1、ECNU1物质代谢的相互联系和调节控制物质代谢的相互联系和调节控制2本章内容本章内容1 23一、物质代谢的相互联系一、物质代谢的相互联系（一）糖代谢与脂代谢（一）糖代谢与脂代谢的关系：的关系：1、糖是体内重要的碳源和、糖是体内重要的碳源和能源：能源：糖糖丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoA 脂肪酸（偶数）脂肪酸（偶数）-磷酸甘油磷酸甘油 脂肪脂肪2、脂肪在动、植物体内变、脂肪在动、植物体内变成糖：成糖：脂肪脂肪-磷酸甘油磷酸甘油 糖糖 脂肪酸脂肪酸 乙酰乙酰CoA(少少)草酰乙酸草酰乙酸糖糖糖糖磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮乙酰乙酰CoA3-磷酸甘油磷酸甘油脂肪酸脂肪酸胆固醇胆固醇脂肪脂肪v糖与脂类的联系最为
2、密切，糖可以转变成糖与脂类的联系最为密切，糖可以转变成脂类。脂类。v当有过量葡萄糖摄入时，糖分解代谢的产物磷酸二羟丙酮还原成-磷酸甘油。v丙酮酸氧化脱羧转变为乙酰CoA，在线粒体中合成脂酰COA。v-磷酸甘油与脂酰CoA再用来合成甘油三酯。乙酰COA也是合成胆固醇的原料。磷酸戊糖途径还为脂肪酸、胆固醇合成提供了所需NADPH。4v在动物体内脂肪转变成葡萄糖是有限度的。在动物体内脂肪转变成葡萄糖是有限度的。脂肪的分解产物包括甘油和脂肪酸。v其中甘油是生糖物质。奇数脂肪酸分解生成丙酰CoA可以经甲基丙二酸单酰CoA途径转变成琥珀酸，然后进入异生过程生成葡萄糖（例如在反刍动物）。v然而偶数脂肪酸-氧
3、化产生的乙酰CoA可能通过三羧酸循环变成草酰乙酸后，有少量变成糖。油料种子萌发时动用大量的脂肪油料种子萌发时动用大量的脂肪并转化成糖类。并转化成糖类。56（二）糖代谢与蛋白质代谢的关系（二）糖代谢与蛋白质代谢的关系1、糖可转变成其它非必需氨基酸、糖可转变成其它非必需氨基酸 糖代谢的重要中间产物：糖代谢的重要中间产物：丙酮酸、丙酮酸、-酮戊二酸、草酰乙酸酮戊二酸、草酰乙酸 分别可转化成分别可转化成Ala、Glu、Asp等等 2、蛋白质、蛋白质氨基酸氨基酸 脱氨脱氨-酮酸酮酸糖糖。糖糖-酮酸酮酸（非必需）氨基酸（非必需）氨基酸v糖分解代谢的中间产物，-酮酸可以作为酮酸可以作为“碳架碳架”，通过转氨
4、基或氨基化作用进而转变成非必需氨基酸。7v当动物缺乏糖的摄入（如饥饿）时，体内体内蛋白的分解加强，蛋白的分解加强，间接地转变成糖异生途途径中的某种中间产物径中的某种中间产物，再沿异生途径合成再沿异生途径合成糖糖，以满足机体对葡萄糖的需要和维持血糖水平的稳定。89（三）脂代谢与蛋白质代谢的关系（三）脂代谢与蛋白质代谢的关系1、脂肪合成蛋白质是有限的：、脂肪合成蛋白质是有限的：FA-氧化氧化 乙酰乙酰CoA TCA -酮戊二酸酮戊二酸 草酰乙酸草酰乙酸 Glu2、蛋白质可转变成脂肪：、蛋白质可转变成脂肪：生酮生酮aa和生酮生糖和生酮生糖aa 乙酰乙酰CoA FA 生糖生糖aa 丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰
5、CoA FA丝氨酸、蛋氨酸丝氨酸、蛋氨酸胆碱、胆胺胆碱、胆胺磷脂磷脂v脂肪分解产生的甘油可以转变成合成丙酮酸、丝脂肪分解产生的甘油可以转变成合成丙酮酸、丝氨酸等非必需氨基酸的碳骨架。氨酸等非必需氨基酸的碳骨架。v但是在动物体内由脂肪酸合成氨基酸碳架结构的但是在动物体内由脂肪酸合成氨基酸碳架结构的可能性不大可能性不大。因为脂酸分解生成的乙酰CoA进入三羧酸循环，再由循环中的中间产物形成氨基酸时，消耗了循环中的有机酸（消耗了循环中的有机酸（-酮酸），如无其酮酸），如无其他来源得以补充，反应则不能进行下去。因此，他来源得以补充，反应则不能进行下去。因此，一般地说，动物组织不易利用脂肪酸合成氨基酸。一
