第十四章微生物的代谢调节ppt课件.ppt

微生物的代谢调理微生物的代谢调理•概述概述•细胞构造对代谢途径的分割控制细胞构造对代谢途径的分割控制•酶活性调理机理酶活性调理机理•酶量调理机理酶量调理机理•分支合成代谢途径的几种反响调理方式分支合成代谢途径的几种反响调理方式•能荷对糖代谢的调理及巴斯德效应的解释能荷对糖代谢的调理及巴斯德效应的解释•代谢控制与发酵工业消费代谢控制与发酵工业消费第一第一节 概述概述IntroductionIntroduction一、代谢的生理特点一、代谢的生理特点1 1、整体性、整体性 糖糖类类 脂类脂类蛋白质蛋白质水水 无机盐无机盐维生素维生素•各种物各种物质代代谢之之间互有互有联络，相互依存相互依存 消化吸收消化吸收中间代谢中间代谢废物排泄废物排泄2 2、代谢调理、代谢调理机体有精机体有精细的的调理理机制，机制，调理代理代谢的的强度、方向和速度度、方向和速度内外内外环境境不断不断变化化影响机体代影响机体代谢顺应环境境的的变化化3 3、各组织、器官物质代谢各具特征、各组织、器官物质代谢各具特征构造不同构造不同酶系的种类、酶系的种类、含量不同含量不同不同的组不同的组织、器官织、器官代谢途径不同、代谢途径不同、功能各异功能各异4 4、各种代谢物均具有各自共同的代谢池、各种代谢物均具有各自共同的代谢池例如例如各各种种组组织织 消化吸收的糖消化吸收的糖 肝糖原分解肝糖原分解糖异生糖异生血血糖糖5 5、、ATPATP是机体能量利用的共同方式是机体能量利用的共同方式营养物养物分分 解解释放释放能量能量ADP+PiATP直直接接供供能能6 6、、NADPHNADPH是合成代谢所需的复原当量是合成代谢所需的复原当量例如例如乙酰乙酰CoANADPH + H+脂酸、胆固醇脂酸、胆固醇磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径•代谢调理普遍存在于生物界，是生物的重代谢调理普遍存在于生物界，是生物的重要特征。

要特征主要经过细胞内代谢物浓度的主要经过细胞内代谢物浓度的变化，对酶的活性及含量进展调理，变化，对酶的活性及含量进展调理，这种调理称为原始调理或细胞程度这种调理称为原始调理或细胞程度代谢调理代谢调理单细胞生物单细胞生物高等生物高等生物 —— 三三级程度代程度代谢调理理•细胞程度代谢调理细胞程度代谢调理•激素程度代谢调理激素程度代谢调理高等生物在进化过程中，出现了专司调理功高等生物在进化过程中，出现了专司调理功能的内分泌细胞及内分泌器官，其分泌的激素能的内分泌细胞及内分泌器官，其分泌的激素可对其他细胞发扬代谢调理作用可对其他细胞发扬代谢调理作用•整体程度代谢调理整体程度代谢调理在中枢神经系统的控制下，或经过神经纤维及在中枢神经系统的控制下，或经过神经纤维及神经递质对靶细胞直接发生影响，或经过某些激神经递质对靶细胞直接发生影响，或经过某些激素的分泌来调理某些细胞的代谢及功能，并经过素的分泌来调理某些细胞的代谢及功能，并经过各种激素的相互协调而对机体代谢进展综合调理各种激素的相互协调而对机体代谢进展综合调理•体内体内调理可理可发生在不同的生在不同的层次上，普通分次上，普通分为三种三种类型：型：•    1    1．．细胞程度的胞程度的调理理------经过对细胞胞内内酶的的调理来理来实现。

•    2    2．激素程度的．激素程度的调理理------协调不同不同细胞、胞、组织与器官之与器官之间的代的代谢•    3    3．神．神经系系统的的调理理------在神在神经系系统参与下由参与下由酶和激素共同构成的和激素共同构成的调理网理网络 细胞程度的调理细胞程度的调理•细胞程度的调理主要是经过对酶的控制来实细胞程度的调理主要是经过对酶的控制来实现，因此又称为酶调理，包括酶在胞内的分现，因此又称为酶调理，包括酶在胞内的分布差别、酶活性的改动及酶量的变化布差别、酶活性的改动及酶量的变化•区域定位的调理区域定位的调理• 细胞内的不同部位分布着不同的酶，称为细胞内的不同部位分布着不同的酶，称为酶的区域定位或酶分布的分隔性，这个特性酶的区域定位或酶分布的分隔性，这个特性决议了细胞内不同的部位进展着不同的代谢决议了细胞内不同的部位进展着不同的代谢这种区域化的分布，使得各种代谢途径不致这种区域化的分布，使得各种代谢途径不致相互关扰，而又彼此协调相互关扰，而又彼此协调• •酶活性的调理酶活性的调理• 经过控制酶的活性来控制代谢速经过控制酶的活性来控制代谢速度。

