微生物代谢的调节课件.ppt

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1、第1页，此课件共60页哦第2页，此课件共60页哦第3页，此课件共60页哦第4页，此课件共60页哦第5页，此课件共60页哦第6页，此课件共60页哦第7页，此课件共60页哦第8页，此课件共60页哦第9页，此课件共60页哦第10页，此课件共60页哦第11页，此课件共60页哦第12页，此课件共60页哦第13页，此课件共60页哦第14页，此课件共60页哦第15页，此课件共60页哦第16页，此课件共60页哦第17页，此课件共60页哦第18页，此课件共60页哦第19页，此课件共60页哦第20页，此课件共60页哦第21页，此课件共60页哦 细细菌菌素素 抗抗生生素素 抑抑制制或或杀杀死死近近缘缘，甚甚至至同同

2、种种不不同同株株的的细细菌菌 较广的抗菌谱 通通过过核核糖糖体体直直接接合合成成的的多多肽肽类类物物质质 一般是次级代谢产物 编编码码细细菌菌素素的的结结构构基基因因及及相相关关的的基基因因一一般般位位于于质质粒粒或或转转座座子子上上 一般无直接的结构基因，相关酶的基因多在染色体上 细菌素和抗生素的区别细菌素和抗生素的区别 返回返回第22页，此课件共60页哦第23页，此课件共60页哦第24页，此课件共60页哦第25页，此课件共60页哦关键酶（关键酶（Key enzyme）往往是代谢途径的第一步反应的酶（往往是代谢途径的第一步反应的酶（a）或是分支代谢途径）或是分支代谢途径中分支点上的酶（中分支

3、点上的酶（b、c、f）或整个代谢途径中的限速酶或催化不可）或整个代谢途径中的限速酶或催化不可逆反应的酶（逆反应的酶（c）ABCDEFGabcdfg第26页，此课件共60页哦 许多关键酶都是调节酶如别构酶、共价修饰酶、同工酶许多关键酶都是调节酶如别构酶、共价修饰酶、同工酶、多功能酶等。、多功能酶等。酶的调节主要是通过控制关键酶的浓度和活酶的调节主要是通过控制关键酶的浓度和活性来调节。性来调节。通过控制酶浓度的调节通过控制酶浓度的调节要牵涉到基因、要牵涉到基因、mRNA、蛋白、蛋白质的生物合成，所以这种调节是一种慢调节，在几小时质的生物合成，所以这种调节是一种慢调节，在几小时或几天内才能完成。或几

4、天内才能完成。另一种另一种通过调节酶活性通过调节酶活性，这是快速调节，在，这是快速调节，在几分钟到几十分钟内完成。几分钟到几十分钟内完成。第27页，此课件共60页哦酶浓度的调节酶浓度的调节 诱导诱导阻遏阻遏终产物的阻遏终产物的阻遏分解代谢产物阻遏分解代谢产物阻遏第28页，此课件共60页哦诱导作用（诱导作用（induction）：）：指用诱导物（指用诱导物（inducer）来促进酶的合成，这种作用称诱导作）来促进酶的合成，这种作用称诱导作用。用。阻遏作用（阻遏作用（repression）：）：指用阻遏物（指用阻遏物（repressor）阻止或降低酶的合成，这种作用称阻遏作）阻止或降低酶的合成，这

5、种作用称阻遏作用。用。第29页，此课件共60页哦1、酶合成的诱导作用、酶合成的诱导作用 在细菌中普通存在，如大肠杆菌可利用多种糖作为碳源，当用乳在细菌中普通存在，如大肠杆菌可利用多种糖作为碳源，当用乳糖作为唯一碳源时，开始细菌不能利用乳糖，但糖作为唯一碳源时，开始细菌不能利用乳糖，但2 23 3分钟后就合成了分钟后就合成了与乳糖代谢有关的三种酶与乳糖代谢有关的三种酶 （1）半乳糖苷酶：水解乳糖的酶，使乳糖水解成半乳糖苷酶：水解乳糖的酶，使乳糖水解成 半乳糖和葡萄糖半乳糖和葡萄糖（2）-半乳糖透性酶：促使乳糖通过细胞膜。半乳糖透性酶：促使乳糖通过细胞膜。（3）-半乳糖苷转乙酰基酶（硫代半乳糖苷转

