1、編輯ppt細胞代謝細胞代謝 與與 基因表達調控基因表達調控編輯ppt糖分解代謝糖分解代謝 糖酵解：葡萄糖糖酵解：葡萄糖 丙酮酸丙酮酸 6384 己糖進入糖酵解：果糖己糖進入糖酵解：果糖 6-磷酸磷酸果糖果糖 8589 半乳糖半乳糖 1-磷酸磷酸半乳糖半乳糖 1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 甘露糖甘露糖 6-磷酸磷酸甘露糖甘露糖 6-磷酸磷酸果糖果糖 丙酮酸氧化脫羧：丙酮酸丙酮酸氧化脫羧：丙酮酸乙酰乙酰COA 9296 檸檬酸循環：乙酰檸檬酸循環：乙酰COA CO2 95112 氧化磷酸化：合成氧化磷酸化：合成ATP 114146 磷酸戊糖途徑：磷酸戊糖途徑：6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖核糖核糖-5-磷酸

2、磷酸+NADPH 147153 糖原分解：糖原糖原分解：糖原1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖血糖血糖 176182編輯ppt糖合成代謝糖合成代謝 糖異生：糖酵解中間物、產物及糖異生：糖酵解中間物、產物及TCA中間物中間物葡萄糖葡萄糖 154158 葡萄糖葡萄糖-乳酸循環：乳酸循環：葡萄糖葡萄糖 丙酮酸丙酮酸乳酸乳酸葡萄糖葡萄糖 158 糖原合成：糖原合成：6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖糖原糖原 183187 光合作用：光合作用： CO2+H2O 葡萄糖葡萄糖+O2 197229編輯ppt脂肪的分解代謝脂肪的分解代謝 脂肪酸脂肪酸-氧化：脂肪酸氧化：脂肪酸乙酰乙酰COA 234239

3、 酮體氧化：乙酰乙酸、酮體氧化：乙酰乙酸、-羥丁酸羥丁酸乙酰乙酰COA CO2 245脂類合成代謝脂類合成代謝 脂肪酸合成：脂肪酸合成：乙酰乙酰COA 脂肪酸脂肪酸 257267 三脂酰甘油合成：三脂酰甘油合成：乙酰乙酰COA 脂肪酸脂肪酸 三脂酰甘油三脂酰甘油 267268 形成酮體：形成酮體：乙酰乙酰COA 乙酰乙酸、乙酰乙酸、-羥丁酸羥丁酸 244245 膽固醇及膽固醇酯合成：膽固醇及膽固醇酯合成：乙酰乙酰COA 膽固醇膽固醇膽固醇酯膽固醇酯 284 磷脂合成：脂肪酸磷脂合成：脂肪酸磷脂磷脂 268278編輯ppt氨基酸核苷酸代謝氨基酸核苷酸代謝 氨基酸分解：氨基酸氨基酸分解：氨基酸乙酰

4、乙酰COA，TCA中間物中間物 303329 氨基酸合成氨基酸合成 尿素循環：氨尿素循環：氨尿素尿素 340362 葡萄糖葡萄糖-丙氨酸循環：丙氨酸丙氨酸循環：丙氨酸葡萄糖葡萄糖 310核苷酸代謝核苷酸代謝 核苷酸分解：嘌呤核苷酸分解：嘌呤尿酸；尿酸； 387391 嘧啶嘧啶氨、氨、CO2、- 丙氨酸、丙氨酸、-氨基異丁酸氨基異丁酸 核苷酸合成：核苷酸合成：氨基酸氨基酸嘌呤、嘧啶嘌呤、嘧啶 391403DNA復制、修復：復制、修復： 406 RNA合成及加工：合成及加工： 455蛋白質合成及修飾：蛋白質合成及修飾： 517編輯pptPEP丙酮酸丙酮酸生酮氨基酸生酮氨基酸 -酮戊二酸酮戊二酸核糖

