酶生物合成的基本理论.pptx

2024/11/17 周日周日1湖州师范学院湖州师范学院 Ming 提取分离法提取分离法 微生物细胞发酵产酶微生物细胞发酵产酶v酶的生产方法酶的生产方法 生物合成法生物合成法 植物细胞培养产酶植物细胞培养产酶 化学合成法化学合成法 动物细胞培养产酶动物细胞培养产酶 v酶酶的的生生产产（enzyme production）是是通通过过各各种种方方法法获得所需酶的技术过程。获得所需酶的技术过程。v提提取取分分离离法法是是最最早早采采用用且且沿沿用用至至今今的的方方法法，生生物物合合成成法法是是20世世纪纪50年年代代以以来来酶酶生生产产的的主主要要方方法法，而而化化学学合成法至今仍然停留在实验室阶段。合成法至今仍然停留在实验室阶段。第一篇第一篇 酶的生产酶的生产2024/11/17 周日周日2湖州师范学院湖州师范学院 Ming第一篇第一篇 酶的生产酶的生产第二章第二章 酶生物合成的基本理论酶生物合成的基本理论1第三章第三章 酶的生物合成法生产酶的生物合成法生产2第四章第四章 酶的提取与分离纯化酶的提取与分离纯化32024/11/17 周日周日3湖州师范学院湖州师范学院 Ming第二章第二章 酶生物合成的基本理论酶生物合成的基本理论引引 言言1RNA的生物合成的生物合成2蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成3酶生物合成的调节酶生物合成的调节42024/11/17 周日周日4湖州师范学院湖州师范学院 Mingv酶酶的的生生物物合合成成（enzyme biosynthesis）是是通过细胞的生命活动合成各种酶的过程。通过细胞的生命活动合成各种酶的过程。v细细胞胞内内酶酶的的生生物物合合成成要要经经过过一一系系列列的的步步骤骤，需需要要诸诸多多因因素素的的参参与与，在在复复制制、转转录录、翻翻译译、加加工工和和组组装装过过程程中中，这这些些因因素素都都对对酶酶的的生生物物合成起到调节控制作用。合成起到调节控制作用。2024/11/17 周日周日5湖州师范学院湖州师范学院 Ming第一节第一节 RNA的生物合成的生物合成转录转录 中心法则中心法则Reverse transcription 以以DNA为模板，以核苷三磷酸为底物，在为模板，以核苷三磷酸为底物，在RNA聚合酶聚合酶（转录酶）的作用下，生成（转录酶）的作用下，生成RNA分子的过程。分子的过程。2024/11/17 周日周日6湖州师范学院湖州师范学院 Ming 中心法则中心法则vReplication Replication 复制：复制：亲代DNA或RNA在一系列酶的作用下，生成与亲代相同的子代DNA或RNA的过程。vTranscription Transcription 转录转录：以DNA为模板，按照碱基配对原则将其所含的遗传信息传给RNA，形成一条与DNA链互补的RNA的过程。vTranslation Translation 翻译翻译：亦叫转译，以mRNA为模板，将mRNA的密码解读成蛋白质的氨基酸顺序的过程。vReverse translation Reverse translation 逆转录逆转录：以RNA为模板，在逆转录酶的作用下，生成DNA的过程。2024/11/17 周日周日7湖州师范学院湖州师范学院 Ming不同的不同的RNA具有不同的生物学功能具有不同的生物学功能（1）双链）双链RNA：在某些在某些RNA病毒中，作为遗传信息的载体。病毒中，作为遗传信息的载体。（2）tRNA:在在蛋蛋白白质质的的生生物物合合成成过过程程中中，tRNA作作为为氨氨基基酸酸载载体体，并并由其上的反密码子识别由其上的反密码子识别mRNA分子上的密码子；分子上的密码子；（3）催催化化活活性性RNA：属属于于核核酸酸类类酶酶，在在一一定定条条件件下下，可可以以催催化化有有关关的生化反应。的生化反应。（4）sRNA：各各种种小小分分子子RNA在在分分子子修修饰饰和和代代谢谢调调节节等等方方面面有有重重要要作作用。用。