6、般地说，动物组织不易利用脂肪酸合成氨基酸。10v所有氨基酸，无论是生糖的、生酮的，还所有氨基酸，无论是生糖的、生酮的，还是兼生的都可以在动物体内转变成脂肪是兼生的都可以在动物体内转变成脂肪。生酮氨基酸可以通过解酮作用转变成乙酰CoA之后合成脂肪酸，生糖氨基酸既然能异生成糖，自然也可以转变成脂肪，可直接或者间接生成丙酮酸。此外，蛋氨酸，丝氨酸等还是合成磷脂的原料。1112（四）核酸和其它物质代（四）核酸和其它物质代谢的相互关系谢的相互关系1、糖代谢：、糖代谢：提供戊糖；产生提供戊糖；产生Glu和和Asp的前体和的前体和NADPH还原力。还原力。2、蛋白质代谢：、蛋白质代谢：为嘌呤、嘧啶的合成提供
7、许为嘌呤、嘧啶的合成提供许多原料：多原料：Gly、甲酸盐、甲酸盐、Gln、Asp和氨等。和氨等。3、脂代谢：、脂代谢：主要提供主要提供CO2。糖糖R-5-P氨基酸氨基酸嘧啶碱、嘌呤碱嘧啶碱、嘌呤碱核酸核酸糖、脂等燃料分子为核酸生物学糖、脂等燃料分子为核酸生物学功能的实现提供了能量保证。功能的实现提供了能量保证。13（五）核苷酸在代谢中起重要作用：（五）核苷酸在代谢中起重要作用：vATP:参与能量与磷酸基转移；参与能量与磷酸基转移；CoA、NAD、FAD等辅酶的成分；等辅酶的成分；vUTP:参加糖的合成参加糖的合成(UDPG)；vCTP:参加磷脂的合成参加磷脂的合成（CDP-磷脂酸、磷脂酸、CD
8、P-乙乙醇胺）；醇胺）；vGTP:为蛋白质合成所必需（各种为蛋白质合成所必需（各种G蛋白）。蛋白）。v环核苷酸，如环核苷酸，如cAMP，cGMP：作为胞内信号分子：作为胞内信号分子（第二信使）参与细胞信号的传导。（第二信使）参与细胞信号的传导。141516二、代谢调控的层次二、代谢调控的层次v生物界的代谢调节是在生物界的代谢调节是在4个水平上进行的：个水平上进行的：酶水平的调节酶水平的调节 细胞水平的调节细胞水平的调节 激素水平的调节激素水平的调节 神经水平的调节神经水平的调节生物生物单细胞单细胞植植 物物动动 物物17v酶分布区域化酶分布区域化在代谢调节中的作用在代谢调节中的作用v酶活性的调
9、节酶活性的调节酶结构调节酶结构调节酶合成（数量）的调节酶合成（数量）的调节18v变构调节：变构调节：v酶促化学修饰调节酶促化学修饰调节A B C DE1 E2 E3催化反应速度最慢的酶：关键酶或限速酶催化反应速度最慢的酶：关键酶或限速酶酶结构调节酶结构调节 酶数量调节酶数量调节（快速调节）（快速调节）（迟缓调节）（迟缓调节）19（1）调节亚基与效应物结调节亚基与效应物结合引起酶分子构象改变，合引起酶分子构象改变，从而引起酶活性的改变。从而引起酶活性的改变。v别构酶：别构酶：寡聚酶，有催化亚基和调寡聚酶，有催化亚基和调节亚基；节亚基；v别构效应物别构效应物:底物、产物或代谢途径的底物、产物或代谢
10、途径的终产物及小分子的核苷酸终产物及小分子的核苷酸类物质等。分类物质等。分:别构激活剂、别构抑制剂别构激活剂、别构抑制剂别构激活别构激活别构抑制别构抑制20非共价键非共价键代谢物代谢物活性中心活性中心别构部位别构部位EE酶结构发生改变酶结构发生改变酶活性酶活性酶活性酶活性变构激活剂变构激活剂变构抑制剂变构抑制剂变构效应剂变构效应剂变构酶变构酶allosteric effector21v变构调节的生理意义：变构调节的生理意义：防止代谢终产物积累防止代谢终产物积累乙酰乙酰CoA 丙二酰丙二酰CoA 脂酰脂酰CoA羧化酶羧化酶变构抑制变构抑制 （-）浓度高时浓度高时负反馈调节负反馈调节变构抑制剂变构
