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分子生物学原核生物基因表达调控;;Contents;第一节基因表示调控基础概念;
组成性表示(constitutiveexpression)
适应性表示(adaptiveexpression);1、组成性表示:;2、适应性表示
指环境改变轻易使其表示水平变动一类基因表示。
应环境条件改变基因表示水平增高现象称为诱导(induction),这类基因被称为可诱导基因(induciblegene);
相反,随环境条件改变而基因表示水平降低现象称为阻遏(repression),对应基因被称为可阻遏基因(repressiblegene)。;三、基因表示规律
——时间性和空间性;;2、空间特异性(spatialspecificity);四、基因表示调控生物学意义
;Contents;第二节原核基因调控机制;原核生物基因组结构特点;一、原核基因表示调控步骤;;JacobandMonod;大肠杆菌能够利用葡萄糖、乳糖、麦芽糖、阿拉伯糖等作为碳源而生长繁殖,当培养基中含有葡萄糖和乳糖时,细菌优先使用葡萄糖,当葡萄糖耗尽,细菌停顿生长,经过短时间所以适应,就能利用乳糖,细菌继续呈指数式繁殖增加。;2、操纵子定义;蛋白质因子;;操纵序列是阻遏蛋白结合位点;一、转录调控是以特定DNA序列和蛋白质结构为基础;(二)调控蛋白含有结合DNA所需结构特征;最常见DNA结合域:;1;2.螺旋-回折-螺旋(helix-turn-helix,HTH)
;分子生物学原核生物基因表达调控;
;;;可诱导调整:指一些基因在特殊代谢物或化合物作用下,由原来关闭状态转变为工作状态,即在一些物质诱导下使基因活化。
例:大肠杆菌乳糖操纵子
分解代谢蛋白基因;;可阻遏调整:基因平时是开启,处于产生蛋白质或酶工作过程中,因为一些特殊代谢物或化合物积累而将其关闭,阻遏了基因表示。
例:色氨酸操纵子
合成代谢蛋白基因;酶合成阻遏操纵子模型
;3、在负转录调控系统中,调整基因产物是阻遏蛋白(repressor),起着阻止结构基因转录作用。
依据其作用特征又可分为负控诱导和负控阻遏:
在负控诱导系统中,阻遏蛋白与效应物(诱导物)结合时,结构基因转录;
在负控阻遏系统中,阻遏蛋白与效应物(辅阻遏物)结合时,结构基因不转录。;;4、在正转录调控系统中,调整基因产物是激???蛋白(activator)。
依据激活蛋白作用性质分为正控诱导和正控阻遏
在正控诱导系统中,效应物分子(诱导物)存在使激活蛋白处于活性状态;
在正控阻遏系统中,效应物分子(辅阻遏物)存在使激活蛋白处于非活性状态。;;四、转录水平上调控其它形式;大肠杆菌中各种σ因子比较;温度较高,诱导产生各种热休克蛋白
由σ32参加组成RNA聚合酶与热休克应答基因开启子结合,诱导产生大量热休克蛋白,适应环境需要;2、降解物对基因活性调整
3、弱化子对基因活性影响
;Contents;第三节乳糖操纵子(lacoperon);一、乳糖操纵子结构;Z编码β-半乳糖苷酶:将乳糖水解成葡萄糖和半乳糖
Y编码β-半乳糖苷透过酶:使外界β-半乳糖苷(如乳糖)能透过大肠杆菌细胞壁和原生质膜进入细胞内。
A编码β-半乳糖苷乙酰基转移酶:乙酰辅酶A上乙酰基转到β-半乳糖苷上,形成乙酰半乳糖。;二、酶诱导——lac体系受调控证据
;抚慰诱导物:
假如某种物质能够促使细菌产生酶而本身又不被分解,这种物质被称为抚慰诱导物,如IPTG(异丙基-β–D-硫代半乳糖苷)。;分子生物学原核生物基因表达调控;乳糖;三、乳糖操纵子调控模型;;②这个mRNA分子开启子紧接着O区,而位于I与O之间开启子区(P),不能单独起动合成β-半乳糖苷酶和透过酶生理过程。
;;③操纵基因是DNA上一小段序列(仅为26bp),是阻遏物结合位点。
;RNA聚合酶结合部位;操纵位点回文序列;④当阻遏物与操纵基因结合时,lacmRNA转录起始受到抑制。
;分子生物学原核生物基因表达调控;⑤诱导物经过与阻遏物结合,改变它三维构象,使之不能与操纵基因结合,从而激发lacmRNA合成。当有诱导物存在时,操纵基因区没有被阻遏物占据,所以开启子能够顺利起始mRNA合成。
;分子生物学原核生物基因表达调控;组成型突变:lacOc;组成型突变:lacI-;不可诱导突变(超阻遏):;四、影响因子;②真正诱导物是异构乳糖而非乳糖,前者是在β-半乳糖甘酶催化下由乳糖形成,所以,需要有β-半乳糖甘酶预先存在。
解释:
本底水平组成型合成:非诱导状态下有少许lacmRNA合
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