（5）mRNA：携带遗传信息，在蛋白质合成时充当模板的携带遗传信息，在蛋白质合成时充当模板的RNA。（6）rRNA：是是细细胞胞中中含含量量最最多多的的RNA，约约占占RNA总总量量的的82%。rRNA单单独独存存在在时时不不执执行行其其功功能能，它它与与多多种种蛋蛋白白质质结结合合成成核核糖糖体体，作为蛋白质生物合成的作为蛋白质生物合成的“装配机装配机”。2024/11/17 周日周日8湖州师范学院湖州师范学院 Ming转录过程的特点转录过程的特点转录的不对称性转录的不对称性：在：在RNA的合成中，的合成中，DNA的二条链中仅有一的二条链中仅有一条链可作为转录的模板，称为转录的不对称性。（反义链，条链可作为转录的模板，称为转录的不对称性。（反义链，有义链）有义链）反义链反义链 antisense strand（无意义链，负链）：（无意义链，负链）：在在RNA的转录的转录中，用作模板的中，用作模板的DNA链称为反义链。链称为反义链。有义链有义链 coding strand（编码链，正链）：（编码链，正链）：在在RNA的转录中，的转录中，不作为模板的不作为模板的DNA链称为有义链。链称为有义链。2024/11/17 周日周日9湖州师范学院湖州师范学院 MingT C G A G T A CA G C T C A T GC G A G U A CG C A URNA聚合酶聚合酶有意义链有意义链反意义链反意义链RNAPPi555533GTPUTPCTPATPTTPRNA在在DNA模板上的生物合成模板上的生物合成3333552024/11/17 周日周日10湖州师范学院湖州师范学院 Ming转录过程的特点转录过程的特点转录所需酶：转录所需酶：依赖依赖DNA的的RNA聚合酶聚合酶又称为转录酶，是以又称为转录酶，是以DNA为模板的一类为模板的一类RNA聚合酶。聚合酶。原核生物原核生物：核心酶，全酶（核心酶：核心酶，全酶（核心酶+因子）因子）。真核生物真核生物：RNA聚合酶聚合酶、RNA聚合酶聚合酶和和RNA聚合酶聚合酶 ，都属于寡聚酶，酶的亚基数目为，都属于寡聚酶，酶的亚基数目为410个，亚基个，亚基 种类有种类有46种。种。2024/11/17 周日周日11湖州师范学院湖州师范学院 Ming聚合酶种类聚合酶种类聚合酶种类聚合酶种类RNA聚合酶聚合酶RNA聚合酶聚合酶RNA聚合酶聚合酶别名别名别名别名rRNA聚合酶聚合酶不均一不均一rRNA聚聚合酶合酶小分子小分子rRNA聚聚合酶合酶 存在位置存在位置存在位置存在位置核仁核仁核仁核仁核质核质相对分子量相对分子量相对分子量相对分子量550600600催化反应的产物催化反应的产物催化反应的产物催化反应的产物rRNAmRNAtRNA，5S rRNA真核生物的真核生物的RNARNA聚合酶聚合酶2024/11/17 周日周日12湖州师范学院湖州师范学院 Ming转录过程转录过程v起始位点的识别起始位点的识别 recognitionv转录起始转录起始 initiationv链的延伸链的延伸 elongationv转录终止转录终止 terminationv转录后加工转录后加工 modification2024/11/17 周日周日13湖州师范学院湖州师范学院 MingRNARNA合成过程合成过程起始起始双链双链DNADNA局部解开局部解开磷酸二酯磷酸二酯键形成键形成终止阶段终止阶段解链区到达解链区到达基因终点基因终点延长阶段延长阶段5 3 RNA 终止子终止子(terminator)启动子启动子（promotor)5 RNA聚合酶聚合酶 5 3 5 3 5 5 3 离开离开2024/11/17 周日周日14湖州师范学院湖州师范学院 Ming转录的主要过程（以大肠杆菌为例）转录的主要过程（以大肠杆菌为例）一、转录的起始一、转录的起始1、全酶的形成：核心酶与因子结合成为全酶。2、酶与模板结合：全酶与模板DNA结合生成不稳定的复合物，全酶可沿着模板DNA移动，寻找识别位点。3、酶与启动子结合：全酶与模板DNA的启动子结合生成酶与启动子的复合物。4、模板DNA局部变性：DNA的双螺旋部分解链。