11、抑制剂22v反馈：产物反馈：产物/主要是终产物对酶的控制。主要是终产物对酶的控制。v前馈：底物对酶的控制。前馈：底物对酶的控制。-己糖激酶己糖激酶丙酮酸丙酮酸乙酰辅酶乙酰辅酶ATCA草酰乙酸草酰乙酸23 ATP+ADP ATP+ADP+AMPv定义：定义：细胞内总的腺苷酸系统中所负荷的高能细胞内总的腺苷酸系统中所负荷的高能磷酸键的数目。磷酸键的数目。v在某些条件下，能荷及在某些条件下，能荷及ATP、ADP和磷酸盐的和磷酸盐的浓度可作为产能代谢和需能代谢过程变构调节浓度可作为产能代谢和需能代谢过程变构调节的信号。的信号。能荷能荷24（1）通过其它酶对酶上的某些基团进行修饰，使酶活）通过其它酶对酶
12、上的某些基团进行修饰，使酶活性处于活性与无活性的互变状态。性处于活性与无活性的互变状态。（2）方式：）方式：磷酸化磷酸化/去磷酸化去磷酸化 乙酰化乙酰化/脱乙酰化脱乙酰化 腺苷酰化腺苷酰化/脱腺苷酰化脱腺苷酰化 尿苷酰化尿苷酰化/去尿苷酰化去尿苷酰化 ADP-核糖基化核糖基化 甲基化甲基化/去甲基化去甲基化 S-S/SH互变互变25（3）共价修饰与别构调节的区别）共价修饰与别构调节的区别:v共价修饰是在一些酶的作用下，引起被修饰酶分共价修饰是在一些酶的作用下，引起被修饰酶分子子共价键共价键的变化的变化;v因酶促反应，故对因酶促反应，故对调节信号有放大效应调节信号有放大效应;v只要调节因素存在，
13、即可使大量的酶发生化学修只要调节因素存在，即可使大量的酶发生化学修饰，所以饰，所以效率比别构调节高效率比别构调节高。2627（二）酶数量的调节（二）酶数量的调节1.酶蛋白合成的诱导与阻遏酶蛋白合成的诱导与阻遏诱导剂：开放酶蛋白基因的转录诱导剂：开放酶蛋白基因的转录阻遏剂：关闭酶蛋白基因的转录阻遏剂：关闭酶蛋白基因的转录2.酶降解的调节酶降解的调节v 酶数量的调节：耗能多，效应慢但持久酶数量的调节：耗能多，效应慢但持久28几种酶活性调节方式的比较几种酶活性调节方式的比较调节方式调节方式调节物质调节物质酶分子变化酶分子变化特点生理意义特点生理意义变构调节变构调节变构激活剂、变构激活剂、抑制剂：底物
14、、抑制剂：底物、产物产物酶分子构象变酶分子构象变化化防止产物堆积防止产物堆积防止能源浪费防止能源浪费作用快作用快化学修饰化学修饰激素激素酶分子共价键酶分子共价键变化变化耗能少耗能少作用快作用快有放大效应有放大效应酶数量调节酶数量调节诱导剂诱导剂阻遏剂：阻遏剂：激素、药物、激素、药物、底物、产物底物、产物酶数量增加或酶数量增加或减少减少耗能多耗能多效应慢但持久效应慢但持久29 基因表达基因表达的调控的调控 酶合成的酶合成的调节调节：30v原核生物中表达的原核生物中表达的5个重要水平个重要水平v其中影响最大的是：其中影响最大的是：对转录水平表达作用的调控。对转录水平表达作用的调控。311961年，
15、年，Monod和和Jacob提出了乳糖操纵子模型，很清楚的说提出了乳糖操纵子模型，很清楚的说明原核生物基因表达的调节机制。明原核生物基因表达的调节机制。32操纵子学说操纵子学说：v原核生物的大多数基因按照功能的相关性串联密集于染色体原核生物的大多数基因按照功能的相关性串联密集于染色体上，共同组成一个转录单位称为操纵子，通常由两个以上的上，共同组成一个转录单位称为操纵子，通常由两个以上的编码基因、启动序列、操纵序列及其他调节序列在基因组中编码基因、启动序列、操纵序列及其他调节序列在基因组中串联组成。串联组成。v启动基因（启动基因（promoter,P）:RNApolymerase结合位点，转录结
