河北科技大学：《生物化学》课程教学资源（PPT课件）第十四章 细胞代谢与基因表达调控

第十四章细胞代谢与基因表达调控 细胞代谢的调节网络 二、 酶水平调节 三、细胞结构对代谢途径的分隔控制 四、细胞信号传递系统（激素与神经） 五、基因表达的调节 ■本章小结

第十四章 细胞代谢与基因表达调控 一、细胞代谢的调节网络 二、酶水平调节 三、细胞结构对代谢途径的分隔控制 四、细胞信号传递系统（激素与神经） 五、基因表达的调节 本章小结

细胞代谢的调节网络 (一)代谢途径交叉形成网络(4类物质相互转换关系) 1.糖代谢与脂肪代谢的相互关系 2.糖代谢与蛋白质代谢的关系 3脂肪代谢与蛋白质代谢的相互关系 4.核酸与其他物质代谢的相互关系 (二)分解代谢和合成代谢的单向性 (三)ATP是通用的能量载体 (四)NADPH以还原力形式携带能量 (专一用于还原性生物合成) (五)代谢的基本要略在于形成ATP、还原力和构造单 元用于生物合成

一、细胞代谢的调节网络 （一）代谢途径交叉形成网络(4类物质相互转换关系） 1.糖代谢与脂肪代谢的相互关系 2.糖代谢与蛋白质代谢的关系 3.脂肪代谢与蛋白质代谢的相互关系 4.核酸与其他物质代谢的相互关系 （二）分解代谢和合成代谢的单向性 （三）ATP是通用的能量载体 （四）NADPH以还原力形式携带能量 （专一用于还原性生物合成） （五）代谢的基本要略在于形成ATP、还原力和构造单 元用于生物合成

代谢的调节 生物界代谢的调节，可分为4个水平： 酶水平调节 细胞水平调节（酶在细胞内的集中存在与隔离分布） 激素对代谢的调节 神经系统对代谢的调节

代谢的调节 生物界代谢的调节，可分为4个水平： 酶水平调节 细胞水平调节（酶在细胞内的集中存在与隔离分布） 激素对代谢的调节 神经系统对代谢的调节

二、酶水平调节 酶有两种功能： ※催化各种生物化学反应； ※调节和控制代谢的速度、方向和途径，是新陈代谢的 调节元件。 酶对细胞代谢调节的两种方式： ※通过对酶的激活或抑制改变酶活性； ※通过影响酶分子的合成或降解改变酶的含量

二、 酶水平调节 酶有两种功能： ※催化各种生物化学反应； ※调节和控制代谢的速度、方向和途径，是新陈代谢的 调节元件。 酶对细胞代谢调节的两种方式： ※通过对酶的激活或抑制改变酶活性； ※通过影响酶分子的合成或降解改变酶的含量

(一)酶活性调节 1.酶促反应的前馈和反馈（代谢物和产物、正反馈和负反馈） 2.产能反应与需能反应的调节（ATP、ADP和磷酸盐) [ATP]IADPI[Pi]一一ATP系统的质量作用比，变构调节信号 3.酶活性的特异激活剂和抑制剂 4.蛋白酶解（酶原激活；激素前体的激活） 5别构调节作用（通过别构酶的别构效应来实现） 6酶的共价修饰与连续激活 ①磷酸化/脱磷酸化； ②乙酰化/脱乙酰化； ③腺苷酰化/脱腺苷酰化； ④尿苷酰化/脱尿苷酰化； ⑤ADP-核糖基化； ⑥甲基化/脱甲基化； ⑦S-S/SH相互转变

(一）酶活性调节 1.酶促反应的前馈和反馈（代谢物和产物、正反馈和负反馈） 2.产能反应与需能反应的调节（ATP、ADP和磷酸盐） [ATP]/[ADP][Pi] －－ATP系统的质量作用比，变构调节信号 3.酶活性的特异激活剂和抑制剂 4.蛋白酶解（酶原激活；激素前体的激活） 5.别构调节作用(通过别构酶的别构效应来实现） 6.酶的共价修饰与连续激活 ①磷酸化/ 脱磷酸化； ②乙酰化/ 脱乙酰化； ③腺苷酰化/ 脱腺苷酰化； ④尿苷酰化/ 脱尿苷酰化； ⑤ADP-核糖基化； ⑥甲基化/ 脱甲基化； ⑦S-S / SH相互转变