6、乙半乳糖苷转乙酰基酶（硫代半乳糖苷转乙 酰基酶）：这酶的功能不清，可能是将不能酰基酶）：这酶的功能不清，可能是将不能 代谢的乳糖类似物乙酰化，并将它们排出体代谢的乳糖类似物乙酰化，并将它们排出体 外。外。第30页，此课件共60页哦乳糖究竟如何诱导了这三种酶的合成呢？乳糖究竟如何诱导了这三种酶的合成呢？1961年法国年法国Monod和和Jacob提出了著名的提出了著名的乳糖操乳糖操纵子纵子(lactose operon）模型）模型，这模型的提出犹如当，这模型的提出犹如当年年Watson和和Crick发现发现DNA双螺旋模型一样，受到双螺旋模型一样，受到人们的重视，人们把它看作生物学的第二个里程碑

7、人们的重视，人们把它看作生物学的第二个里程碑。第31页，此课件共60页哦乳糖操纵子模型的基本要点乳糖操纵子模型的基本要点 调节基因调节基因启动子启动子操纵基因操纵基因结构基因结构基因A操纵子（操纵子（operon）BC一群功能相关的结构基因相邻，并且共同受同一个操纵基因和启动子一群功能相关的结构基因相邻，并且共同受同一个操纵基因和启动子所控制。所控制。一群功能相关的结构基因（一群功能相关的结构基因（structural gene）和操纵基因（）和操纵基因（operator）、）、启动子（启动子（promoter）组成了一个操纵子）组成了一个操纵子(operon)。为什么称它们为一个操纵子呢？因

8、为它们又共同受一个调节基为什么称它们为一个操纵子呢？因为它们又共同受一个调节基 因（因（regulator gene）所调节。）所调节。第32页，此课件共60页哦结构基因：决定酶蛋白或蛋白质的基因。结构基因：决定酶蛋白或蛋白质的基因。操纵基因：转录的开关，可打开或关闭结构基因的转录。操纵基因：转录的开关，可打开或关闭结构基因的转录。启动子：专管转录起始，上面有启动子：专管转录起始，上面有RNA聚合酶的结合位点。聚合酶的结合位点。调节基因：为阻遏蛋白编码。调节基因：为阻遏蛋白编码。第33页，此课件共60页哦 酶合成的诱导（下一页）酶合成的诱导（下一页）诱导物：乳糖或乳糖类似物诱导物：乳糖或乳糖类

9、似物IPTGIPTG（异丙基（异丙基-D-D-硫代半乳糖苷）硫代半乳糖苷）第34页，此课件共60页哦第35页，此课件共60页哦 现在知道乳糖操纵子除需诱导物外，还需现在知道乳糖操纵子除需诱导物外，还需cAMP和和cAMP受体受体蛋白（蛋白（CRP），当），当cAMP与与CRP结合成复合物时，这复合物能结合到结合成复合物时，这复合物能结合到启动子上，促使转录的起始。启动子上，促使转录的起始。结构基因结构基因操纵基因操纵基因启动子启动子RNA聚合酶聚合酶CRPcAMP复合物复合物CRP cAMP第36页，此课件共60页哦第37页，此课件共60页哦（2）酶合成的阻遏作用）酶合成的阻遏作用 最终产物的

10、阻遏：最终产物的阻遏：以以E.Coli Trp操纵子为例，操纵子为例，Trp操纵子含有操纵子含有5个结构个结构基因，它们编码的酶蛋白催化分支酸转变为基因，它们编码的酶蛋白催化分支酸转变为Trp，Trp是辅助遏物（是辅助遏物（corepressor）。）。第38页，此课件共60页哦酶合成的阻遏作用酶合成的阻遏作用第39页，此课件共60页哦 利用操纵子模型解释酶合成的诱导和阻遏，但要利用操纵子模型解释酶合成的诱导和阻遏，但要注意操纵子仅仅存在于原核细胞注意操纵子仅仅存在于原核细胞，操纵子的调控，操纵子的调控是原核细胞转录水平的调控。真核细胞中没有是原核细胞转录水平的调控。真核细胞中没有操纵子，即真