5、转录开始：全酶移至转录起始位点，生成稳定的酶-DNA复合物，按照碱基互补原则结合进一个核苷三磷酸，转录正式开始，因子释放出来。2024/11/17 周日周日15湖州师范学院湖州师范学院 Ming转录的主要过程（以大肠杆菌为例）转录的主要过程（以大肠杆菌为例）二、二、RNARNA链的延伸链的延伸1、从起始阶段到延伸阶段，RNA聚合酶分子的构象发生变化。2、RNA链的延伸沿着5至3的方向进行。延伸的速率大约为50 nt/s.3、RNA聚合酶不具有外切核酸酶的活性，无校对功能，RNA生物合成的差错率为10-4-10-5，比DNA复制的差错率10-9-10-10大的多。2024/11/17 周日周日16湖州师范学院湖州师范学院 Ming转录的主要过程（以大肠杆菌为例）转录的主要过程（以大肠杆菌为例）三、三、RNARNA链合成的终止链合成的终止1、模板DNA分子上每一个基因或每一个操纵子都含有一个终止信号-终止子。2、有些RNA链合成的终止还需要终止因子（termination factor）-因子的帮助。2024/11/17 周日周日17湖州师范学院湖州师范学院 Ming转录的主要过程（以大肠杆菌为例）转录的主要过程（以大肠杆菌为例）四、四、RNARNA前体的加工前体的加工经过转录获得的产物并非成熟的RNA分子，而是RNA前体。（一一）剪剪切切反反应应：是指从RNA前体的末端切去一定大小的RNA片段，而得到成熟的RNA分子的加工过程。（二二）剪剪接接反反应应：是指将RNA前体的间插序列除去，并把两端的外显子连接起来，形成成熟RNA分子的加工过程。2024/11/17 周日周日18湖州师范学院湖州师范学院 Ming转录的主要过程（以大肠杆菌为例）转录的主要过程（以大肠杆菌为例）（三三）末末端端连连接接反反应应：末末端端连连接接反反应应是是指指在在RNARNA分分子子的的3 3末末端端或或5 5末末端端连连接接上上特特定定的的寡寡核核苷酸，而形成成熟的苷酸，而形成成熟的RNARNA。1 1、在、在tRNAtRNA的的3 3末端加上末端加上CCA-OHCCA-OH2 2、在、在mRNAmRNA的的5 5末端形成末端形成帽子帽子结构。结构。3 3、在、在mRNAmRNA的的3 3-末端连接末端连接poly Apoly A尾巴。尾巴。4 4、在、在tRNAtRNA的的5 5末端加上甲基鸟苷酸。末端加上甲基鸟苷酸。2024/11/17 周日周日19湖州师范学院湖州师范学院 Ming转录的主要过程（以大肠杆菌为例）转录的主要过程（以大肠杆菌为例）（四）核苷修饰反应（四）核苷修饰反应 成成熟熟的的tRNAtRNA分分子子中中含含有有许许多多修修饰饰核核苷苷。这这些些修修饰饰核核苷苷是是在在tRNAtRNA加加工工过过程程中中，通通过过各种酶的作用而生成的。各种酶的作用而生成的。2024/11/17 周日周日20湖州师范学院湖州师范学院 Ming第二节第二节 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成翻译翻译定义定义 以以mRNA为模板，以氨基酸为底物，在核糖为模板，以氨基酸为底物，在核糖核蛋白体上通过各种核蛋白体上通过各种tRNA、酶和辅助因子的作用，、酶和辅助因子的作用，合成多肽链的过程。合成多肽链的过程。mRNA蛋白质蛋白质翻译翻译 各种信息各种信息 各种蛋白质各种蛋白质（核苷酸排列顺序）（核苷酸排列顺序）（氨基酸排列顺序）（氨基酸排列顺序）2024/11/17 周日周日21湖州师范学院湖州师范学院 Ming蛋白质合成的几个要素蛋白质合成的几个要素1、mRNA模板模板vmRNA是带有是带有DNA遗传信息指导蛋白质合成的直接遗传信息指导蛋白质合成的直接模板。模板。v以以mRNA为模板，合成一定结构的多肽链的过程为模板，合成一定结构的多肽链的过程(翻翻译译)，就是将，就是将mRNA分子中的核苷酸排列顺序转变成分子中的核苷酸排列顺序转变成蛋白质分子中的氨基酸排列顺序。蛋白质分子中的氨基酸排列顺序。