2. 酶水平的调节包括          、          和          。其中最灵敏的调节方式是         。
3. 酶合成的调节分别在         、         和         三个方面进行。
4. 合成诱导酶的调节基因产物是        ，它通过与         结合起调节作用。
5. 在分解代谢阻遏中调节基因的产物是             ，它能与       结合而被活化，帮助             与启动子结合，促进转录进行。
6. 色氨酸是一种         ，能激活         ，抑制转录过程。
7. 乳糖操纵子的结构基因包括         、         和        。
8. 在代谢网络中最关键的三个中间代谢物是          、         和        。
9. 酶活性的调节包括         、         、         、         、
和          。
10.共价调节酶是由          对酶分子进行          ，使其构象在      和      之间相互转变。
11.真核细胞中酶的共价修饰形式主要是             ，原核细胞中酶共价修饰形式主要是             。

（四）选择题
1. 利用操纵子控制酶的合成属于哪一种水平的调节：
A．翻译后加工    B．翻译水平    C．转录后加工    D．转录水平
2. 色氨酸操纵子调节基因产物是：
A．活性阻遏蛋白                  B．失活阻遏蛋白
C．cAMP受体蛋白                D．无基因产物
3. 下述关于启动子的论述错误的是：
A．能专一地与阻遏蛋白结合        B．是RNA聚合酶识别部位
C．没有基因产物                  D．是RNA聚合酶结合部位
4. 在酶合成调节中阻遏蛋白作用于：
A．结构基因     B．调节基因     C．操纵基因     D．RNA聚合酶
5. 酶合成的调节不包括下面哪一项：
A．转录过程                      B．RNA加工过程
C．mRNA翻译过程                D．酶的激活作用
6. 关于共价调节酶下面哪个说法是错误的：
A．都以活性和无活性两种形式存在    B．常受到激素调节
C．能进行可逆的共价修饰            D．是高等生物特有的调节方式
7. 被称作第二信使的分子是：
A．cDNA       B．ACP      C．cAMP      D．AMP
8．反馈调节作用中下列哪一个说法是错误的：
A．有反馈调节的酶都是变构酶       B．酶与效应物的结合是可逆的
C．反馈作用都是使反速度变慢       D．酶分子的构象与效应物浓度有关

（五）是非判断题
（）1.分解代谢和合成代谢是同一反应的逆转，所以它们的代谢反应是可逆的。
（）2.启动子和操纵基因是没有基因产物的基因。
（）3.酶合成的诱导和阻遏作用都是负调控。
（）4.衰减作用是在转录水平上对基因表达进行调节的一种方式。
（）5.与酶数量调节相比，对酶活性的调节是更灵敏的调节方式。
（）6.果糖1,6二磷酸对丙酮酸激酶具有反馈抑制作用。
（）7.序列反应中几个终产物同时过多时的调节作用叫累积调节。
（）8.酶的共价修饰能引起酶分子构象的变化。
（）9.脱甲基化作用能使基因活化。
（）10.连锁反应中，每次共价修饰都是对原始信号的放大.

（六）问答题
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关系?
3．蛋白质代谢与脂类代谢的相互关系?
4．简述酶合成调节的主要内容？
5．以乳糖操纵子为例说明酶诱导合成的调控过程？
6．以糖原磷酸化酶激活为例，说明级联系统是怎样实现反应信号放大的？
7．二价反馈抑制作用有哪些主要类型？
8．代谢的区域化有何意义？

三、答  案

（一）、名词解释：
1. 诱导酶：由于诱导物的存在，使原来关闭的基因开放，从而引起某些酶的合成数量明显增加，这样的酶称为诱导酶
2. 标兵酶：在多酶促系列反应中，受控制的部位通常是系列反应开头的酶，这个酶一般是变构酶，也称标兵酶。
3. 操纵子：在转录水平上控制基因表达的协调单位，包括启动子（P）、操纵基因（O）和在功能上相关的几个结构基因。
4. 衰减子：位于结构基因上游前导区调节基因表达的功能单位，前导区转录的前导RNA通过构象变化终止或减弱转录。
5. 阻遏物：由调节基因产生的一种变构蛋白，当它与操纵基因结合时，能够抑制转录的进行。
6. 辅阻遏物：能够与失活的阻碣蛋白结合，并恢复阻遏蛋白与操纵基因结合能力的物质。辅阻遏物一般是酶反应的产物。
7. 降解物基因活化蛋白：由调节基因产生的一种cAMP受体蛋白，当它与cAMP结合时被激活，并结合到启动子上促进转录进行。是一种正调节作用。
8. 腺苷酸环化酶：催化ATP焦磷酸裂解产生环腺苷酸（cAMP）的酶。
9. 共价修饰：某种小分子基团可以共价结合到被修饰酶的特定氨基酸残基上，引起酶分子构象变化，从而调节代谢的方向和速度。
10. 级联系统：在连锁代谢反应中一个酶被激活后，连续地发生其它酶被激活，导致原始调节信号的逐级放大，这样的连锁代谢反应系统称为级联系统。
11. 反馈抑制：在代谢反应中，反应产物对反应过程中起作用的酶产生的抑制作用。
12. 交叉调节：代谢产物不仅对本身的反应过程有反馈抑制作用，而且可以控制另一代谢物在不同途径中的合成。
13. 前馈激活：在反应序列中，前身物质对后面的酶起激活作用，使反应向前进行。
14. 钙调蛋白：一种依赖于钙的蛋白激酶，酶蛋白与钙结合引起酶分子构象变化，调解酶的活性。如磷酸化酶激酶是一种依赖于钙的蛋白激酶。

