度促进与浓度促进与CAP的结合，此为的结合，此为协同调节。协同调节。乳糖乳糖异乳糖异乳糖1、分分解解代代谢谢基基因因激激活活蛋蛋白白（CAP）对对乳乳糖糖操操纵纵子子表达的影响是（表达的影响是（）。）。A.正性调控正性调控 B.负性调控负性调控 C.正正/负性调控负性调控 D.无调控作用无调控作用 E.可有可无可有可无课堂练习题：课堂练习题：2、阻遏蛋白识别操纵子中的（、阻遏蛋白识别操纵子中的（）。）。A启动基因启动基因 B结构基因结构基因 C操纵基因操纵基因D内含于内含于 E外显子外显子3、乳糖操纵子激活的直接诱导剂是（、乳糖操纵子激活的直接诱导剂是（）A-半乳糖苷酶半乳糖苷酶 B通透酶通透酶 C葡萄糖葡萄糖 D乳糖乳糖 E别乳糖别乳糖4、lac阻遏蛋白由（阻遏蛋白由（）？）？AZ基因编码基因编码 BY基因编码基因编码 CA基因编码基因编码DI基因编码基因编码 E以上都不是以上都不是5、cAMP与与CAP结合，结合，CAP介导正性调节发生在介导正性调节发生在A有葡萄糖及有葡萄糖及cAMP较高时较高时B有葡萄糖及有葡萄糖及cAMP较低时较低时C没有葡萄糖及没有葡萄糖及cAMP较高时较高时D没有葡萄糖及没有葡萄糖及cAMP较低时较低时E没有葡萄糖及没有乳糖时没有葡萄糖及没有乳糖时课后作业题课后作业题 简要回答大肠杆菌乳糖操纵子基因表达的调控机理？简要回答大肠杆菌乳糖操纵子基因表达的调控机理？结构特点结构特点阻遏蛋白的负性调控阻遏蛋白的负性调控CAP的正性调控的正性调控协同调节协同调节4、色氨酸操纵子的调控机制、色氨酸操纵子的调控机制实验实验：1.大肠杆菌生长在无机盐和葡萄糖的培养基上时，大肠杆菌生长在无机盐和葡萄糖的培养基上时，检测到细胞内检测到细胞内有色氨酸合成酶的存在有色氨酸合成酶的存在；2.在上述培养基中在上述培养基中加入色氨酸加入色氨酸，检测发现细胞内色氨，检测发现细胞内色氨酸合成酶的酸合成酶的活性降低，直至消失活性降低，直至消失。3.表明表明色氨酸的存在阻止了色氨酸合成酶的合成色氨酸的存在阻止了色氨酸合成酶的合成，体，体现了菌生长的经济原则：现了菌生长的经济原则：不需要就不合成不需要就不合成。4.酶合成的阻遏现象酶合成的阻遏现象。经典实验经典实验（1）Trp操纵子的结构操纵子的结构trpRtrpPtrpO结构基因结构基因前导序列前导序列调控序列调控序列衰减子衰减子 atrpL（2）Trp操纵子的调控机制操纵子的调控机制色氨酸的阻遏调控色氨酸的阻遏调控衰减调控衰减调控色氨酸的阻遏调控色氨酸的阻遏调控当细胞内当细胞内当细胞内当细胞内缺乏色氨酸缺乏色氨酸缺乏色氨酸缺乏色氨酸时，此时，此时，此时，此操纵子开放操纵子开放操纵子开放操纵子开放，而当细胞内合成的而当细胞内合成的而当细胞内合成的而当细胞内合成的色氨酸过多色氨酸过多色氨酸过多色氨酸过多时，此时，此时，此时，此操纵操纵操纵操纵子被关闭子被关闭子被关闭子被关闭。trp的阻遏调控机制：的阻遏调控机制：Trp Trp 浓度高时浓度高时 Trp浓度浓度低时低时 mRNA OPtrpR调节区调节区 结构基因结构基因 RNA RNA聚合酶聚合酶 RNA RNA聚合酶聚合酶 色氨酸操纵子色氨酸操纵子阻遏调节阻遏调节Trp操纵子的衰减调控机制操纵子的衰减调控机制在在操纵区操纵区与与结构基因结构基因之间的一段可以之间的一段可以终止转录终止转录作用的作用的核苷酸序列，当操纵子被阻遏时，核苷酸序列，当操纵子被阻遏时，RNA合成被终止，这合成被终止，这段核苷酸起段核苷酸起终止转录信号终止转录信号作用作用.l弱化子或衰减子的概念：弱化子或衰减子的概念：弱化子或衰减子的概念：弱化子或衰减子的概念：调节区调节区 结构基因结构基因 trpROP前导序列前导序列 衰减子区域衰减子区域 UUUU前导前导mRNA1234l衰减子调节机制（精细调节）衰减子调节机制（精细调节）衰减子调节机制（精细调节）衰减子调节机制（精细调节）UUUU前导前导mRNA1234核糖体核糖体 trp 密码子密码子 起调节作用的是色氨酰起调节作用的是色氨酰起调节作用的是色氨酰起调节作用的是色氨酰-tRNAtRNA的浓度的浓度的浓度的浓度色氨酸浓度高时色氨酸浓度高时色氨酸浓度低时色氨酸浓度低时前导前导mRNA色氨酸浓度低时色氨酸浓度低时色氨酸浓度高时色氨酸浓度高时没有蛋白质合成时没有蛋白质合成时衰减子具有什么生物学意义？