对酶的控制主要是由改动酶的度对酶的控制主要是由改动酶的分子构造来实现的分子构造来实现的•酶量变化的调理酶量变化的调理•细胞内酶的浓度的改动也可以改动细胞内酶的浓度的改动也可以改动代谢速度其中主要是对基因表达代谢速度其中主要是对基因表达的调理，活化基因那么合成相应的的调理，活化基因那么合成相应的酶，酶量添加；钝化基因那么基因酶，酶量添加；钝化基因那么基因封锁，停顿酶的合成，酶量降低封锁，停顿酶的合成，酶量降低这种调理方式为缓慢调理，所需时这种调理方式为缓慢调理，所需时间较长，但作用时间耐久间较长，但作用时间耐久 细胞构造对代谢途径的分割控制细胞构造对代谢途径的分割控制〔一〕细胞内酶的隔离分布〔一〕细胞内酶的隔离分布•代谢途径有关酶类经常组成多酶体系，分布于代谢途径有关酶类经常组成多酶体系，分布于细胞的某一区域细胞的某一区域 多酶体系在细胞内的分布多酶体系在细胞内的分布• 酶的隔离分布的意的隔离分布的意义• —— —— 防止了各种代防止了各种代谢途径相互关途径相互关扰① ① 速度最慢，它的速度决速度最慢，它的速度决议整个代整个代谢途径的途径的总速度，速度，故又称其故又称其为限速限速酶(limiting velocity enzymes)(limiting velocity enzymes)。

② ② 催化催化单向反响不可逆或非平衡反响，它的活性决向反响不可逆或非平衡反响，它的活性决议整个代整个代谢途径的方向途径的方向③ ③ 这类酶活性除受底物控制外，活性除受底物控制外，还受多种代受多种代谢物或效物或效应剂的的调理•关关键酶催化的反响具有以下特点：催化的反响具有以下特点：•代代谢途径是一系列途径是一系列酶促反响促反响组成的，其速成的，其速度及方向由其中的关度及方向由其中的关键酶决决议 例：糖代谢的关键酶例：糖代谢的关键酶酶活调理机理酶活调理机理•调理酶：关键酶、限速酶，是酶分子构调理酶：关键酶、限速酶，是酶分子构造〔或构象〕或活性可以受有关调理因造〔或构象〕或活性可以受有关调理因子的影响而变化的酶类，催化速度慢子的影响而变化的酶类，催化速度慢•种类：共价修饰酶，变构酶，同工酶，种类：共价修饰酶，变构酶，同工酶，多功能酶多功能酶•根本的调理机理：变构调理，共价修饰根本的调理机理：变构调理，共价修饰调理，解聚和聚协作用调理，解聚和聚协作用• 快速代快速代谢 • 缓慢代慢代谢数秒、数分钟数秒、数分钟经过改动酶的活性经过改动酶的活性数小时、几天数小时、几天经过改动酶的含量经过改动酶的含量 变构调理变构调理(allosteric regulation)(allosteric regulation)化学修饰调理化学修饰调理(chemical modification)(chemical modification)• • 代代谢调理主要是理主要是经过对关关键酶活性的活性的调理而理而实现的。

的解聚、聚合调理解聚、聚合调理 变构酶及酶学变构调理机理变构酶及酶学变构调理机理1. 变构构调理的概念理的概念小小分分子子化化合合物物与与酶分分子子活活性性中中心心以以外外的的某某一一部部位位特特异异结合合，，引引起起酶蛋蛋白白分分子子构构象象变化化，，从从而而改改动酶的的活活性性，，这种种调理称理称为酶的的变构构调理或理或别构构调理理关键酶的变构调理关键酶的变构调理•被调理的酶称为变构酶或别构酶被调理的酶称为变构酶或别构酶•(allosteric enzyme)(allosteric enzyme)•使酶发生变构效应的物质，称为变构效应使酶发生变构效应的物质，称为变构效应剂剂•(allosteric effector) (allosteric effector) • • 变构激活构激活剂allosteric effectorallosteric effector————引起引起酶活性添加的活性添加的变构效构效应剂• • 变构抑制构抑制剂allosteric effectorallosteric effector ————引起引起酶活性降低的活性降低的变构效构效应剂。