（二）英文缩写符号
1. CAP（Catabolic gene activator protein）：降解物基因活化蛋白
2. PKA（Protein kinase）：蛋白激酶A
3. CaM（Calmkdulin）：钙调蛋白
4. ORF（Open reading frame）：开放阅读框架

（三）填空题
1. 细胞内酶水平；细胞水平；激素水平；神经水平
2. 酶的区域化；酶数量的调节；酶活性的调节
3. 转录水平；转录后加工和运输；翻译水平
4. 阻遏蛋白；操纵基因
5. 降解物基因活化蛋白（CAP）；环腺苷酸（cAMP）；RNA聚合酶
6. 辅阻遏物；阻遏蛋白
7. LacZ；LacY；LacA
8. 6-磷酸葡萄糖；丙酮酸；乙酰辅酶A
9. 酶原激活；酶共价修饰；变构调节；反馈调节；辅因子调节；能荷调节
10. 小分子基团；共价修饰；有活性；无活性
11. 磷酸化和脱磷酸化；核苷酰化和脱核苷酰化

（四）选择题
1. D：操纵子在酶合成的调节中是通过操纵基因的开闭来控制结构基因表达的，所以是转录水平的调节。细胞中酶的数量也可以通过其它三种途径进行调节。
2. B：色氨酸操纵子控制合成色氨酸五种酶的转录，色氨酸是蛋白质氨基酸，正常情况下调节基因产生的是无活性阻遏蛋白，转录正常进行。但当细胞中色氨酸的含量超过蛋白质合成的需求时，色氨酸变成辅阻遏物来激活阻遏蛋白，使转录过程终止；诱导酶的操纵子调节基因产生的是活性阻遏物；组成酶的操纵子调节基因不产生阻遏蛋白；有分解代谢阻遏作用的操纵子调节基因产物是cAMP受体蛋白（降解物基因活化蛋白）。
3. A：操纵基因是阻遏蛋白的结合部位。
4. C：活性阻遏蛋白与操纵基因结合使转录终止。
5. D：酶的激活作用是对酶活性的调节，与酶合成的调节无关。
6．D：共价调节酶是高等生物和低等生物都具有的一种酶活性调节方式。
7．C：cDNA 为互补DNA，ACP为酰基载体蛋白，AMP为腺苷酸。cAMP由腺苷酸环化酶催化ATP焦磷酸裂解环化生成，腺苷酸环化酶可感受激素信号而被激活，所以，一般把激素称为“第一信使”，把cAMP称为“第二信使”。
8．C：反馈作用包括正反馈（反馈激活）和负反馈（反馈抑制），正反馈对酶起激活作用，负反馈对酶起抑制作用。

