诱导物
C. 无活性阻遏蛋白
阻遏蛋白(无活性)
D.无活性阻遏蛋白加辅阻遏剂
阻遏蛋白阻挡操纵基因 结构基因不表达
mRNA 酶蛋白 诱导物与阻遏蛋白结合,使阻遏蛋白不能起 到阻挡操纵基因的作用,结构基因可以表达
mRNA 酶蛋白 阻遏蛋白不能跟操纵基因结合, 结构基因可以表达
代谢产物
代谢产物与阻遏蛋白结合,从而使阻遏蛋 白能够阻挡操纵基因,结构基因不表达
例：糖原磷酸化酶的共价修饰
磷酸化酶
（无活性）
ATP
ADP
激酶
磷酸酯酶
P -OH
H2O
磷酸化酶 P
（有活性）
酶级联系统 调控示意图
意义：由于
肾上腺素或 胰高血糖素
1、腺苷酸环化酶
（无活性）
腺苷酸环化酶（活性）
肾上腺素或 胰高血糖素
1
酶的共价修饰 反应是酶促反 应，只要有少 量信号分子 （如激素）存
2、ATP
核 细胞质
DNA DNA水平调节
转录水平调节
转录初产物 RNA
转录后加工 的调节
mRNA
翻译调节
mRNA 降解调节
蛋白质前体
翻译后加工 的调节
活性蛋白质
mRNA 降解物
激素调节的机制
1、含氮激素作用模式 2、甾醇类激素作用模式
甾 醇 类 激 素 作 用 原 理 示 意 图
肽类激素通过 cAMP- 蛋白激酶调节代谢示意图
酵
C1 丙酮酸羧化酶
解
F-6-P
B
C2 PEP 羧激酶
和
F-1.6-P
葡
3-P- 甘油醛
磷酸二羟丙酮
萄
糖 异 天冬氨酸
PEP
C2
草酰乙酸
丙酮酸
生
的
? -酮戊二酸 谷氨酸
丙氨酸
3-P- 甘油 乳酸
甘油
（胞液）
关
? -酮戊二酸 谷氨酸
系 天冬氨酸
草酰乙酸
C1
丙酮酸
乙酰 CoA
（线粒体） TCA 循环
脂肪
是通过酶的变构效应来实现的。
（1）限速步骤和标兵酶
（2）反馈抑制
（3）前馈和反馈激活
（4）前馈和反馈调节中酶活性调节的机制
共价修饰
酶分子中的某些基团，在其它酶的催化下， 可以共价结合或脱去，引起酶分子构象的改变， 使其活性得到调节，这种方式称为酶的共价修饰 （Covalent moldification ）。目前已知有六种修饰方 式：磷酸化/去磷酸化，乙酰化 /去乙酰化，腺苷酰 化/去腺苷酰化，尿苷酰化 /去尿苷酰化，甲基化 / 去甲基化，氧化 （S-S）/还原(2SH)。
多糖
蛋白质
脂肪酸、甘油
葡萄糖、 其它单糖
氨基酸
乙酰CoA
磷酸化
电子传递 （氧化）
+Pi
e-
三羧酸 循环
生物氧化的三个阶段
大分子降解 成基本结构 单位
小分子化合物 分解成共同的 中间产物（如 丙酮酸、乙酰
CoA等）
共同中间物进 入三羧酸循环 , 氧化脱下的氢由 电子传递链传递 生成H2O，释放 出大量能量，其 中一部分通过磷 酸化储存在ATP 中。
操纵子学说
a、操纵子——基因表达的协同单位
结构基因（编码蛋白质，S）
操纵子
操纵基因（operator, O）
控制部位
启动子（premotor, P）
b、酶合成的诱导和阻遏机理
实例：诱导型操纵子 ? 乳糖操纵子 阻遏型操纵子 ? 色氨酸操纵子（自学）
酶合成的诱导机理
调节基因
诱导物
阻遏蛋白 （有活性）
代谢调节的四级水平： 酶水平调节 细胞水平调节 激素水平调节 多细胞整体水平调节 神经水平调节
酶水平的调节
1、酶原激活 2、酶的别构效应
? 酶活性的前馈和反馈调节 3、酶的共价修饰与级联放大机制 4、辅因子对已有酶活性的调节
细胞质:酵解;磷 戊糖途径;糖原 合成;脂肪酸合 成;
酶 定 位 的 区 域 化
+
E A? B ? C ? D ? F
+ C
E A? B ? ? ? ? ? ? ? G
D +
例1:糖代谢途径中丙酮酸积累激活丙酮酸羧化酶，
例2：乙酰CoA的积累激活PEP羧化酶
葡萄糖
1，6-二磷酸果糖
酶
的
反
磷酸烯醇式丙酮酸
丙酮酸
馈
羧化酶
激 活化
活
草酰乙酸
? -酮戊二酸
拧檬酸
乙酰CoA
谷氨酰氨合成酶的累积反馈抑制
细胞核:核酸合成
线粒体:丙酮酸氧化;三羧 酸循环;? -氧化;呼吸链电 子传递;氧化磷酸化