11、核细胞中功能上彼此有关的基因操纵子，即真核细胞中功能上彼此有关的基因往往分布在不同染色体上，它们并不组成一个往往分布在不同染色体上，它们并不组成一个操纵子。操纵子。第40页，此课件共60页哦 分解代谢产物的阻遏：分解代谢产物的阻遏：E.Coli以乳糖为唯一碳源时，乳糖可诱导与乳糖有关的以乳糖为唯一碳源时，乳糖可诱导与乳糖有关的三种酶的合成，但如果培养基中既含葡萄糖，又含乳糖时三种酶的合成，但如果培养基中既含葡萄糖，又含乳糖时，则优先利用，则优先利用Glc，等，等Glc耗尽后才能利用乳糖，也就是说在大耗尽后才能利用乳糖，也就是说在大量量Glc时，乳糖操纵子还是关闭，时，乳糖操纵子还是关闭，Glc

12、阻遏了乳糖代谢有关的三阻遏了乳糖代谢有关的三种酶的合成，这种现象过去称为种酶的合成，这种现象过去称为葡萄糖效应葡萄糖效应（glucose effect）。后来知道这是由于后来知道这是由于Glc分解代谢产物引起的，因此又称为分解代谢产物引起的，因此又称为分解代谢产物阻遏（分解代谢产物阻遏（catabolite repression）。）。第41页，此课件共60页哦GCATPcAMP5-AMP腺苷酸环化酶腺苷酸环化酶磷酸二酯酶磷酸二酯酶CRPcAMPCRP复合物复合物结构基因结构基因分分解解代代谢谢产产物物启动子启动子操纵基因操纵基因分解代谢产物阻遏，分解代谢产物阻遏，即葡萄糖效应的机制：即葡萄糖

13、效应的机制：第42页，此课件共60页哦2酶活性的调节：酶活性的调节：v 反馈抑制反馈抑制v 共价修饰共价修饰 第43页，此课件共60页哦（1）反馈抑制（）反馈抑制（feedback inhibition）：）：也称负反馈，这是生物体普遍存在的一种调节机制，也称负反馈，这是生物体普遍存在的一种调节机制，反馈抑制是指反应终产物对自身合成途径中的酶活力起抑反馈抑制是指反应终产物对自身合成途径中的酶活力起抑制作用，大多是对第一个酶的活力起抑制作用。制作用，大多是对第一个酶的活力起抑制作用。第44页，此课件共60页哦 反馈抑制在代谢中见了很多，特别是在氨基酸和核苷酸的生物反馈抑制在代谢中见了很多，特别是

14、在氨基酸和核苷酸的生物合成中，这类例子更多。合成中，这类例子更多。第45页，此课件共60页哦（）共价修饰（）共价修饰（covalent modification）：）：亦称化学修饰，就是在调节酶分子上以共价键连上与或脱下某种特亦称化学修饰，就是在调节酶分子上以共价键连上与或脱下某种特殊的化学基团，从而引起酶活性的改变，这类酶称共价修饰酶。殊的化学基团，从而引起酶活性的改变，这类酶称共价修饰酶。自从自从1955年年Krebs和和Sutherland等有关糖原磷酸化酶的研究以来，等有关糖原磷酸化酶的研究以来，到目前已经知道的有到目前已经知道的有100多种酶在它被翻译后进行共价修饰。多种酶在它被翻译

15、后进行共价修饰。第46页，此课件共60页哦目前已知有目前已知有6种类型的共价修饰酶种类型的共价修饰酶 磷酸化磷酸化/脱磷酸化脱磷酸化 腺苷酰化腺苷酰化/脱腺苷酰化脱腺苷酰化 乙酰化乙酰化/脱乙酰化脱乙酰化 尿苷酰化尿苷酰化/脱尿苷酰化脱尿苷酰化 甲基化甲基化/脱甲基化脱甲基化 S-S/SH相互转变相互转变 第47页，此课件共60页哦磷酸化磷酸化/脱磷酸化与酶活性的调节：脱磷酸化与酶活性的调节：磷酸化的共价修饰可用一个通式来表示磷酸化的共价修饰可用一个通式来表示:第48页，此课件共60页哦第49页，此课件共60页哦第50页，此课件共60页哦第51页，此课件共60页哦第52页，此课件共60页哦第53页，此课件共60页哦第54页，此课件共60页哦莫诺的二次生长曲线莫诺的二次生长曲线 第55页，此课件共60页哦第56页，此课件共60页哦第57页，此课件共60页哦第58页，此课件共60页哦第59页，此课件共60页哦感谢大家观看感谢大家观看第60页，此课件共60页哦