2024/11/17 周日周日22湖州师范学院湖州师范学院 Ming2、遗传密码、遗传密码vmRNA分子中分子中,每三个相邻的核苷酸组成的三联体代表某每三个相邻的核苷酸组成的三联体代表某种氨基酸或其它信息，称为种氨基酸或其它信息，称为密码子密码子或或三联密码三联密码。v四种核苷酸编成三联体可形成四种核苷酸编成三联体可形成43个即个即64个密码子。其中：个密码子。其中：v一个起始密码一个起始密码:AUGv三个终止密码三个终止密码:UAA UGA UAGv多数氨基酸拥有多数氨基酸拥有:2-4个密码个密码2024/11/17 周日周日23湖州师范学院湖州师范学院 Ming3、转运、转运RNA(tRNA)vtRNA是氨基酸的转运工具，携带活化的氨基酸到核蛋白体。是氨基酸的转运工具，携带活化的氨基酸到核蛋白体。vtRNA有特异性，至少有有特异性，至少有20种以上。每种种以上。每种tRNA的反密码环顶端的反密码环顶端均由三个核苷酸组成的均由三个核苷酸组成的反密码反密码，能与，能与mRNA上相应的密码互补上相应的密码互补结合。结合。2024/11/17 周日周日24湖州师范学院湖州师范学院 Ming酪酪555533AUGGUU UAC ACA酪氨酰酪氨酰-tRNA反密码反密码mRNA密码密码(codon)与反密码与反密码(anticodon)的的碱基配对碱基配对2024/11/17 周日周日25湖州师范学院湖州师范学院 Ming4、核糖体、核糖体v核糖体（或称核糖核蛋白体）由蛋白质和核糖体（或称核糖核蛋白体）由蛋白质和rRNA组成。组成。是存在于细胞质内的微小颗粒。是存在于细胞质内的微小颗粒。2024/11/17 周日周日26湖州师范学院湖州师范学院 MingThe ribosome composition of prokaryotic and eukaryotic cell2024/11/17 周日周日27湖州师范学院湖州师范学院 Ming5、其他因子和酶、其他因子和酶v其他辅助因子其他辅助因子v工具酶工具酶2024/11/17 周日周日28湖州师范学院湖州师范学院 Ming一、遗传密码一、遗传密码（一）遗传密码的概念（一）遗传密码的概念（二）遗传密码的特点（二）遗传密码的特点v1、遗传密码的简并性：一种氨基酸具有一个以上的密码子的现象称为简并性。v2、遗传密码的通用性：不管在体内还是体外，不管是何种生物，遗传密码子都是通用的。v3、密码子和反密码子的相互作用2024/11/17 周日周日29湖州师范学院湖州师范学院 Ming三联体密码2024/11/17 周日周日30湖州师范学院湖州师范学院 Ming2024/11/17 周日周日31湖州师范学院湖州师范学院 Ming二、蛋白质的生物合成二、蛋白质的生物合成v 氨基酸的活化氨基酸的活化v 肽链合成的起始肽链合成的起始v 肽链的延伸肽链的延伸v 肽链合成的终止与释放肽链合成的终止与释放大肠杆菌大肠杆菌在核糖体上在核糖体上合成多肽合成多肽2024/11/17 周日周日32湖州师范学院湖州师范学院 Ming（一）（一）（一）（一）氨基酸活化生成氨酰氨基酸活化生成氨酰氨基酸活化生成氨酰氨基酸活化生成氨酰-tRNA-tRNAAA+tRNA+ATP氨酰氨酰-tRNA合成酶合成酶AA-tRNA+AMP+PPi 对对于于真真核核生生物物，肽肽链链合合成成时时的的第第一一个个氨氨基基酸酸是是甲甲硫硫氨氨酸酸（Met），起起始始tRNA是是Met-tRNAMet。而而对对于于E.coli而而言言，肽肽链链合合成成时时的的第第一一个个氨氨基基酸酸都都是是甲甲酰酰甲甲硫硫氨氨酸酸（fMet)，起起始始tRNA是是fMet-tRNAF。2024/11/17 周日周日33湖州师范学院湖州师范学院 Ming（二）肽链合成的起始（二）肽链合成的起始1、30s亚基与起始因子亚基与起始因子IF3结合；结合；2、30s亚基与亚基与mRNA结合结合，形成，形成30S-IF3-mRNA复合物；复合物；3、fMet-tRNAF与起始因子与起始因子IF2以及以及GPT结合结合，生成，生成fMet-tRNAF-IF2-GPT；4、在起始因子、在起始因子IF1的参与下的参与下，30S-IF3-mRNA与与fMet-tRNA-IF2-GTP结合生成结合生成30s起始复合物。