16、合位点，转录 起始点；起始点；v操纵基因（操纵基因（operator,O）:位于位于 P 与与 S 之间，可与调节之间，可与调节 蛋白结合，以此决定结构基因的转录是否可进行。蛋白结合，以此决定结构基因的转录是否可进行。v结构基因（结构基因（S）:编码蛋白质的编码蛋白质的DNA序列序列。33v调节基因（调节基因（R）：）：一般远离操纵子，但在原核生物中，可以在操纵子旁边，一般远离操纵子，但在原核生物中，可以在操纵子旁边，编编码调节蛋白码调节蛋白。v 调节蛋白：低分子量变构蛋白。调节蛋白：低分子量变构蛋白。其上其上有两个位点：有两个位点：与操纵基因结合；与效应物结合；与操纵基因结合；与效应物结合；
17、有有/无活性：无活性：有活性有活性可与可与O结合；无活性结合；无活性不与不与O结合；结合；533启动子启动子 操纵序列操纵序列 3个结构基因个结构基因调控区调控区 信息区信息区乳糖操纵子乳糖操纵子调节基因调节基因阻遏蛋白阻遏蛋白POIZ Y ACAP结合点结合点34v效应物效应物小分子信号物小分子信号物 诱导物诱导物与调节蛋白结合，与调节蛋白结合，抑制抑制其与操纵基因其与操纵基因的结合的结合促进促进转录进行；转录进行；辅阻遏物辅阻遏物与调节蛋白结合，与调节蛋白结合，促进促进其与操纵基其与操纵基因的结合因的结合抑制抑制转录进行。转录进行。35lac Z：编码编码-半乳糖苷酶；半乳糖苷酶；lac
18、Y：编码编码半乳糖苷透性酶；半乳糖苷透性酶；lac A：编码编码半乳糖苷转乙酰酶。半乳糖苷转乙酰酶。361)概念：概念：v 组成酶（固有酶）：组成酶（固有酶）：不依赖底物或底物结构类似物的存在而合成的酶不依赖底物或底物结构类似物的存在而合成的酶如：如：EMP途径的一些酶。途径的一些酶。v 诱导酶：诱导酶：依赖于底物或底物结构类似物的存在而合成的酶。依赖于底物或底物结构类似物的存在而合成的酶。如：乳糖酶。如：乳糖酶。372）现象：）现象：普遍存在于分解、合成代谢中。普遍存在于分解、合成代谢中。3）方式：）方式：v协同诱导：协同诱导：诱导剂加入后，微生物能同时或几乎诱导剂加入后，微生物能同时或几乎
19、同时诱导几种酶的合成。如：同时诱导几种酶的合成。如：E.coli 乳糖酶类的乳糖酶类的合成同时受乳糖诱导。合成同时受乳糖诱导。v顺序诱导：顺序诱导：后一酶的合成被前一反应物所诱导后一酶的合成被前一反应物所诱导。A a B b C c D384）E.coli乳糖操纵子学说乳糖操纵子学说Lac operon的阻遏与诱导的阻遏与诱导3339v无乳糖时负调节：无乳糖时负调节：细胞内产生的阻遏细胞内产生的阻遏物结合在操纵基因物结合在操纵基因上，上，转录不能进行；转录不能进行；v有乳糖时：有乳糖时：乳糖作为一种乳糖作为一种效应效应物物与阻遏物结合，与阻遏物结合，使其变构，不能与使其变构，不能与O结合，从而
20、转录结合，从而转录进行，合成乳糖酶，进行，合成乳糖酶，分解乳糖。分解乳糖。4041 某代谢途径的相关结构基因（某代谢途径的相关结构基因（S）集中定位于染）集中定位于染色体上某区段，受控于其上游的同一操纵基因色体上某区段，受控于其上游的同一操纵基因（O)。当染色体上调节基因的产物（阻遏蛋白）与当染色体上调节基因的产物（阻遏蛋白）与O基基因结合时，结构基因都不能表达；当阻遏蛋白与因结合时，结构基因都不能表达；当阻遏蛋白与诱导物结合后就不能与诱导物结合后就不能与O基因结合，于是转录可基因结合，于是转录可以进行。以进行。42v CAP(又称cAMP受体蛋白)与与cAMP结合后，可结合到乳糖结合后，可结