5、核糖-5-磷酸磷酸 甘氨酸甘氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酰氨谷氨酰氨丙氨酸丙氨酸 甘氨酸甘氨酸絲氨酰絲氨酰蘇氨酸蘇氨酸半胱氨酸半胱氨酸 氨基酸氨基酸6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖磷酸二羥丙酮磷酸二羥丙酮乙酰乙酰CoA甘油甘油脂肪酸脂肪酸膽固醇膽固醇亮氨酸亮氨酸賴氨酸賴氨酸酪酰氨酪酰氨色氨酸色氨酸笨丙氨酸笨丙氨酸異亮氨酸異亮氨酸亮氨酸亮氨酸色氨酸色氨酸乙酰乙酰乙酰乙酰CoA脂肪脂肪核苷酸核苷酸天冬氨酸天冬氨酸天冬酰氨天冬酰氨天冬氨酸天冬氨酸苯丙酰氨苯丙酰氨酪氨酸酪氨酸異亮氨酸異亮氨酸甲硫酰氨甲硫酰氨蘇氨酸蘇氨酸纈氨酸纈氨酸琥珀酰琥珀酰CoA蘋果酸蘋果酸草酰乙酸草酰乙酸檸檬酸檸檬酸異檸檬酸異檸檬酸乙醛酸乙醛

6、酸蛋白質蛋白質淀粉、糖原淀粉、糖原核酸核酸生糖氨基酸生糖氨基酸谷氨酰氨谷氨酰氨組氨酸組氨酸脯氨酸脯氨酸精氨酸精氨酸谷氨酸谷氨酸延胡索酸延胡索酸琥珀酸琥珀酸丙二單酰丙二單酰CoA1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖一、一、細細胞胞代代謝謝的的調調節節網網絡絡編輯ppt糖糖乙酰乙酰CoA，NADPH脂肪酸脂肪酸磷酸二羥丙酮磷酸二羥丙酮-磷酸甘油磷酸甘油脂肪脂肪有有氧氧化氧氧化酵解酵解從頭合成從頭合成脂肪脂肪甘油甘油磷酸二羥丙酮磷酸二羥丙酮糖代謝糖代謝脂肪酸脂肪酸乙酰乙酰CoA琥珀酸琥珀酸糖糖 (植物植物)乙醛酸循環乙醛酸循環 -氧化氧化糖異生糖異生TCA一、細胞代謝的調節網絡一、細胞代謝的調節網絡編輯ppt脂

7、肪代謝和糖代謝的關系脂肪代謝和糖代謝的關系延胡索酸延胡索酸琥珀酸琥珀酸蘋果酸蘋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環循環乙醛酸乙醛酸循環循環甘油甘油乙酰乙酰 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羥丙酮磷酸二羥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葡萄糖葡萄糖編輯ppt糖代謝與蛋白質代謝的相互聯系糖代謝與蛋白質代謝的相互聯系糖糖 -酮酸酮酸 氨基酸氨基酸 蛋白質蛋白質 NH3蛋白質蛋白質 氨基酸氨基酸 -酮酸酮酸 糖糖（生糖氨基酸）（生糖氨基酸）編輯ppt脂類代謝與蛋白

8、質代謝的相互聯系脂類代謝與蛋白質代謝的相互聯系脂肪脂肪甘油甘油磷酸二羥丙酮磷酸二羥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質蛋白質蛋白質蛋白質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）編輯ppt核酸是細胞內重要的遺傳物質，控制著蛋白質的合成，影響核酸是細胞內重要的遺傳物質，控制著蛋白質的合成，影響細胞的成分和代謝類型；細胞的成分和代謝類型；核酸生物合成需要糖和蛋白質的代謝中間產物參加，而且需核酸生物合成需要糖和蛋白質的代謝中間產物參加，而且需要酶和多種蛋白因子；要酶和多種蛋白因子；各類物質代謝都離不開具高能磷酸鍵的各種核苷酸

9、，如各類物質代謝都離不開具高能磷酸鍵的各種核苷酸，如ATP是能量的是能量的“通貨通貨”，UTP參與多糖的合成，參與多糖的合成，CTP參與磷脂合參與磷脂合成，成，GTP參與蛋白質合成與糖異生作用；參與蛋白質合成與糖異生作用；核苷酸的一些衍生物具重要生理功能（如核苷酸的一些衍生物具重要生理功能（如CoA，NAD+，NADP+，cAMP，cGMP）。）。編輯ppt分解代謝和合成分解代謝和合成代謝的單向性代謝的單向性 糖原（或淀粉）糖原（或淀粉）1-1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-6-磷酸果糖磷酸果糖1,6-1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛磷酸二羥丙酮磷酸二羥丙酮2 2 磷酸烯醇丙