2 分子构造特点分子构造特点•多亚基、多配基结合特点多亚基、多配基结合特点•除具有活性中心外，还有调理中心除具有活性中心外，还有调理中心3. 变构调理的机制〔变构作用及协同效应〕变构调理的机制〔变构作用及协同效应〕变构酶变构酶催化亚基催化亚基调理亚基调理亚基变构效应剂：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变构效构效应剂 + + 酶的的调理理亚基基酶的构象改动酶的构象改动酶的活性改动酶的活性改动〔激活或抑制〔激活或抑制 〕〕疏松疏松亚基聚合亚基聚合严密严密亚基解聚亚基解聚酶分子多聚化酶分子多聚化•协同效应：一个亚基与其配基结合协同效应：一个亚基与其配基结合后，能影响此寡聚体中另一亚基与后，能影响此寡聚体中另一亚基与配基的结合才干配基的结合才干• 有正协同，负协同有正协同，负协同•S S型型v- [S]v- [S]曲线曲线•V V对［对［S S］的变化有一个很窄的敏感范围］的变化有一个很窄的敏感范围解释：第一个底物分子与酶解释：第一个底物分子与酶分子中第一个亚基的活性部分子中第一个亚基的活性部位结合之后，使该亚基的构位结合之后，使该亚基的构象发生变化，此亚基的构象象发生变化，此亚基的构象变化引起相邻第二个亚基的变化引起相邻第二个亚基的构象发生变化，从而提高了构象发生变化，从而提高了第二个亚基的活性部位对第第二个亚基的活性部位对第二个底物分子的结合力二个底物分子的结合力( (亲亲和力和力) )。

其他第三、第四个其他第三、第四个亚基对第三、第四个底物分亚基对第三、第四个底物分子的结合，依次类推子的结合，依次类推3. 变构调理的生理意义变构调理的生理意义① ① 代代谢终产谢终产物反响抑制物反响抑制 (feedback inhibition) (feedback inhibition) 反响途径中的反响途径中的酶酶，使代，使代谢谢物不致生成物不致生成过过多乙酰乙酰CoACoA 乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶丙二酰丙二酰CoACoA长链脂酰长链脂酰CoACoA ② ②变构构调理使能量得以有效利用，不理使能量得以有效利用，不致浪致浪费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③③变构构调理使不同的代理使不同的代谢途径相互途径相互协调柠檬酸柠檬酸––+ +6-6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1-1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〔〔2 2〕前〕前馈和反响激活和反响激活〔〔4 4〕前〕前馈和反响和反响调理中理中酶活性活性调理的机制理的机制酶活性的前馈和反响调理〔〔1 1〕限速步〕限速步骤和和标兵兵酶〔〔3 3〕反响抑制〕反响抑制        前馈〔feedforward 〕和反响〔feedback 〕是来自电子工程学的术语，前者的意思是“输入对输出的影响〞，后者的意思是“输出对输入的影响〞，这里分别借用来阐明底物和代谢产物对代谢过程的调理作用。

这种调理作用是经过酶的变构效应来实现的反响调理中酶活性调理的机制反响调理中酶活性调理的机制代谢物代谢物别别构构中中心心活性活性中心中心共价修饰酶及其调理机理共价修饰酶及其调理机理•有些有些酶，在其它，在其它酶的催化下，其分子构造中的的催化下，其分子构造中的某种特殊的基某种特殊的基团，如：，如：SerSer、、ThrThr或或Tyr Tyr 的的—OH —OH 基，能与特殊的化学基基，能与特殊的化学基团，如，如ATP ATP 分子上脱下分子上脱下的磷酸基或腺苷的磷酸基或腺苷酰基基(AMP)(AMP)，共价，共价结合或解离，合或解离，从而使从而使酶分子从无活性分子从无活性( (或低活性或低活性) )方式方式变成活成活性性( (或高活性或高活性) )方式，或者从活性方式，或者从活性( (高活性高活性) )方式方式变成无活性成无活性( (或低活性或低活性) )方式这种修种修饰作用称作用称为共价修共价修饰调理理(covalent modincation) (covalent modincation) 这种被修种被修饰的的酶称称为共价共价调理理酶(covalent(covalent•modincationenzyme)modincationenzyme)。