21、合到乳糖操纵子的操纵子的CAP位点，促进转录。位点，促进转录。CAP-cAMP的正性调节的正性调节存在葡萄糖时：存在葡萄糖时：腺苷酸环化酶腺苷酸环化酶 cAMPcAMP-CAP复合物复合物不能激活不能激活RNA聚合酶活性聚合酶活性结构基因不能表达结构基因不能表达没有葡萄糖时：没有葡萄糖时：cAMPcAMP-CAP复合物复合物与操纵子的与操纵子的CAP位点结合位点结合激活激活RNA聚合酶活性聚合酶活性结构基因转录表达结构基因转录表达4344CAP-cAMP复合物复合物X-射线结构射线结构 4245v有葡萄糖、缺乏乳糖有葡萄糖、缺乏乳糖刺激，阻遏蛋白封闭转录时，刺激，阻遏蛋白封闭转录时，CAP不能
22、发挥作用；不能发挥作用；v有葡萄糖、有乳糖有葡萄糖、有乳糖时时，没有，没有CAP，即使阻遏蛋白没有，即使阻遏蛋白没有封闭转录，基因也难以表达，只有封闭转录，基因也难以表达，只有CAP蛋白结合到蛋白结合到CAP位点，位点，RNA聚合酶才有活性。聚合酶才有活性。461）二次生长现象的机制：二次生长现象的机制：v分解葡萄糖的酶分解葡萄糖的酶组成酶组成酶（固有酶）；（固有酶）；v分解乳糖的酶分解乳糖的酶诱导酶诱导酶，受葡萄糖分解代谢产物，受葡萄糖分解代谢产物的调控。的调控。472）分解代谢物阻遏分解代谢物阻遏v葡萄糖的存在避免了葡萄糖的存在避免了lac操纵子及其它与碳氢物代操纵子及其它与碳氢物代谢相关
23、酶的操纵子诱导，这一现象称为分解代谢谢相关酶的操纵子诱导，这一现象称为分解代谢物阻遏。物阻遏。lac操纵子及几种其它操纵子的分解代谢物阻遏是操纵子及几种其它操纵子的分解代谢物阻遏是通过一个通过一个调节蛋白起作用的。调节蛋白起作用的。CAP与与cAMP的复合物结合在的复合物结合在CAP位点，决定位点，决定lac操纵子的转录，操纵子的转录，CAP是一个正调节子，是一个正调节子，lac阻遏物是一个负调节子。阻遏物是一个负调节子。483）意义：）意义：v保证微生物首先利用环境中容易利用的能源；保证微生物首先利用环境中容易利用的能源；v此机制保证微生物在任何允许环境中以最大速度此机制保证微生物在任何允许
24、环境中以最大速度繁殖。繁殖。49（1）终产物的阻遏：）终产物的阻遏：v终产物阻遏终产物阻遏(end product repression)：（反馈反馈阻遏阻遏)即在合成代谢中，终产物阻遏该途径所有即在合成代谢中，终产物阻遏该途径所有酶的合成，控制基因表达。酶的合成，控制基因表达。50色氨酸操纵子调节机制色氨酸操纵子调节机制5/3/3/5/启动子启动子 操纵序列操纵序列 衰减子衰减子 5个结构基因个结构基因R调节基因调节基因POE D C B A阻遏蛋白阻遏蛋白编码编码3种酶种酶合成色氨酸合成色氨酸51无色氨酸时：无色氨酸时：阻遏蛋白不能阻遏蛋白不能结合结合O序列序列操纵基因开放操纵基因开放合成
25、色氨酸合成色氨酸4652有色氨酸时：有色氨酸时：色氨酸（辅阻遏剂）色氨酸（辅阻遏剂）阻遏蛋白阻遏蛋白+色氨酸复合物色氨酸复合物与与O序列结合序列结合阻断基因开放阻断基因开放色氨酸不能合成色氨酸不能合成5354氨基苯甲酸盐(或酯)分支酸磷酸核糖-氨基苯甲酸盐(或酯)55阻遏机制只决定转录是否启动，阻遏机制只决定转录是否启动，转录速率受衰减子调节转录速率受衰减子调节56衰减子对色氨酸操纵子转录的影响衰减子对色氨酸操纵子转录的影响v Trp操纵子操纵子E基因前面有一前导序列：基因前面有一前导序列：1、2、3、4四个区段四个区段v 2、3或或3、4可形成碱基配对：可形成碱基配对：当当2与与3配对，终止