10、酮酸磷酸烯醇丙酮酸2 2 丙酮酸丙酮酸葡萄糖葡萄糖己糖激酶己糖激酶果糖激酶果糖激酶二磷酸果糖磷酸酯酶二磷酸果糖磷酸酯酶丙酮酸激酶丙酮酸激酶丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶6-6-磷酸葡萄糖磷酸酯酶磷酸葡萄糖磷酸酯酶6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖2 2 草酰乙酸草酰乙酸PEPPEP羧激酶羧激酶編輯pptATP 和和 NADPH編輯ppt細胞能量狀態指標細胞能量狀態指標能荷能荷= ATP+0.5ADPATP+ADP+AMPATPATP ADPATP系統質量作用比系統質量作用比=編輯ppt由由ATP攜帶能量傳遞給細胞的需能過程攜帶能量傳遞給細胞的需能過程ATPADP+Pi太陽能太陽能化學能化學能生物合成生物合

11、成細胞運動細胞運動膜運輸膜運輸編輯ppt肌肉使用肌肉使用 ATP 做功做功編輯ppt肌肉使用肌肉使用 ATP 做功做功編輯ppt腦利用腦利用 ATP 產生神經沖動產生神經沖動編輯ppt通過通過NADPH循環將還原力由分解代謝轉移循環將還原力由分解代謝轉移給生物合成反應給生物合成反應NADPH+H+NADP+分解代謝分解代謝還原性有機物還原性有機物還原性生物合成反應還原性生物合成反應氧化物氧化物還原性生物還原性生物合成產物合成產物氧化前體氧化前體編輯ppt 代謝的基本要略代謝的基本要略代謝的基本要略在于形成代謝的基本要略在于形成ATP、還原力和構造、還原力和構造單元單元以用于生物合成各類生物分子

12、，進而裝配以用于生物合成各類生物分子，進而裝配成生物不同層次的結構。生物合成和生物形態成生物不同層次的結構。生物合成和生物形態建成是一個耗能和增加有序結構的過程，需要建成是一個耗能和增加有序結構的過程，需要由由物質流、能量流和信息流物質流、能量流和信息流來支持。來支持。編輯ppt代謝調節的四級水平：代謝調節的四級水平： 酶水平調節酶水平調節 細胞水平調節細胞水平調節 激素水平調節激素水平調節 神經水平調節神經水平調節多細胞整體水平調節多細胞整體水平調節 生命有限的空間內，同時有復雜的代謝途徑在運生命有限的空間內，同時有復雜的代謝途徑在運轉，因此必須有靈巧而嚴密的調節機制，才能使代謝轉，因此必須

13、有靈巧而嚴密的調節機制，才能使代謝適應外界環境的變化與生物自身生長發育的需要。適應外界環境的變化與生物自身生長發育的需要。 漫長的生物進化歷程中，機體的結構、代謝和生漫長的生物進化歷程中，機體的結構、代謝和生理功能越來越復雜，代謝調節機制也隨之變為復雜。理功能越來越復雜，代謝調節機制也隨之變為復雜。編輯ppt酶活性的前饋和反饋調節酶活性的前饋和反饋調節 前饋（前饋（feedforward ）和反饋（）和反饋（feedback ）是來自電子工程）是來自電子工程學的術語，前者的意思是學的術語，前者的意思是“輸入對輸出的影響輸入對輸出的影響”，后者的意思是，后者的意思是“輸出對輸入的影響輸出對輸入的

14、影響”，這里分別借用來說明底物和代謝產物對，這里分別借用來說明底物和代謝產物對代謝過程的調節作用。這種調節可能是正調控，也可能是負調控，代謝過程的調節作用。這種調節可能是正調控，也可能是負調控，其調節機理是通過酶的變構效應來實現。其調節機理是通過酶的變構效應來實現。S0SnS2S1E0E1En-1或或+或或+反饋反饋前饋前饋編輯ppt反饋調節中酶活性調節的機制反饋調節中酶活性調節的機制代謝物代謝物別別構構中中心心活活性性中中心心編輯ppt6-磷酸葡萄糖對糖原合成的前饋激活作用磷酸葡萄糖對糖原合成的前饋激活作用GUDPG6-P-G+1-P-G糖原糖原糖原糖原 合成酶合成酶ATP ADP UTP

15、UDPG 編輯ppt葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸羧羧化化酶酶乙酰乙酰CoA磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸1，6-二磷酸果糖二磷酸果糖草酰乙酸草酰乙酸 -酮戊二酸酮戊二酸擰檬酸擰檬酸天冬氨酸天冬氨酸氨基酸氨基酸蛋白質蛋白質嘧啶核苷酸嘧啶核苷酸核酸核酸 氨甲酰氨甲酰天冬氨酸天冬氨酸+PEP羧化反應羧化反應的調節控制的調節控制編輯ppt反硝化作用反硝化作用氧化亞氮氧化亞氮氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸分支酸分支酸脫氧庚酮糖酸脫氧庚酮糖酸-7-磷酸磷酸天冬氨酸天冬氨酸天冬氨酰磷酸天冬氨酰磷酸赤蘚糖赤蘚糖-4-磷酸磷酸脫氫奎尼酸脫氫奎尼酸莽草酸莽草酸谷氨酸谷氨酸PEP 預苯酸預苯酸TryPheTrpIleTrpHi