共价共价调理理酶有有许多种多种                酶酶分子中的某些基分子中的某些基团团，在其它，在其它酶酶的催化下，的催化下，可以共价可以共价结结合或脱去，引起合或脱去，引起酶酶分子构象的改分子构象的改动动，，使其活性得到使其活性得到调调理，理，这这种方式称种方式称为酶为酶的共价修的共价修饰饰〔〔Covalent moldification Covalent moldification 〕目前知有六种修〕目前知有六种修饰饰方方式：磷酸化式：磷酸化/ /去磷酸化，乙去磷酸化，乙酰酰化化/ /去乙去乙酰酰化，腺苷化，腺苷酰酰化化/ /去腺苷去腺苷酰酰化，尿苷化，尿苷酰酰化化/ /去尿苷去尿苷酰酰化，甲基化化，甲基化/ /去甲基化，氧化〔去甲基化，氧化〔S-SS-S〕〕/ /复原复原(2SH)(2SH)激酶激酶ATPADP磷酸化酶磷酸化酶〔无活性〕〔无活性〕磷酸化酶磷酸化酶P〔有活性〕〔有活性〕磷酸酯酶磷酸酯酶-OHH2OP例：糖原磷酸化例：糖原磷酸化酶的共价修的共价修饰共价修饰共价修饰酶级联络统酶级联络统调控表示图调控表示图意意义：由于：由于酶的共价修的共价修饰反响是反响是酶促反响，只促反响，只需有少量信需有少量信号分子〔如号分子〔如激素〕存在，激素〕存在，即可即可经过加加速速这种种酶促促反响，而使反响，而使大量的另一大量的另一种种酶发生化生化学修学修饰，从，从而而获得放大得放大效效应。

这种种调理方式快理方式快速、效率极速、效率极高肾上腺素或肾上腺素或胰高血糖素胰高血糖素1、腺苷酸环化、腺苷酸环化酶〔无活性〕酶〔无活性〕腺苷酸环化酶〔活性〕腺苷酸环化酶〔活性〕2、、ATPcAMPR、、cAMP3、蛋白激、蛋白激酶〔无活性酶〔无活性〕〕蛋白激酶〔活性〕蛋白激酶〔活性〕4、磷酸化酶激、磷酸化酶激酶〔无活性〕酶〔无活性〕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〔无活性〕〔无活性〕磷酸化酶磷酸化酶 a〔活性〕〔活性〕6、糖、糖原原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肾上腺素或肾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3. 3. 化学修饰的特点化学修饰的特点①①酶蛋蛋白白的的共共价价修修饰是是可可逆逆的的酶促促反反响响，，在在不不同同酶的的作作用用下下，，酶蛋蛋白白的的活活性性形形状状可可相相互互转变催催化化互互变反反响响的的酶在在体体内内可可受受调理要素如激素的理要素如激素的调控②②具有放大效具有放大效应，效率，效率较变构构调理高。