（五）是非判断题
1.错：分解代谢和合成代谢虽然是同一反应的逆转，但它们各自的代谢途径不完全相同，如在糖酵解途径中，葡萄糖被降解成丙酮酸的过程有三步反应是不可逆的，在糖异生过程中需要由其它的途径或酶来代替。
2.对：操纵子包括启动子、操纵基因和结构基因，启动子是RNA聚合酶识别和结合部位，操纵基因可以与阻遏蛋白结合控制基因表达，两者都没有基因产物。结构基因的转录产物为与DNA互补的RNA。
3.对：在酶合成的诱导中，调节基因产生的活性阻遏物在没有诱导物的情况下，能与操纵基因结合，使转录终止和减弱；在酶合成的阻遏中，调节基因产生的失活阻遏物与辅阻遏物结合后被活化，再与操纵基因结合，也能使转录终止和减弱；
4.对：衰减作用是通过对已转录的前导RNA翻译后形成的终止子，对已开始的转录过程进行调节。
5.对：酶合成的调节需要经过转录、翻译、加工等过程，酶的降解需要蛋白酶的作用，它们都是慢速的调节过程。酶活性的调节则直接作用于酶分子本身，所以是更灵敏更迅速的调节过程。
6.错：果糖1,6二磷酸对丙酮酸激酶具有前馈激活作用。因为，在糖酵解的序列反应中，果糖1,6二磷酸位于丙酮酸激酶催化的反应之前，果糖1,6二磷酸对丙酮酸激酶的前馈激活作用有利于酵解反应的进行。
7.错：叫协同调节。几个终产物中任何一个产物过多都能部分抑制某一酶的活性，要达到最大的效果几个终产物必需同时过多，这种调节作用叫累积调节。
8.对：在酶分子中共价引入或去除某种小分子基团，能使酶蛋白的空间结构在有活性和无活性构象之间发生转变。
9.对：DNA的碱基通过脱甲基化作用能使染色质变疏松，基因得到活化。而甲基化作用可关闭某些基因的表达。
10.对：因为在连锁反应中，每次共价修饰都相当于增加一级酶促反应，使原始信号得到一次放大。

（六）问答题（解题要点）
1. 答：（1）糖转变为脂肪：糖酵解所产生的磷酸二羟丙同酮还原后形成甘油，丙酮酸氧化脱羧形成乙酰辅酶A是脂肪酸合成的原料，甘油和脂肪酸合成脂肪。
（2）脂肪转变为糖：脂肪分解产生的甘油和脂肪酸，可沿不同的途径转变成糖。甘油经磷酸化作用转变成磷酸二羟丙酮，再异构化变成3-磷酸甘油醛，后者沿糖酵解逆反应生成糖；脂肪酸氧化产生乙酰辅酶A，在植物或微生物体内可经乙醛酸循环和糖异生作用生成糖，也可经糖代谢彻底氧化放出能量。
（3）能量相互利用：磷酸戊糖途径产生的NADPH直接用于脂肪酸的合成，脂肪分解产生的能量也可用于糖的合成。
2. 答：（1）糖是蛋白质合成的碳源和能源：糖分解代谢产生的丙酮酸、α-酮戊二酸、草酰乙酸、磷酸烯醇式丙酮酸、4-磷酸赤藓糖等是合成氨基酸的碳架。糖分解产生的能量被用于蛋白质的合成。
（2）蛋白质分解产物进入糖代谢：蛋白质降解产生的氨基酸经脱氨后生成α-酮酸，α-酮酸进入糖代谢可进一步氧化放出能量，或经糖异生作用生成糖。
3. 答：（1）脂肪转变为蛋白质：脂肪分解产生的甘油可进一步转变成丙酮酸、α-酮戊二酸、草酰乙酸等，再经过转氨基作用生成氨基酸。脂肪酸氧化产生乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合进入三羧酸循环，能产生谷氨酸族和天冬氨酸族氨基酸。
（2）蛋白质转变为脂肪：在蛋白质氨基酸中，生糖氨基酸通过丙酮酸转变成甘油，也可以氧化脱羧后转变成乙酰辅酶A，用于脂肪酸合成。生酮氨基酸在代谢反应中能生成乙酰乙酸，由乙酰乙酸缩合成脂肪酸。丝氨酸脱羧后形成胆氨，胆氨甲基化后变成胆碱，后者是合成磷脂的组成成分。
4. 答：（1）转录水平的调节：负调控作用（酶合成的诱导和阻遏）；正调控作用（降解物基因活化蛋白）；衰减作用（衰减子）。
（2）转录后的的调节：转录后mRNA的加工，mRNA由细胞核向细胞质的运输，mRNA细胞中的定位和组装。
（3）翻译水平的调节：mRNA本身核苷酸组成和排列（如SD序列），反义RNA的活性，mRNA的稳定性等都是翻译水平的调节的重要内容。
5. 答：（1）乳糖操纵子：操纵子是指在转录水平上控制基因表达的协调单位，包括启动子（P）、操纵基因（O）和在功能上相关的几个结构基因，操纵子可受调节基因的控制。乳糖操纵子是三种乳糖分解酶的控制单位。
（2）阻遏过程：在没有诱导物（乳糖）情况下，调节基因产生的活性阻遏蛋白与操纵基因结合，操纵基因被关闭，操纵子不转录。
（3）诱导过程：当有诱导物（乳糖）的情况下，调节基因产生的活性阻遏蛋白与诱导物结合，使阻遏蛋白构象发生改变，失去与操纵基因结合的能力，操纵基因被开放，转录出三种乳糖分解酶（LacZ、LacY、LacA）。
6. 答：（1）级联系统：在连锁代谢反应中一个酶被激活后，连续地发生其它酶被激活，导致原始调节信号的逐级放大，这样的连锁代谢反应系统称为级联系统。糖原磷酸化酶的激活过程就是一个例子。
（2）放大过程：a-激素（如肾上腺素）使腺苷酸环化酶活化，催化ATP和生成cAMP。
b- cAMP使蛋白激酶活化，使无活力的磷酸化酶b激酶转变成有活力的    磷酸化酶b激酶。
c-磷酸化酶b激酶使磷酸化酶b转变成激活态磷酸化酶a。
d-磷酸化酶a使糖原分解为磷酸葡萄糖。
每次激活都是一次共价修饰，也是对原始信号的一次放大过程。
7. 答：（1）二价反馈抑制：在有分支的序列反应中，产生两种或两种以上的终产物，都对序列反应开头的酶起反馈抑制作用。
（2）主要类型：同工酶反馈抑制；顺序反馈抑制；协同反馈抑制；累积反馈抑制。
8．答：（1）消除酶促反应之间的干扰。
（2）使代谢途径中的酶和辅因子得到浓缩，有利于酶促反应进行。
（3）使细胞更好地适应环境条件的变化。
（4）有利于调节能量的分配和转换。
第十二章   蛋白质的生物合成