16、sCTPAMPGlnLysMetThr酮丁酸酮丁酸GlyAla谷氨酰胺合酶谷氨酰胺合酶天冬氨酰半醛天冬氨酰半醛高絲氨酸高絲氨酸氨基苯甲酸氨基苯甲酸氨基酸合成的反饋調控氨基酸合成的反饋調控編輯ppt糖酵解與糖酵解與TCA循環途徑的調節循環途徑的調節丙酮酸丙酮酸細胞液細胞液檸檬酸檸檬酸乙酰乙酰CoA檸檬酸檸檬酸草酰乙酸草酰乙酸 -酮戊二酸酮戊二酸乙酰乙酰CoA丙酮酸丙酮酸 線粒體線粒體 G-6-P F-6-P F-1.6-2P 磷酸果磷酸果糖激酶糖激酶 PEPADP+Pi ATPADP+Pi ATP NADH O2ATP ADP+PiAMP + ATP 2ADP PiPi PEP 羧激酶羧激酶+-

17、+- 丙酮酸丙酮酸脫氫酶脫氫酶 檸檬酸檸檬酸合成酶合成酶 -酮戊二酸酮戊二酸 脫氫酶脫氫酶編輯ppt 酶分子中的某些基團，在其它酶的催化下，可以共價結合或酶分子中的某些基團，在其它酶的催化下，可以共價結合或脫去，引起酶分子構象的改變，使其活性得到調節，這種方式脫去，引起酶分子構象的改變，使其活性得到調節，這種方式稱為稱為酶的共價修飾（酶的共價修飾（Covalent moldification ）。）。 目前已知有六種修飾方式：目前已知有六種修飾方式：磷酸化磷酸化/去磷酸化，乙酰化去磷酸化，乙酰化/去乙去乙酰化，腺苷酰化酰化，腺苷酰化/去腺苷酰化，尿苷酰化去腺苷酰化，尿苷酰化/去尿苷酰化，甲基化

18、去尿苷酰化，甲基化/去甲基化，氧化（去甲基化，氧化（S-S）/還原還原(2SH)。激酶激酶ATPADP磷酸化酶磷酸化酶 b（無活性）（無活性）磷酸化酶磷酸化酶a P（有活性）（有活性）磷酸酯酶磷酸酯酶-OHH2OP例：糖原磷酸化酶的共價修飾例：糖原磷酸化酶的共價修飾酶的共價修飾酶的共價修飾編輯ppt磷酸化酶的共價修飾磷酸化酶的共價修飾編輯ppt糖原合成酶和糖原磷酸化酶的調控糖原合成酶和糖原磷酸化酶的調控 糖原的分解和合成都是根據肌體的需要由一系列的調控機制進糖原的分解和合成都是根據肌體的需要由一系列的調控機制進行調控，其限速酶分別為行調控，其限速酶分別為糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶和和糖原合成酶糖

19、原合成酶。它們的活。它們的活性是受磷酸化或去磷酸化的共價修飾的調節及變構效應的調節。性是受磷酸化或去磷酸化的共價修飾的調節及變構效應的調節。二種酶磷酸化及去磷酸化的方式相似，但其效果相反。二種酶磷酸化及去磷酸化的方式相似，但其效果相反。糖原合成酶糖原合成酶 a (無無活性活性)糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶 b (有有活性活性)OHOHATPADPH2OPi糖原合成酶糖原合成酶 b ( 無活性無活性)糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶 a ( 有活性有活性)PP編輯ppt常見的共價修飾機制常見的共價修飾機制 編輯ppt酶的共價修飾酶的共價修飾編輯ppt酶的共價修飾與級聯放大酶的共價修飾與級聯放大編輯ppt級聯