26、子区为单链。配对，终止子区为单链。3与与4碱基配对形成碱基配对形成转录终止结构转录终止结构衰减子；衰减子；v RNApol在衰减子处停留与否取决于核糖体的位置，若在衰减子处停留与否取决于核糖体的位置，若3，4区区配对，形成终止发夹，配对，形成终止发夹，RNApol不能通过。不能通过。57v衰减作用：衰减作用：在结构基因上游的位点，通过终止或在结构基因上游的位点，通过终止或减弱转录来调控操纵子的作用。减弱转录来调控操纵子的作用。衰减子：衰减子：在在Trp启动子和结构基因之间存在的一启动子和结构基因之间存在的一个内在终止子，为结构基因的转录制造障碍。其个内在终止子，为结构基因的转录制造障碍。其作用
27、与作用与Trp水平有关：水平有关：有足够有足够Trp：发生终止；：发生终止；缺乏缺乏Trp：RNApol继续转录结构基因。继续转录结构基因。衰减的转录调节是普遍现象衰减的转录调节是普遍现象58trp operon衰减子模型衰减子模型 3，4区配对区配对形成终止的形成终止的发夹结构发夹结构2，3区配对，区配对，终止子为单链终止子为单链59色氨酸浓度高时：色氨酸浓度高时：核糖体通过序列核糖体通过序列1封闭序列封闭序列2序列序列3和序列和序列4形成衰减子形成衰减子RNA聚合酶脱落聚合酶脱落转录终止转录终止602.真核生物基因表达的调节真核生物基因表达的调节顺式作用元件：顺式作用元件：可影响自身基因表
28、达活性的可影响自身基因表达活性的DNA序列，可分为启动子、增强子和抑制子等序列，可分为启动子、增强子和抑制子等。增强子增强子(enhancer)：一段位于启动子附近并能活一段位于启动子附近并能活化启动子的序列。化启动子的序列。反式作用因子：调控转录活性的蛋白质。反式作用因子：调控转录活性的蛋白质。如：如：转录因子（转录因子（transcription factor,TF)：转录启始转录启始过程必需的蛋白质。过程必需的蛋白质。61v启动子：启动子：RNA聚合酶特异性识别和结合的聚合酶特异性识别和结合的DNA序序列。启动子是基因（列。启动子是基因（gene）的一个组成部分，控）的一个组成部分，控制
29、基因表达（转录）的起始时间和表达的程度。制基因表达（转录）的起始时间和表达的程度。62v增强子增强子(enhancer)指增加同它连锁的基因转录频指增加同它连锁的基因转录频率的率的DNA序列。增强子是通过启动子来增加转录序列。增强子是通过启动子来增加转录的。的。63v与启动子的相对位置无关：与启动子的相对位置无关：可在启动子上游或下可在启动子上游或下游，并相距几千个游，并相距几千个bp，仍对同一，仍对同一DNA上的启动子上的启动子发挥作用，若有几个启动子，则对最近的发挥作发挥作用，若有几个启动子，则对最近的发挥作用。用。v无方向性。无方向性。由此可区别增强子与启动子。由此可区别增强子与启动子。
30、64螺旋螺旋-转角转角-螺旋螺旋(Helix-turn-helix motif)锌指结构锌指结构(Zinc finger)亮氨酸拉链亮氨酸拉链(Leucine zipper)螺旋螺旋-环环-螺旋螺旋(Helix-loop-helix)651）螺旋转角螺旋）螺旋转角螺旋HTH（helix-turn-helix)motifv其中一个其中一个螺旋为识螺旋为识别螺旋，与别螺旋，与DNA结合结合时位于大沟内；时位于大沟内；v另一个螺旋中的另一个螺旋中的aa与与DNA磷酸戊糖骨架非磷酸戊糖骨架非特异结合。特异结合。662）锌指结构）锌指结构（Zinc Finger Motif）v一种特殊的蛋白质基一种特殊