在此复合物中，起始复合物。在此复合物中，fMet-tRNAF上的密码子正好与上的密码子正好与mRNA的起始密码子（的起始密码子（AUG）结合。）结合。5、50S亚基与亚基与30S起始复合物结合起始复合物结合，形成，形成70S核糖体。核糖体。fMet-tRNAF位于位于70S核糖体的核糖体的“P”位（肽酰基位），而它的位（肽酰基位），而它的“A”位（氨酰基位）是空位。位（氨酰基位）是空位。2024/11/17 周日周日34湖州师范学院湖州师范学院 MingAUG ACA5533AUG ACA5533UACUACAUG ACA5533小亚基小亚基mRNAfMet-tRNAF GTP大亚基大亚基GDP+PiA位位P位位fMetfMet肽链合成的起始阶段肽链合成的起始阶段2024/11/17 周日周日35湖州师范学院湖州师范学院 Ming（三）肽链的延伸（三）肽链的延伸1、延伸因子、延伸因子EF-T与氨酰与氨酰-tRNA以及以及GTP结合生成复结合生成复合物。合物。2、进位、进位:氨酰氨酰-tRNA进入核糖体上的进入核糖体上的A位（受位）位（受位）;3、转肽、转肽:形成肽键，在转肽酶作用下形成肽键，在转肽酶作用下,给位与受位结合给位与受位结合;4、移位、移位:核蛋白体向核蛋白体向3端移动一个密码子的位置，端移动一个密码子的位置，空出受位，不断地进位、转肽、移位，使肽空出受位，不断地进位、转肽、移位，使肽 链延长。链延长。2024/11/17 周日周日36湖州师范学院湖州师范学院 MingAUG ACA5533UACfMet苏苏UGUAUG ACA55UACfMet苏苏UGUGUUAUG ACA55UACfMet苏苏UGUGUUAUG ACA55fMet苏苏UGUGUU333333GTP GDP+PiGDP+PiGTP起始复合体起始复合体进位进位转肽转肽移位移位Mg+K+肽链合成的延伸阶段肽链合成的延伸阶段2024/11/17 周日周日37湖州师范学院湖州师范学院 Ming进进位位移移位位转肽转肽2024/11/17 周日周日38湖州师范学院湖州师范学院 Ming（四）肽链合成的终止阶段（四）肽链合成的终止阶段 出现终止密码并与终止因子结合出现终止密码并与终止因子结合;肽键水解，多肽释放肽键水解，多肽释放;tRNA，mRNA，大小亚基解离。，大小亚基解离。2024/11/17 周日周日39湖州师范学院湖州师范学院 MingAUG UAA55UACAUG UAA55UAC3333终终终终AUG UAA55UAC33终终5533UAC终终肽链肽链2024/11/17 周日周日40湖州师范学院湖州师范学院 Ming（五）蛋白质前体的加工（五）蛋白质前体的加工1、N端甲酰甲硫氨酸或甲硫氨酸的切除2、二硫键的形成与重排3、肽链的剪切4、氨基酸侧链的修饰5、肽链的折叠（分子伴侣、折叠酶）6、亚基的聚合2024/11/17 周日周日41湖州师范学院湖州师范学院 Ming第三节第三节 酶生物合成的调节酶生物合成的调节2024/11/17 周日周日42湖州师范学院湖州师范学院 MingA BEX底物水平底物水平的调节的调节酶水平酶水平的调节的调节 酶活性的调节酶活性的调节酶含量的调节酶含量的调节酶的定位调节酶的定位调节辅助因辅助因子调节子调节生长发育的不同时期生长发育的不同时期外界环境变化外界环境变化酶合成酶合成与分解速度的变化与分解速度的变化（基因表达调控）（基因表达调控）产物调节产物调节细胞内酶的调控模式细胞内酶的调控模式2024/11/17 周日周日43湖州师范学院湖州师范学院 Mingv酶酶在在细细胞胞内内的的含含量量取取决决于于酶酶的的合合成成速速度度和和分分解解速速度度。细细胞胞根根据据自自身身活活动动需需要要，严严格格控控制制细细胞胞内内各各种种酶酶的的合合理含量，从而对各种生物化学过程进行调控。理含量，从而对各种生物化学过程进行调控。