20、系統調級聯系統調控示意圖控示意圖意義：由于酶的共價意義：由于酶的共價修飾反應是酶促反應，修飾反應是酶促反應，只要有少量信號分子只要有少量信號分子（如激素）存在，即（如激素）存在，即可通過加速這種酶促可通過加速這種酶促反應，而使大量的另反應，而使大量的另一種酶發生化學修飾，一種酶發生化學修飾，從而獲得放大效應。從而獲得放大效應。這種調節方式快速、這種調節方式快速、效率極高。效率極高。腎上腺素或腎上腺素或胰高血糖素胰高血糖素1、腺苷酸環化腺苷酸環化酶（無活性）酶（無活性）腺苷酸環化酶（活性）腺苷酸環化酶（活性）2、ATPcAMPR、cAMP3、蛋白激酶蛋白激酶（無活性）（無活性）蛋白激酶（活性）蛋

21、白激酶（活性）4、磷酸化酶激酶、磷酸化酶激酶（無活性）（無活性）磷酸化酶激酶（活性）磷酸化酶激酶（活性）5、磷酸化酶、磷酸化酶 b（無活性）（無活性）磷酸化酶磷酸化酶 a（活性）（活性）6、糖原、糖原6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖葡萄糖葡萄糖血液血液腎上腺素或腎上腺素或胰高血糖素胰高血糖素132 102 104 106 108葡萄糖葡萄糖ATP ADPATP ADP456編輯ppt酶原與酶原激活酶原與酶原激活編輯ppt編輯ppt酶的功能：催化劑；調控代謝速度、酶的功能：催化劑；調控代謝速度、方向和途徑方向和途徑調控方式：調節酶活性；酶含量調控方式：調節酶活性；酶含量編輯ppt

22、酶活性的別構調節酶活性的別構調節編輯ppt別構調節別構調節編輯ppt別構調節別構調節編輯ppt別構調節別構調節編輯ppt線粒體線粒體:丙酮酸氧丙酮酸氧化化;三羧酸循環三羧酸循環; -氧化氧化;呼吸鏈電子呼吸鏈電子傳遞傳遞;氧化磷酸化氧化磷酸化細胞質細胞質:酵解酵解;磷戊糖途徑磷戊糖途徑;糖原合成糖原合成;脂脂肪酸合成肪酸合成;細胞核細胞核:核酸核酸合成合成內質網內質網:蛋白蛋白質合成質合成;磷脂磷脂合成合成細胞結構對細胞結構對代謝途徑的代謝途徑的分割控制分割控制編輯ppt酶的區域化分布酶的區域化分布編輯ppt膜結構對代謝的調節膜結構對代謝的調節編輯ppt新陳代謝的組織分工新陳代謝的組織分工編輯

23、ppt肝臟中的糖代謝肝臟中的糖代謝編輯ppt脂肪的貯存與動員脂肪的貯存與動員編輯ppt肝臟中的脂肪酸代謝肝臟中的脂肪酸代謝編輯ppt肝臟中的氨基酸代謝肝臟中的氨基酸代謝編輯ppt氧、代謝物、激素血液中的運輸氧、代謝物、激素血液中的運輸編輯ppt血糖濃度的調節血糖濃度的調節編輯ppt饑餓狀態時的能量調節饑餓狀態時的能量調節編輯ppt饑餓狀態時的能量調節饑餓狀態時的能量調節編輯ppt饑餓狀態時的能量調節饑餓狀態時的能量調節編輯ppt甾醇類激素作用原理示意圖甾醇類激素作用原理示意圖編輯ppt肽類激素通過肽類激素通過cAMP-蛋白激酶調節代謝示意圖蛋白激酶調節代謝示意圖 ATP cAMP+PPi內在蛋

24、白質的磷酸化作用內在蛋白質的磷酸化作用改變細胞的生理過程改變細胞的生理過程細胞膜細胞膜細胞膜細胞膜cR蛋白激酶（無活性）蛋白激酶（無活性）c+RcAMP蛋白激酶（有活性）蛋白激酶（有活性）受體受體環化酶環化酶激素激素G蛋白蛋白編輯ppt物質代謝的激素調節物質代謝的激素調節編輯ppt物質代謝的激素調節物質代謝的激素調節編輯ppt調節代謝的信息分子調節代謝的信息分子編輯ppt信號受體的種類信號受體的種類編輯ppt物質代謝的激素調節物質代謝的激素調節編輯ppt蛋白質的定位和壽命蛋白質的定位和壽命編輯ppt1、原核和真核基因組、原核和真核基因組2、原核生物酶合成調節的遺傳機制、原核生物酶合成調節的遺傳