31、的蛋白质基序。与某些序。与某些DNA结合结合蛋白质识别蛋白质识别DNA有关，有关，其特征是其特征是1个个Zn原子与原子与4个个Cys或与或与2个个His和和2个个Cys残基配位结合，残基配位结合，Zn的作用使蛋白质分的作用使蛋白质分子形成指形构象的骨子形成指形构象的骨架与架与DNA结合结合，有固，有固定作用。定作用。67Zinc finger的的X-射线结构射线结构683）亮氨酸拉链（）亮氨酸拉链（Leu Zipper）v蛋白质肽链上周期性出现蛋白质肽链上周期性出现Leu残基，残基，Leu精确出现精确出现在第在第7个个aa位置，在位置，在DNA结合蛋白质结合蛋白质螺旋一侧螺旋一侧每两圈（每两圈
32、（7个个aa)出现一个出现一个Leu；v这些这些Leu排成一列，两个相互作用的排成一列，两个相互作用的螺旋之间螺旋之间的的Leu交叉相插，在疏水作用下形成稳定的非共交叉相插，在疏水作用下形成稳定的非共价结合拉链结构价结合拉链结构，对形成蛋白质二聚体十分重要。，对形成蛋白质二聚体十分重要。69Leucine zipper motif704）螺旋）螺旋-突环突环-螺旋螺旋(helix-loop-helix)vHLH含含2个两性的个两性的螺旋，因突环的柔性而回折，螺旋，因突环的柔性而回折，两个螺旋以疏水作用而结合。两个螺旋以疏水作用而结合。vbHLH：借：借N端碱性端碱性aa形成的螺旋与形成的螺旋与
33、DNA结合结合，以二聚体与以二聚体与DNA作用。作用。71HLH与与DNA复合物的复合物的X-射线结构射线结构72（3）通过转录因子与增强子和启动子结合调控转录的模型）通过转录因子与增强子和启动子结合调控转录的模型vDNA成环使得与远处增强子结合的激活蛋白质与成环使得与远处增强子结合的激活蛋白质与TFII D、其它其它TFII组分及组分及RNA pol II相互作用。相互作用。73（三）细胞结构对代谢途径的分隔控制（三）细胞结构对代谢途径的分隔控制v细胞结构和酶的空细胞结构和酶的空间分布间分布v膜结构对代谢的调膜结构对代谢的调节和控制节和控制74有氧氧化有氧氧化氧化氧化合成合成合成合成合成合成
34、合成合成降解降解75主要代谢途径酶系在细胞内的分布：主要代谢途径酶系在细胞内的分布：v胞质：胞质：糖酵解，糖原合成，磷酸成糖途糖酵解，糖原合成，磷酸成糖途 径，脂肪酸合成，部分蛋白质合成。径，脂肪酸合成，部分蛋白质合成。v线粒体：线粒体：脂肪酸脂肪酸氧化，三羧酸循环，呼吸氧化，三羧酸循环，呼吸 链，氧化磷酸化。链，氧化磷酸化。v细胞核：细胞核：核酸的合成、修饰。核酸的合成、修饰。v内质网：内质网：蛋白质合成，磷脂合成。蛋白质合成，磷脂合成。v胞质和线粒体：胞质和线粒体：糖异生，胆固醇合成糖异生，胆固醇合成v溶酶体：溶酶体：多种水解酶多种水解酶 76功能：功能：浓缩效应，防止干扰，便于调节。浓缩
35、效应，防止干扰，便于调节。多酶体系在细胞中区域化多酶体系在细胞中区域化，为酶水平的调节创造，为酶水平的调节创造了有利条件，了有利条件，使某些调节因素可以专一地影响细使某些调节因素可以专一地影响细胞内某一部分的酶活性胞内某一部分的酶活性，而不致影响其它部位酶，而不致影响其它部位酶的活性。的活性。酶定位的区域化，酶定位的区域化，使它与底物和辅助在细胞器内使它与底物和辅助在细胞器内一起相对浓缩一起相对浓缩，利于在细胞局部范围内快速进行，利于在细胞局部范围内快速进行各个代谢反应。各个代谢反应。77二、激素对代谢的调节二、激素对代谢的调节 激素通过血液到达其激素通过血液到达其专一作用的组织和细专一作用的