v酶浓度调节的化学本质是基因表达的调节。在细胞内，酶浓度调节的化学本质是基因表达的调节。在细胞内，所合成的酶的种类及数量是由特殊的基因信息决定的。所合成的酶的种类及数量是由特殊的基因信息决定的。DNA所携带的酶蛋白遗传信息，需要通过转录和翻译所携带的酶蛋白遗传信息，需要通过转录和翻译而合成酶蛋白。在细胞内进行的转录或翻译过程都有而合成酶蛋白。在细胞内进行的转录或翻译过程都有特定的调节控制机制，其中转录的调控占主导地位。特定的调节控制机制，其中转录的调控占主导地位。因此，因此，基因表达的调控主要在转录水平上进行。基因表达的调控主要在转录水平上进行。2024/11/17 周日周日44湖州师范学院湖州师范学院 Mingv组成酶：在细胞中的量比较恒定，环境因素对这组成酶：在细胞中的量比较恒定，环境因素对这些酶的合成速率影响不大。些酶的合成速率影响不大。如：如：DNA聚合酶、聚合酶、RNA聚合酶、糖酵解途径的各聚合酶、糖酵解途径的各种酶等。种酶等。v适应酶（调节酶）：在细胞中的含量变化很大，适应酶（调节酶）：在细胞中的含量变化很大，其合成速率明显受到环境因素的影响。其合成速率明显受到环境因素的影响。如：如：大肠杆菌大肠杆菌-半乳糖苷酶。半乳糖苷酶。2024/11/17 周日周日45湖州师范学院湖州师范学院 Ming一、原核生物中酶生物合成的调节控制一、原核生物中酶生物合成的调节控制与酶生物合成有关的基因与酶生物合成有关的基因调节调节基因基因启动启动基因基因操纵操纵基因基因结构结构基因基因2024/11/17 周日周日46湖州师范学院湖州师范学院 Ming 调节基因调节基因(regulator gene)：可产生一种组成型调节蛋白可产生一种组成型调节蛋白(regulatory protein)（阻遏），通过与效应物（阻遏），通过与效应物(effector)（包括诱导物和（包括诱导物和阻遏物）的特异结合而发生变构作用，从而改变它阻遏物）的特异结合而发生变构作用，从而改变它与操纵基因的结合力。与操纵基因的结合力。调节基因常位于调控区的上游。调节基因常位于调控区的上游。2024/11/17 周日周日47湖州师范学院湖州师范学院 Ming启动基因（启动基因（promotor gene）：）：RNA聚合酶的结合位点聚合酶的结合位点 cAMP-CAP的结合位点的结合位点 CAP：分解代谢产物活化蛋白，又称环腺苷酸：分解代谢产物活化蛋白，又称环腺苷酸受体蛋白。受体蛋白。只有只有cAMP-CAP复合物结合到启动子的位点上，复合物结合到启动子的位点上，RNA聚合酶才能结合到其在启动子的位点上，酶的聚合酶才能结合到其在启动子的位点上，酶的合成才能开始。合成才能开始。两个两个位点位点2024/11/17 周日周日48湖州师范学院湖州师范学院 Ming操纵基因（操纵基因（Operater gene）:位于启动基因和结构基因之间的一段碱基顺序，位于启动基因和结构基因之间的一段碱基顺序，能特异性地与调节基因产生的变构蛋白结合，操纵能特异性地与调节基因产生的变构蛋白结合，操纵酶合成的时机与速度。酶合成的时机与速度。结构基因（结构基因（Structural gene）:决定某一多肽的决定某一多肽的DNA模板，与酶有各自的对应模板，与酶有各自的对应关系，其中的遗传信息可转录为关系，其中的遗传信息可转录为mRNA，再翻译为，再翻译为蛋白质。蛋白质。2024/11/17 周日周日49湖州师范学院湖州师范学院 Ming操纵子：操纵子：由结构基因、操纵基因和启动基因一起组成。由结构基因、操纵基因和启动基因一起组成。诱导型操纵子：诱导型操纵子：无诱导物的情况下，其基因的表达水平很低无诱导物的情况下，其基因的表达水平很低 或或不不表表达达，只只有有在在诱诱导导物物存存在在的的情情况况下下，才才能能转录生成转录生成mRNA，进而合成酶。，进而合成酶。例：乳糖操纵子例：乳糖操纵子阻遏型操纵子：阻遏型操纵子：在无阻遏物的情况下，基因正常表达，当有在无阻遏物的情况下，基因正常表达，当有 阻遏物存在时，转录受到阻遏。阻遏物存在时，转录受到阻遏。