一、知识要点

（一）蛋白质生物合成体系的重要组分
蛋白质生物合成体系的重要组分主要包括mRNA 、tRNA 、rRNA、有关的酶以及几十种蛋白质因子。其中，mRNA是蛋白质生物合成的直接模板。tRNA的作用体现在三个方面：3ˊCCA接受氨基酸；反密码子识别mRNA链上的密码子；连接多肽链和核糖体。rRNA和几十种蛋白质组成合成蛋白质的场所——核糖体。
遗传密码的特点：无标点性、无重叠性；通用性和例外；简并性；变偶性。
（二）蛋白质白质生物合成的过程
蛋白质生物合成的过程分四个步骤：氨基酸活化、肽链合成的起始、延伸、终止和释放。
其中，氨基酸活化即氨酰tRNA的合成，反应由特异的氨酰tRNA合成酶催化，在胞液中进行。氨酰tRNA合成酶既能识别特异的氨基酸，又能辩认携带该氨酰基的一组同功受体tRNA分子。
肽链合成的起始对于大肠杆菌等原核细胞来说，是70S起始复合物的形成。它需要核糖体30S和50S亚基、带有起始密码子AUG的mRNA、fMet-tRNAf 、起始因子IF1、IF2、IF3（分子量分别为10 000、80 000和21 000的蛋白质）以及GTP和Mg2+的参加。
肽链合成的延伸需要70S起始复合物、氨酰-tRNA、三种延伸因子：一种是热不稳定的EF-Tu，另一种是热稳定的EF-Ts，第三种是依赖GTP的EF-G以及GTP和Mg2+。
肽链合成的终止和释放需要三个终止因子RF1、RF2、RF3蛋白的参与。
比较真核细胞蛋白质生物合成与原核细胞的不同。
（三）蛋白质合成后的修饰
蛋白质合成后的几种修饰方式：氨基末端的甲酰甲硫氨酸的切除、肽链的折叠、氨基酸残基的修饰、切去一段肽链。
二、习    题
（一）名词解释
1．密码子(codon)
2．反义密码子(synonymous codon)
3．反密码子(anticodon)
4．变偶假说(wobble hypothesis)
5．移码突变(frameshift mutant)
6．氨基酸同功受体(isoacceptor)
7．反义RNA(antisense RNA)
8．信号肽(signal peptide)
9．简并密码(degenerate code)
10．核糖体(ribosome)
11．多核糖体(poly some)
12．氨酰基部位(aminoacyl site)
13．肽酰基部位(peptidy site)
14．肽基转移酶(peptidyl transferase)
15．氨酰- tRNA合成酶(amino acy-tRNA synthetase)
16．蛋白质折叠(protein folding)
17．核蛋白体循环(polyribosome)
18．锌指(zine  finger)
19．亮氨酸拉链(leucine  zipper)
20．顺式作用元件(cis-acting  element)
21．反式作用因子(trans-acting  factor)
22．螺旋-环-螺旋(helix-loop-helix)

（二）英文缩写符号
1．IF（initiation factor）：
2．EF（elongation factor）：
3．RF（release factor）：
4．hnRNA（heterogeneous nuclear RNA）：
5．fMet-tRNAf ：
6．Met-tRNAi ：