理高③③磷酸化与脱磷酸是最常磷酸化与脱磷酸是最常见的方式• 同一个同一个酶可以同可以同时受受变构构调理和化学修理和化学修饰调理       由代谢终产物作为变构剂来抑制在此产物合成过程中某一酶〔通常为限速酶〕活性的作用，称为反响抑制这是一种负反响机制，多数情况下控制合成代谢类型：型：顺序反响抑制序反响抑制 协同反响抑制同反响抑制 累累积反响抑制反响抑制 同工同工酶反响抑制反响抑制反响抑制酶量调理机理•假设只需酶活性调理，就会出如今系统假设只需酶活性调理，就会出如今系统中必需坚持一定的酶的浓度的景象，这中必需坚持一定的酶的浓度的景象，这对细胞是不经济的对细胞是不经济的•当培育基中有新的底物出现时，就会诱当培育基中有新的底物出现时，就会诱导酶的合成导酶的合成•当培育基中的素材性物质大量存在时，当培育基中的素材性物质大量存在时，细胞就会阻止生成这些物质的合成，而细胞就会阻止生成这些物质的合成，而不只是酶活性的抑制不只是酶活性的抑制a a、支配子、支配子————基因表达的基因表达的协同同单位位支配子支配子构造基因〔编码蛋白质，构造基因〔编码蛋白质，S〕〕控制部位控制部位支配基因〔支配基因〔operator, O〕〕启动子〔启动子〔premotor, P〕〕b、、酶合成的合成的诱导和阻遏和阻遏原核生物原核生物原核生物原核生物酶酶合成合成合成合成调调理的理的理的理的遗传遗传机制机制机制机制支配子学支配子学支配子学支配子学说说实例：例：诱导型支配子型支配子乳糖支配子乳糖支配子 阻遏型支配子阻遏型支配子 色氨酸支配子色氨酸支配子类型类型 例例 结合结合O方式方式 O的开关方式的开关方式 构造基因产物功能构造基因产物功能可诱导可诱导 Lac i产物产物 通常封锁，通常封锁， 分解代谢分解代谢 由代谢由代谢S开放开放 可阻遏可阻遏 Trp i产物产物 通常开放通常开放 合成代谢合成代谢 代谢终产物代谢终产物 由代谢由代谢P封锁封锁支配基因支配基因启动基因启动基因调理基因调理基因构造基因构造基因 阻遏蛋白阻遏蛋白酶酶的的诱诱导导和和阻阻遏遏支支配配子子模模型型B.有活性阻遏蛋白加有活性阻遏蛋白加诱导剂A.有活性阻遏蛋白有活性阻遏蛋白C.无活性阻遏蛋白无活性阻遏蛋白D.无活性阻遏蛋白加无活性阻遏蛋白加辅阻遏阻遏剂支配基因支配基因启动基因启动基因调理基因调理基因构造基因构造基因 阻遏蛋白阻遏蛋白(有活性有活性)阻遏蛋白阻挠支配基因阻遏蛋白阻挠支配基因构造基因不表达构造基因不表达诱导物诱导物诱导物与阻遏蛋白结合诱导物与阻遏蛋白结合,使阻遏蛋白不能起使阻遏蛋白不能起到阻挠支配基因的作用到阻挠支配基因的作用,构造基因可以表达构造基因可以表达酶蛋白酶蛋白mRNA阻遏蛋白不能跟支配基因结合阻遏蛋白不能跟支配基因结合, 构造基因可以表达构造基因可以表达阻遏蛋白阻遏蛋白(无活性无活性)酶蛋白酶蛋白mRNA代谢产物与阻遏蛋白结合代谢产物与阻遏蛋白结合,从而使阻遏从而使阻遏蛋白可以阻挠支配基因蛋白可以阻挠支配基因,构造基因不表构造基因不表达达代谢产物代谢产物乳乳糖糖操操纵纵子子的的负负调调控控调理调理基因基因支配支配基因基因乳糖构造基因乳糖构造基因PLacZLacYLacamRNA 阻遏蛋白阻遏蛋白〔有活性〕〔有活性〕基基 因因 关关 闭闭启启动动子子ORPLacZLacYLaca调理调理基因基因支配支配基因基因乳糖构造基因乳糖构造基因启启动动子子ORmRNAZmRNAYmRNAa 阻遏蛋白阻遏蛋白〔无活性〕〔无活性〕 基基 因因 表表达达mRNAA、乳糖支配子的构造、乳糖支配子的构造B、乳糖、乳糖酶的的诱导 乳糖乳糖 阻遏蛋白阻遏蛋白〔有活性〕〔有活性〕§组成型突成型突变〔〔constitutive mutant〕：当〕：当i+→i-时，阻遏蛋白失活，，阻遏蛋白失活，不能和操作子不能和操作子结合；或者合；或者O+→Oc〔〔O-〕后，不能和阻遏蛋白〕后，不能和阻遏蛋白结合。

合这时，不，不论培育基中有无乳糖，培育基中有无乳糖，RNA多聚多聚酶结合于启合于启动子后，子后，均可均可经过操作子，构造基因不断开放，似乎操作子，构造基因不断开放，似乎Z、、Y、、A酶是是E.coli的的组成成分，所以把成成分，所以把这种突种突变型叫型叫组成型突成型突变，相，相对于于诱导型 §可可诱导支配元〔支配元〔inducible operon〕：参与〕：参与对基因表达有基因表达有调理作用理作用的小分子物的小分子物质，如乳糖，即开启基因的，如乳糖，即开启基因的转录活性 § 这种作用及其种作用及其过程叫做程叫做诱导〔〔induction〕产生生诱导作用的小作用的小分子物分子物质叫叫诱导物〔物〔inducer〕 § 分解代分解代谢体系属可体系属可诱导的支配元的支配元 用以上一些概念可解答一些详细问题：用以上一些概念可解答一些详细问题： •①①不能合成不能合成β-半乳糖苷半乳糖苷酶，甚至在有，甚至在有诱导物存在物存在时亦不能合成，亦不能合成，其其缘由：〔构造基因不断封由：〔构造基因不断封锁〕〕 •1〕〕Z+→Z-•2〕〕i+→is(is叫超阻遏突叫超阻遏突变，是指阻遏蛋白不断和操作子，是指阻遏蛋白不断和操作子结合，合，RNA 多聚多聚酶不能不能经过，构造基因不断，构造基因不断处于封于封锁形状形状)。