例：色氨酸操纵子例：色氨酸操纵子2024/11/17 周日周日50湖州师范学院湖州师范学院 Ming1、分解代谢物阻遏作用、分解代谢物阻遏作用 某些物质经过分解代谢产生的物质阻遏某些酶生物合成某些物质经过分解代谢产生的物质阻遏某些酶生物合成的现象。的现象。葡萄糖等物葡萄糖等物质分解代谢质分解代谢释放能量释放能量ATPAMP细胞内的细胞内的cAMP通过磷通过磷酸二酯酶水解生成酸二酯酶水解生成AMP腺苷酸环化酶腺苷酸环化酶活化受到抑制活化受到抑制cAMP的的生成受阻生成受阻胞内胞内cAMPcAMP-CAP复合物复合物启动基因位点启动基因位点上没有足够的上没有足够的cAMP-CAP复复合物合物RNA聚合酶聚合酶无法结合在无法结合在启动基因位启动基因位点上点上转录无法进行，酶合成受阻转录无法进行，酶合成受阻2024/11/17 周日周日51湖州师范学院湖州师范学院 Ming分解代谢物阻遏作用分解代谢物阻遏作用细胞生长、新细胞生长、新陈代谢进行陈代谢进行ATPADP、AMP 、cAMP cAMP-CAP复合复合物结合到启动基物结合到启动基因的特定位点因的特定位点RNA聚合酶结聚合酶结合到相应位点合到相应位点酶生物合酶生物合成开始成开始 为了减少或解除分解代谢物阻遏作用，可以在培养环境为了减少或解除分解代谢物阻遏作用，可以在培养环境中控制好某些容易降解物质的量或添加一定量的中控制好某些容易降解物质的量或添加一定量的cAMP。2024/11/17 周日周日52湖州师范学院湖州师范学院 Ming2、酶生物合成的诱导作用、酶生物合成的诱导作用 加入某些物质，使酶的生物合成开始或加速进行的现象。加入某些物质，使酶的生物合成开始或加速进行的现象。诱导物：诱导物：能引起诱导作用的物质，一般是酶催化作用的底物或能引起诱导作用的物质，一般是酶催化作用的底物或底物类似物。底物类似物。已知分解利用乳糖的酶有：已知分解利用乳糖的酶有：-半乳糖苷酶；半乳糖苷酶；-半乳糖苷透过酶；半乳糖苷透过酶；-半半乳糖乙酰化酶。乳糖乙酰化酶。实验：实验：1.大肠杆菌生长在葡萄糖培养基上时，细胞内无上述三种酶合成；大肠杆菌生长在葡萄糖培养基上时，细胞内无上述三种酶合成；2.大肠杆菌生长在乳糖唯一碳源乳糖培养基上时，细胞内有上述三种大肠杆菌生长在乳糖唯一碳源乳糖培养基上时，细胞内有上述三种酶合成；当换成葡萄糖培养基时，三种酶基本消失；酶合成；当换成葡萄糖培养基时，三种酶基本消失；3.表明菌体生物合成的经济原则：需要时才合成。表明菌体生物合成的经济原则：需要时才合成。2024/11/17 周日周日53湖州师范学院湖州师范学院 Ming调节调节基因基因操纵操纵基因基因乳糖结构基因乳糖结构基因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调节调节基因基因操纵操纵基因基因乳糖结构基因乳糖结构基因启启动动子子ORmRNAZmRNAYmRNAa 阻遏蛋白阻遏蛋白（无活性）（无活性）基基 因因 表表达达mRNAA、乳糖操纵子的结构、乳糖操纵子的结构B、乳糖酶的诱导、乳糖酶的诱导 乳糖乳糖 阻遏蛋白阻遏蛋白（有活性）（有活性）诱诱 导导2024/11/17 周日周日54湖州师范学院湖州师范学院 Ming3、酶生物合成的反馈阻遏作用、酶生物合成的反馈阻遏作用酶催化反应的产物或代谢途径的末端产物使该酶的生物合酶催化反应的产物或代谢途径的末端产物使该酶的生物合成受到阻遏的现象。成受到阻遏的现象。共阻遏物：引起反馈作用的物质共阻遏物：引起反馈作用的物质实验：实验：（1）大肠杆菌生长在无机盐和葡萄糖的培养基上时，）大肠杆菌生长在无机盐和葡萄糖的培养基上时，检测到细胞内有检测到细胞内有色氨酸合成酶的存在；色氨酸合成酶的存在；（2）在上述培养基中加入色氨酸，检测发现细胞内色氨酸合成酶的活）在上述培养基中加入色氨酸，检测发现细胞内色氨酸合成酶的活性降低，直至消失。性降低，直至消失。（3）表明色氨酸的存在阻止了色氨酸合成酶的合成，体现了菌体生长）表明色氨酸的存在阻止了色氨酸合成酶的合成，体现了菌体生长的经济原则的经济原则:不需要就不合成不需要就不合成。