衰减子具有什么生物学意义？l可诱导调节：调节可诱导调节：调节分解代谢分解代谢的操纵子，同的操纵子，同时受时受cAMP-CAP的活性调节的活性调节l可阻遏调节：调节可阻遏调节：调节合成代谢合成代谢的操纵子的操纵子特殊代谢物调节基因活性的类型特殊代谢物调节基因活性的类型小结：小结：课堂练习题：课堂练习题：1、Trp是一种调节分子，被认为是是一种调节分子，被认为是trp操纵子操纵子中中 ，活化无活性的，活化无活性的 。trp操纵子操纵子受受 系统和系统和 系统的调控。系统的调控。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统2、操纵子一般由、操纵子一般由 、基基因和因和 基因组成。基因组成。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统五、真核生物基因表达的调节五、真核生物基因表达的调节DNA水平的调控水平的调控转录水平的调控转录水平的调控转录后水平的调控转录后水平的调控翻译水平的调控翻译水平的调控翻译后水平的调控翻译后水平的调控DNA转录初产物转录初产物RNAmRNA蛋白质前体蛋白质前体mRNA降解物降解物活性蛋白质活性蛋白质DNA水平调节水平调节转录水平调节转录水平调节转录后加工转录后加工的调节的调节翻译调节翻译调节mRNA降解降解调节调节翻译后加工翻译后加工的调节的调节核核细胞质细胞质（一）真核生物在（一）真核生物在DNA水平的调控水平的调控1、具有转录活性的染色质有独特结构、具有转录活性的染色质有独特结构按功能状态的不同可将染色质分为活性染色质按功能状态的不同可将染色质分为活性染色质和非活性染色质。和非活性染色质。l活性染色质活性染色质 具有具有转录活性转录活性的染色质；的染色质；l非活性染色质非活性染色质 没有没有转录活性转录活性的染色质。的染色质。活性染色质的结构特点：活性染色质的结构特点：在在结构构上：上：活性染色活性染色质上上具有具有DNaseIDNaseI超敏感位点超敏感位点.活性染色活性染色质趋向于向于去甲基化去甲基化.2、染色质的乙酰化和核小体置换、染色质的乙酰化和核小体置换染色体中组蛋白的乙染色体中组蛋白的乙酰化与去乙酰化控制酰化与去乙酰化控制着染色体的活性着染色体的活性（组蛋白乙蛋白乙酰化化酶）染色质染色质重构重构染色体中组蛋白的乙酰化染色体中组蛋白的乙酰化与去乙酰化控制着染色体的活性与去乙酰化控制着染色体的活性乙酰化乙酰化去乙酰化去乙酰化溴区结构域蛋白溴区结构域蛋白（二）真核生物在转录水平的调控（二）真核生物在转录水平的调控1、许多真核启动子是正调节的、许多真核启动子是正调节的原核生物原核生物的调节方的调节方式为负性式为负性调节调节真核生物的调节方式以正性调节为主真核生物的调节方式以正性调节为主真核生物的调真核生物的调节方式以节方式以正性正性调节调节为主为主真核生物的调真核生物的调节方式以节方式以正性正性调节调节为主为主2、反激活蛋白和辅激活蛋白促进普通转录因子的组装、反激活蛋白和辅激活蛋白促进普通转录因子的组装1）RNA Pol的启动子结构的启动子结构Yeast2）RNA Pol的辅助蛋白的辅助蛋白第一类：基本转录因子第一类：基本转录因子第二类：结合第二类：结合DNA的反激活蛋白的反激活蛋白第三类：辅激活子第三类：辅激活子（1）第一类：基本转录因子）第一类：基本转录因子TF DTF ATF BTF FTF ETF H（2）第二类：结合）第二类：结合DNA的反激活蛋白的反激活蛋白（3）第三类：辅激活子）第三类：辅激活子3、其他的、其他的RNA Pol的转录调控的转录调控1）RNA Pol I 的转录调控的转录调控l转录产物：转录产物：5.8srRNA、18srRNA、28srRNAl转录因子：转录因子：UBF和和SLUPE core promoter UBF+UPE UBF+Part of core promoter Two UBF interaction causing DNA to form a loopUPE core promoter 3 TAF1 TBPSLUBF UBF Pre-rRNA Allows RNApol binding complex to initiate