内质网:蛋白质合成 ;磷脂合成
酶活性的前馈和反馈调节
前馈（feedforward ）和反馈（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”，这里分别借用来说 明底物和代谢产物对代谢过程的调节作用。这种调节作用
A、乳糖操纵子的结构
调节
乳
基因
糖
R
启 动 操纵 子 基因
PO
LacZ
乳糖结构基因 LacY Laca
操
mRNA
基因关闭
纵
子
阻遏蛋白 （有活性）
的 B、乳糖酶的诱导
负
调节
基因
调
R
启 动 操纵 子 基因
PO
LacZ
乳糖结构基因
LacY
Laca
控 mRNA 乳糖
阻遏蛋白 （无活性）
mRNAZ mRNAY mRNAa
物质代谢的联系及调节
一、糖、脂类、核酸、蛋白质代谢的相互联系
1、糖代谢与脂类代谢的相互关系 2、糖代谢与蛋白质代谢的相互联系 3、脂类代谢与蛋白质代谢的相互联系 4、核酸与糖、脂类、蛋白质代谢的联系
二 、 代谢调节
1 代谢调节的概念
2、酶水平的调节 （1） 酶定位的区域化 （2） 酶活性的调节 (共价修饰，反馈调节 ) （3） 酶合成的调节（原核生物基因表达的 调控 -操纵子学说） 3、细胞信号的跨膜转导
激素 受体
G蛋白 环化酶
ATP
cATP+ PPi
细胞膜
R
c
蛋白激酶（无活性）
c+ R
蛋白激酶（有活性）
cATP
内在蛋白质的磷酸化作用
改变细胞的生理过程
细胞膜
问答题
1、为什么说三羧酸循环是糖、脂、蛋白质三大物质代谢的 共同通路？
2、举例说明核苷酸类化合物在代谢中起的作用。
3、试比较变构调节与化学修饰调节作用的异同？
阻遏蛋白 （无活性）
不能阻挡 操纵基因
基因表达
酶合成的阻遏机理
调节基因
阻遏物
阻遏蛋白 （无活性）
阻遏蛋白 （有活性）
阻挡操 纵基因
基因不表达
实例：大肠杆菌乳糖操纵子（如图）
酶 的 诱 导 和 阻 遏 操 纵 子 模 型
A.有活性阻遏蛋白
调节基因
启动基因 操纵基因
结构基因
阻遏蛋白 (有活性)
B.有活性阻遏蛋白加诱导剂
葡萄糖降解物与cAMP 的关系
ATP 腺苷酸 抑制 环化酶
cAMP
磷酸二酯
5'-AMP
酶 激活
葡萄糖
分解代 谢产物
真核生物基因表达调控
? 真核基因表达调控的五个水平
DNA水平调节 转录水平调节 转录后加工的调节 翻译水平调节 翻译后加工的调节
? 真核基因调控主要是正调控 ? 顺式作用元件和反式作用因子 ? 转录因子的相互作用控制转录
（无活性） 磷酸化酶 a（活性）
6
? 108
6、糖原
1-磷酸葡萄糖
葡萄糖
效率极高。
血液
葡萄糖
6-磷酸葡萄糖
反馈抑制
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，称为反馈抑制。这是一种负反 馈机制，多数情况下控制合成代谢。
类型：顺序反馈抑制 协同反馈抑制 累积反馈抑制 同工酶反馈抑制
? 各类物质代谢都离不开具备高能磷酸键的各种核苷酸，如 ATP
是能量的“通货”，此外 UTP 参与多糖的合成，CTP 参与磷脂合 成，GTP 参与蛋白质合成与糖异生作用;
?核苷酸的一些衍生物具重要生理功能（如 CoA、NAD+，NADP+ ，
cAMP ，cGMP ）。
脂肪代谢和糖代谢的关系
三酰甘油
顺序反馈抑制示意图
-
-
H
E1
A
B
C
J E2
D
E3
F
G
-
芳香族氨基酸合成的顺序反馈调节
协同调节示意图
-
E1
A
B
C
--
J
E2
D
E3 F
G
H
-
赖氨酸和苏氨酸的协同反馈调节
同工酶反馈抑制示意图
-
E1
A
B
C
E2
-
H
-
E4
J
D
E3 F
-
G
几种氨基酸的同工酶反馈调节
累积反馈抑制示意图
反馈激活和前馈激活示意图
基
因
表
达
阻遏蛋白 （有活性）
乳糖操纵子的正调控
CAP 基因
RT
mRNA
CAP 结 合部位
结构基因
P O LacZ LacY Laca T
RNA 聚合酶
mRNAZ mRNAY