36、组织和细胞，称为靶组织、靶胞，称为靶组织、靶细胞，与其特异的受细胞，与其特异的受体结合，引起细胞内体结合，引起细胞内代谢的改变，于是引代谢的改变，于是引起生理效应。起生理效应。细胞分泌信息物质细胞分泌信息物质（生长因子、细胞因子、神经递质、（生长因子、细胞因子、神经递质、激素激素）与靶细胞上特异受体结合与靶细胞上特异受体结合细胞内信号转换细胞内信号转换表现效应表现效应信信息息传传递递78v根据激素受体的定位：根据激素受体的定位：作用于膜受体的激素作用于膜受体的激素（蛋白质、多肽、儿茶酚胺）（蛋白质、多肽、儿茶酚胺）作用于细胞内受体的激素作用于细胞内受体的激素（类固醇激素、甲状腺素）（类固醇激素
37、、甲状腺素）激素激素亲水亲水疏水疏水79（一）细胞膜受体激素的调节作用（一）细胞膜受体激素的调节作用cAMP-蛋白激酶途径蛋白激酶途径Ca2+-依赖性蛋白激酶途径依赖性蛋白激酶途径酪氨酸蛋白激酶途径酪氨酸蛋白激酶途径801.cAMP-蛋白激酶途径蛋白激酶途径主要环节：主要环节：激素激素 膜受体膜受体 G蛋白蛋白 AC cAMPPKA关键酶或功能蛋白质磷酸化关键酶或功能蛋白质磷酸化生物效应生物效应第二信使第二信使81激素激素受体受体G-蛋白蛋白ACcAMP（第二（第二信使信使）（第一信使）（第一信使）82第二信使第二信使v第二信使：第二信使：信息分子与质膜上的受体结合，经化学转换，激信息分子与质
38、膜上的受体结合，经化学转换，激活细胞质膜上的效应器，活细胞质膜上的效应器，产生细胞内信号物质产生细胞内信号物质，即第二信使。即第二信使。v常见的第二信使：常见的第二信使：cAMP、cGMP、IP3、DG、Ca2+v不同的第二信使产生不同的生物效应不同的第二信使产生不同的生物效应83第二信使第二信使cAMPcAMP激活激活蛋白激酶蛋白激酶A(PKA)A(PKA)的机制的机制84 由蛋白激酶由蛋白激酶A激活酶的级联放大系统分解肌糖原激活酶的级联放大系统分解肌糖原85如如胰岛胰岛素对糖素对糖原降解原降解的激活的激活；生长素生长素抑制糖抑制糖原分解原分解等等等等。862.Ca2+-依赖性蛋白激酶途径依
39、赖性蛋白激酶途径激素激素受体受体GpPIP2DAGPKC 酶（蛋白）磷酸化酶（蛋白）磷酸化生物效应生物效应IP3钙库释放钙库释放Ca2+Ca2+-CaM磷脂酶磷脂酶C第二信使第二信使87883.酪氨酸蛋白激酶途径酪氨酸蛋白激酶途径细胞因子细胞因子生长因子生长因子受体（酪氨酸蛋白激酶）受体（酪氨酸蛋白激酶）酪氨酸蛋白激酶酪氨酸蛋白激酶自磷酸化激活自磷酸化激活蛋白质磷酸化蛋白质磷酸化产生效应产生效应8990（二）细胞内受体激素的调节作用（二）细胞内受体激素的调节作用 激素激素 穿过靶细胞质膜穿过靶细胞质膜 激素受体复合物激素受体复合物与与DNADNA特定区域结合特定区域结合 调节基因表达调节基因表达9192激素激素激素受体复合物激素受体复合物mRNA蛋白质合成蛋白质合成代谢应答代谢应答胞浆胞浆细胞核细胞核+质膜质膜激素通过胞内受体对代谢的调节作用激素通过胞内受体对代谢的调节作用93三、神经系统的调节三、神经系统的调节v通过神经通过神经-体液途径控制内分泌腺调节机体代谢过程体液途径控制内分泌腺调节机体代谢过程下丘脑下丘脑腺垂体腺垂体靶内靶内分泌腺分泌腺长反馈（长反馈（-）（-）（+）（+）短反馈（短反馈（-）超短反馈（超短反馈（-）