RNApol 2）RNA Pol III 的转录调控的转录调控RNApol III;Located in nucleoplasm(核基质核基质)For 5s pre-rRNA,4s pre-tRNA U6snRNA(small nuclear RNA)Cytosolic RNA-A box;TGGCNNAGTGG(D-loop of tRNA)-B box;GGTTCGANNCC (TC-loop of tRNA)-cis-factor including two highly conserved regions lie downstream from+1 Tans-factor TFIIIC binding to A,B box TFIII C+1 A box B box tDNA TFIIIB Binding 50bp upstream from A box Its binding site no sequence specialty where determinated by position of TFIIIC binding Including 3 subunits:-TBP-BRF(TFIIB-Related Factor,homology to TFIIB)-B factor TFIIIB TBPBRFBTFIIIB allows RNApol III to bindand initiate transcription tRNA RNApolIII+1TFIII C+1 A box B box tDNA TBPBRFB TFIIIB conclusionTFIIIB allows RNApol III to bindand initiate transcription tRNA RNApolIII+1-cis-factor including C box;located 81-99bp downstream from+1 A box;+50 to+65 bp-Trans-factor TFIII A;specific C box binding protein&allows TFIIIC to interact with the promoter TFIII C TFIII B RNApol III for 5s pre-rRNA RNApolIIITFIIIC TFIIIA +1 A box C box TFIIIB rRNA 5s pre-rRNA transcription篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统（三）真核生物转录后水平的调控（三）真核生物转录后水平的调控1、mRNA前体的剪接前体的剪接2、转录产物的选择性剪接、转录产物的选择性剪接3、RNA的编辑的编辑mRNA前体的剪接前体的剪接mRNA的加工修饰的加工修饰RNA的选择性剪接的选择性剪接RNA的选择性剪接的选择性剪接RNA的编辑的编辑RNA的编辑的编辑（三）真核生物翻译水平的调控（三）真核生物翻译水平的调控1、mRNA翻译有效性的控制翻译有效性的控制2、mRNA翻译起始的调控翻译起始的调控3、可溶性蛋白因子的修饰可溶性蛋白因子的修饰翻译过程的调控翻译过程的调控（四）真核生物翻译后水平的调控（四）真核生物翻译后水平的调控1、多肽的切割加工；、多肽的切割加工；2、多肽的有限水解；、多肽的有限水解；3、多肽的化学修饰；、多肽的化学修饰；4、多肽的剪接；、多肽的剪接；小结：小结：真核生物与原核生物基因表达调控的主要区别：真核生物与原核生物基因表达调控的主要区别：1、核小体及其修饰核小体及其修饰影响染色质的活性影响染色质的活性2、真核生物、真核生物转录机器转录机器更复杂更复杂3、真核生物基因有更多的、真核生物基因有更多的结合位点结合位点4、mRNA前体的剪接前体的剪接是真核生物基因表达调控的重要环节是真核生物基因表达调控的重要环节篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第十四章第十四章 细胞代谢与基因表达调控细胞代谢与基因表达调控第一节第一节 细胞代谢的调节网络细胞代谢的调节网络第二节第二节 酶活性的调节酶活性的调节第三节第三节 基因表达的调节基因表达的调节