(二)基因表达的调节 酶生物合成在转录水平和翻译水平受到调节。 三、细胞结构对代谢途径的分隔控制 552页 四、细胞信号传递系统（激素与神经） 五、基因表达的调节

酶生物合成在转录水平和翻译水平受到调节。 （二） 基因表达的调节 五、基因表达的调节 三、细胞结构对代谢途径的分隔控制 552页 四、细胞信号传递系统（激素与神经）

五、基因表达的调节 基因：指一段编码蛋白质多肽链和功能RNA的DNA。 (某些病毒基因为RNA) 基因表达：即是遗传信息转录和翻译的过程。 (时序调节和适应调节) 基因表达的调节：转录水平调节和翻译水平调节。 基因表达的特性：时间特异性（时序性）和空间特异性 基因表达调节的生物学意义：适应环境，维持生长和增殖。 维持个体发育与分化 基因表达的多级调节：原核生物基因调节主要在转录水平； 真核生物则在不同水平进行

五、基因表达的调节 基因：指一段编码蛋白质多肽链和功能RNA的DNA。 （某些病毒基因为RNA） 基因表达：即是遗传信息转录和翻译的过程。 （时序调节和适应调节） 基因表达的调节：转录水平调节和翻译水平调节。 基因表达的特性：时间特异性（时序性）和空间特异性 基因表达调节的生物学意义：适应环境，维持生长和增殖。 维持个体发育与分化 基因表达的多级调节：原核生物基因调节主要在转录水平； 真核生物则在不同水平进行

组成型表达(constitutive gene expression) 基因在一个个体的几乎所有细胞中持续表达。这些基 因常称管家基因(housekeeping gene)。 管家基因无论表达水平高低，较少受到环境因素的影响 在基因表达研究中，常作为对照基因，如B-actina基因 调节型表达一诱导表达和阻遏表达 在特定环境信号刺激下，基因被激活，基因表达增强 这种基因称为可诱导基因。这个过程称为诱导 (induction)。 在特定环境信号刺激下，基因被抑制，基因表达降低。 这种基因称为可阻遏基因。这个过程称为阻遏 (repression)

组成型表达（constitutive gene expression） 基因在一个个体的几乎所有细胞中持续表达。这些基 因常称管家基因（housekeeping gene）。 管家基因无论表达水平高低，较少受到环境因素的影响。 在基因表达研究中，常作为对照基因，如β-actin基因 调节型表达—诱导表达和阻遏表达 在特定环境信号刺激下，基因被激活，基因表达增强。 这种基因称为可诱导基因 。 这 个 过 程 称 为 诱 导 （induction）。 在特定环境信号刺激下，基因被抑制，基因表达降低。 这种基因称为可阻遏基因 。 这 个 过 程 称 为 阻 遏 （repression）

(一)原核生物基因表达的调节 操纵子(operon)机制 原核生物基因组特点 DNA分子只有一个，大部分是结构基因，每个基因只出 现一次或几次。 ÷功能相关的基因串在一起，一个mRNA分子中含有多个 结构基因，为多顺反子。 必 有基因重叠现象 转录和翻译可同时进行

（一）原核生物基因表达的调节 ——操纵子（operon）机制 原核生物基因组特点 ❖ DNA分子只有一个，大部分是结构基因，每个基因只出 现一次或几次。 ❖ 功能相关的基因串在一起，一个mRNA分子中含有多个 结构基因，为多顺反子。 ❖ 有基因重叠现象 A B C 转录和翻译可同时进行

原核生物基因表达过程 TGG RN程POLYMERASE T CAAA GGUUUGA DIRECTION OF AAGATC AGCTAGTAGC ANTICODON C>ACCGGTTTG44Q☑ RIBOSOMES DIRECTION OF TRANSLATION GSGUUUGCCECCUAUAUACGO©P TRANSLATED PROTEIN

原核生物基因表达过程