•3〕启〕启动子的突子的突变〔普通〔普通为缺失突缺失突变〕，使〕，使RNA多聚多聚酶不能和之不能和之结合 •②②β-半乳糖苷半乳糖苷酶的的组成型合成〔构造基因不断开放〕的成型合成〔构造基因不断开放〕的缘由：由： •1〕〕i+→i-后，阻遏蛋白失活，不能与操作子后，阻遏蛋白失活，不能与操作子结合 •2〕〕O+→O-(或写作或写作Oc)后，不能和阻遏蛋白后，不能和阻遏蛋白结合 • ØMonod研讨E. coli 对混合碳源利用，发现葡萄糖抑制其它糖利用，出现二次生长Ø  一切迅速代谢能源都能阻抑较慢代谢的能源所需酶的合成酶的生成被易分解碳源所阻遏此称葡萄糖效应Ø    酶大多数是诱导酶Ø   葡萄糖效应并不是由葡萄糖直接呵斥，而是葡萄糖某种分解代谢物引起Ø     cAMP〔环腺苷酸〕是关键控制因子 其与分解代谢物活化蛋白〔CAP〕结合，促使RNA多聚酶与启动基因结合而开场转录 cAMP浓度低时，影响结合，不能转录Ø    葡萄糖的某种代谢产物降低了cAMP程度，即使有诱导剂存在，也不能合成分解其它糖的酶，只需葡萄糖耗费完，  cAMP程度上升，才干开场转录、合成                  ATP 腺苷酸环化酶 cAMP 磷酸二酯酶 AMP乳糖支配子的正调控乳糖支配子的正调控RLacZLacYLacamRNAmRNAZmRNAYmRNAa基基 因因 表表达达CAP基因基因构造基因构造基因TCAPOCAP结结合部位合部位 RNA聚合聚合酶TcAMP -CAPP葡萄糖葡萄糖分解代分解代谢产物谢产物腺苷酸腺苷酸环化酶环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与葡萄糖降解物与cAMP的关系的关系cAMPCAP：降解物基因活化蛋白〔：降解物基因活化蛋白〔catabolic gene activation protein〕〕降低降低cAMP浓度浓度使使CAP呈失活形状呈失活形状〔〔3〕关于〕关于“阻遏〞〔阻遏〞〔repression〕的概念：〕的概念： RPOEDCBA构造基因调理基因无辅基 阻遏蛋白R 〔多顺反子mRNA〕分支酸合成色氨酸(Trp)色氨酸支配元〔色氨酸支配元〔Trp operon〕〕 § 阻遏效阻遏效应应〔〔repressible effectiveness〕〕: §在合成代在合成代谢谢中，如中，如E.coli担任色氨酸合成的色氨酸合成担任色氨酸合成的色氨酸合成酶酶，当培，当培育基中没有色氨酸育基中没有色氨酸时时，，该该酶酶的基因表达，而参与色氨酸后，那的基因表达，而参与色氨酸后，那么么该该酶酶的合成迅速停的合成迅速停顿顿，，这这种效种效应应就叫阻遏效就叫阻遏效应应。

§色氨酸在色氨酸在这这里称作里称作辅辅阻遏物，它可阻止阻遏物，它可阻止E.coli产产生合成色氨酸的生合成色氨酸的酶酶 §可阻遏支配元〔可阻遏支配元〔repressible operon〕〕: §参与参与对对基因表达有基因表达有调调理作用的小分子物理作用的小分子物质质后〔如色氨酸〕，那后〔如色氨酸〕，那么封么封锁锁基因的基因的转录转录活性这这种作用及其种作用及其过过程叫阻遏程叫阻遏(repression)产产生阻遏作用的小分子物生阻遏作用的小分子物质质叫叫辅辅阻遏物〔阻遏物〔corepressor〕，如色〕，如色氨酸 5．基因．基因转录的翻的翻译调控控——色氨酸〔色氨酸〔trp〕衰减子系〕衰减子系统 色氨酸支配元的一级构造色氨酸支配元的一级构造•色氨酸支配元的构造特征色氨酸支配元的构造特征〔〔Structure Feature of Trp Operon〕：〕： 构造基因构造基因EDCBA前有一段前有一段162个碱基对个碱基对的先导序列〔的先导序列〔Trpl〕；〕； Trpl中又有编码中又有编码14肽的序列；肽的序列； 编码编码14肽的肽的mRNA中有延中有延续的两个色氨酸密码子；续的两个色氨酸密码子； Trpl的的114-140个碱基是个碱基是27个碱基对的衰减子〔弱化子，个碱基对的衰减子〔弱化子，attenuator〕。