（三） 填空题
1．蛋白质的生物合成是以______作为模板，______作为运输氨基酸的工具，_____作为合成的场所。
2．细胞内多肽链合成的方向是从_____端到______端，而阅读mRNA的方向是从____端到____端。
3．核糖体上能够结合tRNA的部位有_____部位，______部位。
4．蛋白质的生物合成通常以_______作为起始密码子，有时也以_____作为起始密码子，以______，______，和______作为终止密码子。
5．SD序列是指原核细胞mRNA的5ˊ端富含_____碱基的序列，它可以和16SrRNA的3ˊ端的_____
序列互补配对，而帮助起始密码子的识别。
6．原核生物蛋白质合成的起始因子（IF）有_____种，延伸因子（EF）有_____种，终止释放（RF）
有_____种；而真核生物细胞质蛋白质合成的延伸因子通常有_____种，真菌有_____种，终止释放因子有_____种。
7．原核生物蛋白质合成中第一个被掺入的氨基酸是_____。
8．无细胞翻译系统翻译出来的多肽链通常比在完整的细胞中翻译的产物要长，这是因为_____。
9．已发现体内大多数蛋白质正确的构象的形成需要_____的帮助。
10．分子伴侣通常具_____酶的活性。
11．蛋白质内含子通常具有_____酶的活性。
12．某一tRNA的反密码子是GGC，它可识别的密码子为_____和_____。
13．环状RNA不能有效地作为真核生物翻译系统的模板是因为_____。
14．在真核细胞中，mRNA是由_____经_____合成的，它携带着_____。它是由_____降解成的，大多数真核细胞的mRNA只编码_____。
15．生物界总共有_____个密码子。其中_____个为氨基酸编码；起始密码子为_____；终止密码子为_____，_____，_____。
16．氨酰- tRNA合成酶对_____和_____均有专一性，它至少有两个识别位点。
17．原核细胞内起始氨酰- tRNA为__  ___；真核细胞内起始氨酰- tRNA为 _____。
18．原核生物核糖体50S亚基含有蛋白质合成的_____部位和_____部位，而mRNA结合部位_____。
19．许多生物核糖体连接于一个mRNA形成的复合物称为_____。
20．肽基转移酶在蛋白质生物合成中的作用是催化_____和_____。
21．核糖体___亚基上的___协助识别起始密码子。
22．延长因子G又称___，它的功能是___，但需要___。
23．ORF是指___，已发现最小的ORF只编码___个氨基酸。
24．基因表达包括_____和_____。
25．遗传密码的特点有方向性、连续性_____和_____。
26．氨酰- tRNA合成酶利用_____供能，在氨基酸_____基上进行活化，形成氨基酸AMP中间复合物。
27．原核生物肽链合成启始复合体由mRNA  _____和_____组成。
28．真核生物肽链合成启始复合体由mRNA  _____和_____组成。
29．肽链延伸包括进位_____和_____三个步骤周而复始的进行。
30．原核生物肽链合成后的加工包括_____和_____。
31．链霉素和卡那霉素能与核蛋白体_____亚基结合，改变其构象，引起_____导致合成的多肽链一级结构改变。
32．氯霉素能与核蛋白体_____亚基结合，抑制_____酶活性，从而抑制蛋白质合成。
33．乳糖操纵子的控制区启动子上游有_____结合位点，当此位点与_____结合时，转录可增强一千倍左右。
34．真核生物蛋白质因子与DNA相互作用的基元较常见的有_____和_____。
35．乳糖操纵子的诱导物是_____，色氨酸操纵子的辅阻遏物是_____。
36．分泌性蛋白质多肽链合成后的加工包括_____、剪裁和天然构象的形成。
37．Ras癌基因的产物是_____，src癌基因的产物是_____。

（四）选择题
1．预测一下哪一种氨酰- tRNA合成酶不需要有较对的功能：
A．甘氨酰- tRNA合成酶           B．丙氨酰- tRNA合成酶
C．精氨酰- tRNA合成酶           D．谷氨酰- tRNA合成酶
2．某一种tRNA的反密码子是5´UGA3´，它识别的密码子序列是：
A．UCA       B．ACU      C．UCG       D．GCU
3．为蛋白质生物合成中肽链延伸提供能量的是：
A．ATP        B．CTP      C．GTP        D．UTP
4．一个N端氨基酸为丙氨酸的20肽，其开放阅读框架至少应由多少核苷酸残基组成：
A．60          B．63       C．66          D．69
5．在蛋白质生物合成中tRNA的作用是：
A．将一个氨基酸连接到另一个氨基酸上
B．把氨基酸带到mRNA指定的位置上