2024/11/17 周日周日55湖州师范学院湖州师范学院 Ming调节基因调节基因操纵基因操纵基因结构基因结构基因mRNA酶蛋白酶蛋白阻遏蛋白不能与操纵基因结合，阻遏蛋白不能与操纵基因结合，结构基因表达结构基因表达调节基因调节基因操纵基因操纵基因结构基因结构基因辅阻遏物辅阻遏物trp代谢产物与阻遏蛋白结代谢产物与阻遏蛋白结合，使之构象发生变化合，使之构象发生变化与操纵基因结合，结构与操纵基因结合，结构基因不能表达基因不能表达色氨酸操纵子（酶的阻遏）色氨酸操纵子（酶的阻遏）2024/11/17 周日周日56湖州师范学院湖州师范学院 Ming二、真核生物酶生物合成的调节二、真核生物酶生物合成的调节1、细胞分化改变酶的生物合成：例如端粒酶、细胞分化改变酶的生物合成：例如端粒酶2、基因扩增加速酶的生物合成、基因扩增加速酶的生物合成3、增强子促进酶的生物合成、增强子促进酶的生物合成4、抗原诱导抗体酶的生物合成、抗原诱导抗体酶的生物合成2024/11/17 周日周日57湖州师范学院湖州师范学院 Ming端粒端粒 端端粒粒（Telomere）是是真真核核细细胞胞染染色色体体末末端端的的特特殊殊结结构构。人人端端粒粒是是由由6个个碱碱基基重重复复序序列列(TTAGGG)和和结结合合蛋蛋白白组组成成。端端粒粒有有重重要要的的生生物物学学功功能能，可可稳稳定定染染色色体体的的功功能能,防防止止染染色色体体DNA降降解解、末末端端融融合合,保保护护染染色色体体结结构构基基因因DNA，调调节节正正常常细细胞胞生生长长。正正常常细细胞胞由由于于线线性性DNA复复制制5末末端端消消失失，随随体体细细胞胞不不断断增增殖殖，端端粒粒逐逐渐渐缩缩短短，当当细细胞胞端端粒粒缩缩至至一一定定程程度度，细细胞胞停停止止分分裂裂，处处于于静静止止状状态态。故故有有人人称称端端粒粒为为正正常常细细胞胞的的“分分裂裂钟钟”(Mistosis clock)，端端粒粒长长短短和和稳稳定定性性决定了细胞寿命，并与细胞衰老和癌变密切相关。决定了细胞寿命，并与细胞衰老和癌变密切相关。2024/11/17 周日周日58湖州师范学院湖州师范学院 Ming端粒酶v(Telomerase)是使端粒延伸的反转录DNA合成酶。是个由RNA和蛋白质组成的核糖核酸-蛋白复合物。其RNA组分为模板，蛋白组分具有催化活性，以端粒3末端为引物，合成端粒重复序列。端粒酶的活性在真核细胞中可检测到，其功能是合成染色体末端的端粒，使因每次细胞分裂而逐渐缩短的端粒长度得以补偿，进而稳定端粒长度。主要特征是用它自身携带的RNA作模板，以dNTP为原料，通过逆转录催化合成模板链5端DNA片段或外加重复单位。2024/11/17 周日周日59湖州师范学院湖州师范学院 Mingv瑞典卡罗林斯卡医学院宣布，将2009年诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学家伊丽莎白布莱克本、卡萝尔格雷德和杰克绍斯塔克，以表彰他们“发现端粒和端粒酶是如何保护染色体的”。2024/11/17 周日周日60湖州师范学院湖州师范学院 Ming2024/11/17 周日周日61湖州师范学院湖州师范学院 Ming抗体酶抗体酶抗抗体体酶酶又称为催化性抗体，是一类具有生物催化功能的抗体分子。抗抗体体酶酶的的制制备备方方法法主要有诱导法和修饰法。修饰法是对抗体分子修饰，在抗体与抗原结合部位引进催化基团，使之成为具有生物催化活性的抗体。诱诱导导法法是抗体酶制备的主要方法，是在特定的抗原诱导下合成抗体酶的方法。根据所采用的抗原不同，诱导法可分为半抗原诱导法和酶蛋白诱导法。2024/11/17 周日周日62湖州师范学院湖州师范学院 Ming半抗原诱导法：半抗原诱导法：是抗体酶制备的主要方法。该法是以预先设计的过渡态类似物作为半抗原，与载体蛋白偶联制成抗原，然后免疫动物，再经过单克隆抗体制备技术制备、分离、筛选得到所需的抗体酶。2024/11/17 周日周日63湖州师范学院湖州师范学院 Ming