〕 色氨酸支配元为什么要有这样复杂的序列构造呢色氨酸支配元为什么要有这样复杂的序列构造呢？？ •所谓阻遏作用，就是使转录不起始在色氨酸支配元中，当细所谓阻遏作用，就是使转录不起始在色氨酸支配元中，当细胞中有色氨酸时，无辅基阻遏蛋白胞中有色氨酸时，无辅基阻遏蛋白R+R+色氨酸作用于操作子色氨酸作用于操作子, ,构构造基因封锁但是色氨酸支配元中的造基因封锁但是色氨酸支配元中的TrplTrpl，不论细胞中有无色，不论细胞中有无色氨酸，它一定是要转录的，由于它在构造基因的前面，又有氨酸，它一定是要转录的，由于它在构造基因的前面，又有4242个碱基对的编码个碱基对的编码1414肽序列〔先导肽〕这样一来，肽序列〔先导肽〕这样一来，RNA RNA 多聚酶多聚酶在转录在转录TrplTrpl时，为了防止它顺流而下，当细胞中有色氨酸时，时，为了防止它顺流而下，当细胞中有色氨酸时，也将构造基因〔也将构造基因〔E E、、D D、、C C、、B B、、A A〕转录，所以就用衰减子来调〕转录，所以就用衰减子来调理曾经起始的转录理曾经起始的转录 •阻遏作用的信号是细胞内色氨酸的多少：色氨酸充足，构造基阻遏作用的信号是细胞内色氨酸的多少：色氨酸充足，构造基因封锁；色氨酸饥饿，构造基因开启。

因封锁；色氨酸饥饿，构造基因开启 •衰减作用的信号是衰减作用的信号是tRNA TrptRNA Trp：有色氨酸，：有色氨酸，tRNA TrptRNA Trp将色氨酸运将色氨酸运至色氨酸密码子处，在衰减子处终止，构造基因封锁无色氨至色氨酸密码子处，在衰减子处终止，构造基因封锁无色氨酸酸, tRNA, tRNA不能运输色氨酸，不能运输色氨酸，RNARNA多聚酶可经过衰减子使构造基多聚酶可经过衰减子使构造基因转录 真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控DNA转录初初产物物RNAmRNA蛋白蛋白质前体前体mRNA降解物降解物活性蛋白活性蛋白质DNA程度调理程度调理转录程度调理转录程度调理转录后加工转录后加工的调理的调理翻译调理翻译调理mRNA降解调理降解调理翻译后加工翻译后加工的调理的调理核核细胞质细胞质  真核基因表达真核基因表达调控的五个程度控的五个程度 DNA程度程度调理理 转录程度程度调理理 转录后加工的后加工的调理理 翻翻译程度程度调理理 翻翻译后加工的后加工的调理理  真核基因真核基因调控主要是正控主要是正调控控  顺式作用元件和反式作用因子式作用元件和反式作用因子  转录因子的相互作用控制因子的相互作用控制转录分支合成代谢途径的反响调理方式分支合成代谢途径的反响调理方式 •同工酶调理方式同工酶调理方式•在图中在图中A B步骤步骤三个同工酶〔三个同工酶〔e1、、e2 、、e3〕催化，〕催化，它们分别受三各种它们分别受三各种产物产物E、、G 、、H的的专注性反响抑制专注性反响抑制 顺序反响调理方式顺序反响调理方式 •循序反响抑制又叫逐渐反响抑制循序反响抑制又叫逐渐反响抑制 协同反响调理方式协同反响调理方式 •图中图中E E、、G G为该代谢途为该代谢途径的终产物，径的终产物，E E、、G G都都不能单独抑制关键步不能单独抑制关键步骤骤A BA B的活性，的活性，只需当只需当E E、、G G同时过量同时过量时才干协同地抑制时才干协同地抑制A A B B的活性。

的活性 积累反响抑制方式积累反响抑制方式 •该该类类代代谢谢途途径径往往往往具具有有多多个个终终产产物物，，每每个个终终产产物物过过量量后后都都对对关关键键步步骤骤的的酶酶进进展展抑抑制制，，但但抑抑制制的的程程度度不不同同，，每每个个终终产产物物只只能能抑抑制制部部分分酶酶活活性性，，当当该该途途径径上上的的一一切切终终产产物物都都过过剩剩时时，，关关键键步步骤骤的的酶活才被完全抑制酶活才被完全抑制能荷调理与巴斯德效应能荷调理与巴斯德效应巴斯德及巴斯德效应巴斯德及巴斯德效应•1 1 巴斯德，巴斯德，Louis Pasteur: Louis Pasteur: •1822-1895,1822-1895,法法国国微微生生物物学学家家和和化化学学家家，，近近代代微微生生物物学学的的奠奠基基人人在在微微生生物物发酵酵和和病病原原微微生生物物方方面面的的研研讨，，奠奠定定了了工工业微微生生物物学学和和医医学学微微生生物物学学的的根根底底，，并并开开创了了微微生生物物生生理理学学早早年年研研讨酒酒石石酸酸结晶晶的的光光学学性性质，，提提示示了了酒酒石石酸酸的的同同分分异异构构表表达达象象，，并并发现了了微微生生物物对同同分分异异构构体体的的选择作作用用。