25、機制3、真核生物基因表達的調控、真核生物基因表達的調控編輯ppt基因基因(gene)概念的發展概念的發展1866年年 Mender建立遺傳兩大定律，提出遺傳因子的概念建立遺傳兩大定律，提出遺傳因子的概念1903年年 Sutton & Boveri 提出遺傳因子位于染色體上提出遺傳因子位于染色體上1909年年 Johansen 提出基因概念，取代遺傳因子提出基因概念，取代遺傳因子1910年年 Morgen 建立基因假說，確認基因是確定性狀的功能單位建立基因假說，確認基因是確定性狀的功能單位1941年年 Beadle 提出一個基因一個酶學說提出一個基因一個酶學說1944年年 Avery 首

26、次用實驗證實首次用實驗證實DNA是遺傳信息的載體是遺傳信息的載體1953年年 Watson & Crick 確定確定DNA雙螺旋結構，進一步確定了基雙螺旋結構，進一步確定了基 因的本質因的本質1957年年 Benzer 提出順反子提出順反子(cistron)學說，認為基因是分子的一學說，認為基因是分子的一 段序列，負責遺傳信息的傳遞段序列，負責遺傳信息的傳遞70年代年代 發現基因包括有遺傳效應的外顯子發現基因包括有遺傳效應的外顯子(intron)和無效應的內和無效應的內 含子含子(extron)編輯ppt原核生物基因組的特點原核生物基因組的特點1、基因組小，單復制子，、基因組小，單復制

27、子，DNA分子上大部分是編碼蛋白質的基因，因此多數為分子上大部分是編碼蛋白質的基因，因此多數為單拷貝或僅有少量重復；單拷貝或僅有少量重復；2、功能相同的基因常串聯在一起，轉錄在同一個、功能相同的基因常串聯在一起，轉錄在同一個mRNA 中（多順反子）；中（多順反子）；3、有基因重疊，以此增加信息容量。、有基因重疊，以此增加信息容量。真核生物基因組的特點真核生物基因組的特點1、基因組大，有多個復制子；、基因組大，有多個復制子；mRNA 為單順反子；為單順反子；2、有大量重復序列，根據重復次數可分為：、有大量重復序列，根據重復次數可分為： 單拷貝序列，主要編碼蛋白質，數量多，但含量少單拷貝序列，主要

28、編碼蛋白質，數量多，但含量少 中度重復序列，可重復幾十到幾千次，編碼中度重復序列，可重復幾十到幾千次，編碼tRNA、rRNA和表達量大的蛋白質和表達量大的蛋白質 高度重復序列，可重復幾百萬次，不編碼，有高度變異性，可作指紋圖譜分析高度重復序列，可重復幾百萬次，不編碼，有高度變異性，可作指紋圖譜分析3、有斷裂基因，即基因中有外顯子區和內含子區，轉錄后經剪切去掉內含子后、有斷裂基因，即基因中有外顯子區和內含子區，轉錄后經剪切去掉內含子后 才成為可翻譯的才成為可翻譯的mRNA模板或功能模板或功能rRNA。4、DNA上有多數不編碼序列，在基因表達調控中起重要作用。上有多數不編碼序列，在基因表達調控中起

29、重要作用。編輯ppt原核生物的基因表達調控原核生物的基因表達調控編輯ppt 操縱子操縱子原核基因表達的協同單位原核基因表達的協同單位操縱子操縱子結構基因（編碼蛋白質，結構基因（編碼蛋白質，S）控制部位控制部位操縱基因（操縱基因（operator, O）啟動子（啟動子（premotor, P） 酶誘導和阻遏的操縱子模型酶誘導和阻遏的操縱子模型 合成途徑操縱子的衰減作用合成途徑操縱子的衰減作用原核生物酶合成調節的遺傳機制原核生物酶合成調節的遺傳機制操縱子學說操縱子學說編輯ppt1961年，法國科學家莫諾（年，法國科學家莫諾（JLMonod，1910-1976）與雅可布）與雅可布（FJacob）發表

30、）發表“蛋白質合成中的遺傳調節機制蛋白質合成中的遺傳調節機制”一文，提出一文，提出操縱子學說，開創了基因調控的研究。操縱子學說，開創了基因調控的研究。1965年，莫諾與雅可布榮獲諾貝爾生理學與醫學獎。年，莫諾與雅可布榮獲諾貝爾生理學與醫學獎。60年代中期，在操縱子中還發現了另一個開關基因，稱為年代中期，在操縱子中還發現了另一個開關基因，稱為啟動啟動基因（基因（promoter）。）。 啟動基因位于操縱基因之前，二啟動基因位于操縱基因之前，二者緊密相鄰。者緊密相鄰。啟動基因由環腺苷啟動基因由環腺苷酸（酸（cAMP）啟動，而）啟動，而cAMP能能被葡萄糖所抑制。這樣，葡萄糖被葡萄糖所抑制。這樣，葡