在在微微生生物物学学灭菌菌技技术、、厌氧氧微微生生物物、、兼兼性性厌氧氧微微生生物物、、减减毒毒活活疫疫苗苗、、免免疫疫学学等等方方面面做做出出了了突突出出的的奉奉献献，，终生生留留意意处理理实践践问题，，以以为““没没有有运运用用的的科科学学，，只只需需科科学学的的运运用用〞〞Pasteur效效应& Pasteur Pasteur效应：效应：& 糖的有氧氧化对糖酵解的抑制造用称为糖的有氧氧化对糖酵解的抑制造用称为PasteurPasteur效应实验景象：在有氧的条件下，由于进展呼实验景象：在有氧的条件下，由于进展呼吸作用而使酒精发酵和糖酵解作用遭到抑制吸作用而使酒精发酵和糖酵解作用遭到抑制的景象的景象&机理：机理：& 有氧时有氧时NADH+H+NADH+H+可进入线粒体内氧化，可进入线粒体内氧化，于是丙酮酸就进展有氧氧化而不生成乳酸于是丙酮酸就进展有氧氧化而不生成乳酸------------有氧氧化可抑制糖酵解有氧氧化可抑制糖酵解 缺氧时，氧化磷酸化受阻，缺氧时，氧化磷酸化受阻，ADPADP与与PiPi不不能合成能合成ATPATP，致使，致使ADP/ATPADP/ATP比值升高，而激活比值升高，而激活糖酵解途径的限速酶，故糖酵解耗费的葡萄糖酵解途径的限速酶，故糖酵解耗费的葡萄糖量添加。

糖量添加Crabtree效效应ÿ Crabtree Crabtree效应〔亦称反效应〔亦称反PasteurPasteur作用〕：作用〕：ÿ 一些组织细胞给予葡萄糖时，无论供氧充一些组织细胞给予葡萄糖时，无论供氧充足与否，均呈现很强的酵解反响，而糖的有氧氧足与否，均呈现很强的酵解反响，而糖的有氧氧化受抑制，这种作用称为化受抑制，这种作用称为CrabtreeCrabtree效应ÿ 实验景象：实验景象：ÿ 在癌细胞中有在癌细胞中有CrabtreeCrabtree景象，后发现某些景象，后发现某些正常组织细胞正常组织细胞( (如视网膜、睾丸、小肠粘膜、颗如视网膜、睾丸、小肠粘膜、颗粒性白细胞、肾髓质、成熟红细胞等粒性白细胞、肾髓质、成熟红细胞等) )亦有此景亦有此景象ÿ 解释：解释： 此类细胞糖酵解酶系较强，而线粒体中某些氧化酶系如细此类细胞糖酵解酶系较强，而线粒体中某些氧化酶系如细胞色素氧化酶活性较低，争夺氧化磷酸化底物处优势胞色素氧化酶活性较低，争夺氧化磷酸化底物处优势前往前往克雷布特效应〔Crabtree Effect〕 •在有氧的条件下，较高的糖浓度抑制酵母在有氧的条件下，较高的糖浓度抑制酵母的呼吸作用，使之进展发酵作用产生乙醇，的呼吸作用，使之进展发酵作用产生乙醇，而酵母的得率下降，这种因糖浓度的提高而酵母的得率下降，这种因糖浓度的提高而引起的呼吸作用减弱称之为克雷布特效而引起的呼吸作用减弱称之为克雷布特效应。

当葡萄糖浓度超越应当葡萄糖浓度超越5%5%时，就会使酵母时，就会使酵母细胞中的呼吸酶的合成和线粒体的构成遭细胞中的呼吸酶的合成和线粒体的构成遭到抑制，酵母的生长速率明显下降到抑制，酵母的生长速率明显下降 愿生物化学愿生物化学愿生物化学愿生物化学为为他插上翅膀他插上翅膀他插上翅膀他插上翅膀在生命科学世界里展翅在生命科学世界里展翅在生命科学世界里展翅在生命科学世界里展翅翱翱翔翔翔翔谢谢 谢！谢！。