31、萄糖便通過抑制便通過抑制cAMP而間接抑制啟而間接抑制啟動基因，使結構基因失活，停止動基因，使結構基因失活，停止合成半乳糖苷酶。合成半乳糖苷酶。編輯ppt編輯ppt酶酶的的誘誘導導和和阻阻遏遏操操縱縱子子模模型型B.有活性阻遏蛋白加誘導劑有活性阻遏蛋白加誘導劑A.有活性阻遏蛋白有活性阻遏蛋白C.無活性阻遏蛋白無活性阻遏蛋白D.無活性阻遏蛋白加輔阻遏劑無活性阻遏蛋白加輔阻遏劑操縱基因操縱基因啟動基因啟動基因調節基因調節基因結構基因結構基因 阻遏蛋白阻遏蛋白(有活性有活性)阻遏蛋白阻擋操縱基因阻遏蛋白阻擋操縱基因結構基因不表達結構基因不表達誘導物誘導物誘導物與阻遏蛋白結合誘導物與阻遏蛋白結合,使阻

32、遏蛋白不能起使阻遏蛋白不能起到阻擋操縱基因的作用到阻擋操縱基因的作用,結構基因可以表達結構基因可以表達酶蛋白酶蛋白mRNA阻遏蛋白不能跟操縱基因結合阻遏蛋白不能跟操縱基因結合, 結構基因可以表達結構基因可以表達阻遏蛋白阻遏蛋白(無活性無活性)酶蛋白酶蛋白mRNA代謝產物與阻遏蛋白結合代謝產物與阻遏蛋白結合,從而使阻遏蛋從而使阻遏蛋白能夠阻擋操縱基因白能夠阻擋操縱基因,結構基因不表達結構基因不表達代謝產物代謝產物編輯ppt 操縱子的三個結構基因為操縱子的三個結構基因為 -半乳糖苷酶、半乳糖苷酶、 -半乳糖半乳糖苷通透酶和苷通透酶和 -半乳糖苷乙酰轉移酶。半乳糖苷乙酰轉移酶。 在無乳糖時，阻遏蛋白

33、與在無乳糖時，阻遏蛋白與O區結合，阻止區結合，阻止RNA聚合聚合酶的轉錄酶的轉錄 在有乳糖時，乳糖與阻遏蛋白結合后，改變了阻遏在有乳糖時，乳糖與阻遏蛋白結合后，改變了阻遏蛋白的結構，使其不能與蛋白的結構，使其不能與O區結合。區結合。乳糖操縱子乳糖操縱子編輯ppt大大腸腸桿桿菌菌乳乳糖糖操操縱縱子子模模型型調節調節基因基因操縱操縱基因基因乳糖結構基因乳糖結構基因PLacZLacYLacamRNA 阻遏蛋白（有活性）阻遏蛋白（有活性）基基 因因 關關 閉閉啟啟動動子子ORPLacZLacYLaca調節調節基因基因操縱操縱基因基因乳糖結構基因乳糖結構基因啟啟動動子子ORmRNAZmRNAYmRNAa

34、 阻遏蛋白阻遏蛋白（無活性）（無活性） mRNAA、乳糖操縱子的結構、乳糖操縱子的結構B、乳糖酶的誘導、乳糖酶的誘導乳糖乳糖 阻遏蛋白（有活性）阻遏蛋白（有活性）編輯ppt色氨酸操縱子色氨酸操縱子 色氨酸操縱子有色氨酸操縱子有5個結構基因個結構基因 D、E基因：共產生鄰氨基苯甲酸合成酶基因：共產生鄰氨基苯甲酸合成酶 C基因：產物是吲哚甘油磷酸合成酶基因：產物是吲哚甘油磷酸合成酶 B、A基因：共同產物是色氨酸合成酶基因：共同產物是色氨酸合成酶 這些基因一起轉錄翻譯后可進行色氨酸的合成。這些基因一起轉錄翻譯后可進行色氨酸的合成。 色氨酸合成僅限細菌。色氨酸合成僅限細菌。編輯ppt大腸桿菌色氨酸操縱

35、子的衰減作用的可能機制大腸桿菌色氨酸操縱子的衰減作用的可能機制111232233444核糖體核糖體轉錄繼續轉錄終止C.高濃度高濃度Trp使核糖體使核糖體到達到達2部位，部位，3與與4 堿基堿基配對，轉錄終止。配對，轉錄終止。A.游離游離mRNA中中1與與2以及以及3與與4堿基堿基配對。配對。B.低濃度低濃度Trp使核糖使核糖體停留在體停留在1部位，轉部位，轉錄得以完成。錄得以完成。編輯ppt乳糖和色氨酸操縱子的共同點乳糖和色氨酸操縱子的共同點 以負調控方式為主：蛋白質分子（阻遏物）對受調以負調控方式為主：蛋白質分子（阻遏物）對受調控的區域起抑制作用。控的區域起抑制作用。 由低分子物質（底物或產

36、物）影響蛋白質對由低分子物質（底物或產物）影響蛋白質對DNA的的結合。結合。 結果：結果： 既滿足細胞生長需求，又不無謂浪費。既滿足細胞生長需求，又不無謂浪費。編輯ppt乳糖和色氨酸操縱子的不同點乳糖和色氨酸操縱子的不同點 乳糖操縱子乳糖操縱子 色氨酸操縱子色氨酸操縱子 阻遏物阻遏物阻遏物阻遏物R基因基因R基因基因阻遏物阻遏物阻遏物阻遏物代謝物代謝物基因開放基因開放 基因關閉基因關閉編輯pptcAMP對轉錄的調控對轉錄的調控 在乳糖和葡萄糖都存在時，哪種糖被優先利用？在乳糖和葡萄糖都存在時，哪種糖被優先利用？ 乳糖操縱子的啟動子屬于弱啟動子乳糖操縱子的啟動子屬于弱啟動子 正調控方式正調控方式

37、CAP：catabolite gene activator protein(分解代謝基分解代謝基因活化蛋白因活化蛋白)受受cAMP激活激活 cAMP-CAP復合物復合物：結合于：結合于DNA上游的上游的CAP位點，位點，促進分解代謝基因表達促進分解代謝基因表達 CAP位點位點：位于：位于PO上游，屬正調控位點上游，屬正調控位點編輯pptcAMP對轉錄的調控對轉錄的調控 培養基中有葡萄糖時：葡萄糖代謝引起細胞內培養基中有葡萄糖時：葡萄糖代謝引起細胞內cAMP水平下降，乳糖操縱子基因關閉。水平下降，乳糖操縱子基因關閉。 培養基中葡萄糖不足時：培養基中葡萄糖不足時： cAMP水平升高，水平升高， c

38、AMP-CAP復合物生成，復合物生成， cAMP使使CAP變構，而與變構，而與CAP位位點結合，促進乳糖操縱子基因的轉錄，以便細胞利點結合，促進乳糖操縱子基因的轉錄，以便細胞利用乳糖。用乳糖。編輯ppt乳糖操縱子的降解物阻遏乳糖操縱子的降解物阻遏RLacZLacYLacamRNAmRNAZmRNAYmRNAa基基 因因 表表達達CAP基因基因結構基因結構基因TCGP(CAP)OCAP結結合部位合部位 RNA聚聚合酶合酶TcAMP -CAPP葡萄糖葡萄糖分解代分解代謝產物謝產物腺苷酸腺苷酸環化酶環化酶磷酸二磷酸二酯酶酯酶ATPcAMP5-AMP抑制抑制激活激活葡萄糖降解物與葡萄糖降解物與cAMP

39、的關系的關系cAMP CGP：降解物基因活化蛋白（：降解物基因活化蛋白（catabolic gene activation protein） CAP：環腺苷酸受體蛋白（：環腺苷酸受體蛋白（cycilic AMP receptor protein,CRP）降低降低cAMP濃度濃度使使CAP呈失活狀態呈失活狀態編輯ppt真核生物的基因轉錄調控真核生物的基因轉錄調控 真核生物的基因轉錄調控更為復雜：真核生物的基因轉錄調控更為復雜： 總量大：總量大：30億億bp，10萬基因萬基因 分散在各染色體上，分散在各染色體上，23對染色體：定位對染色體：定位 大量的內含子：比結構基因多十數倍大量的內含子：比結構基因多十數倍 大量的重復序列：重復次數可達幾千大量的重復序列：重復次數可達幾千百萬次百萬次 更多的蛋白質參與更多的蛋白質參與 基因的多態性：不同的地域、人種、個體基因的多態性：不同的地域、人種、個體編輯ppt基因轉錄調控元件基因轉錄調控元件 TATA box：-30區區 CAAT box 啟動子啟動子 GC box 上游活化序列：（上游活化序列：（USA） upstream activator sequence 應答元件與可誘導