第七章 乳糖操纵子.pptx

第七章 原核基因表达调控; 本章内容;基因表达=基因转录+翻译 基因表达的调控: 生物体随时调整不同基因的表达状态,以适应环境、维持生长和发育需要。 ;面对恶劣环境， 适者生存。; 基因表达调控的生物学意义;基因转录及翻译的过程，从DNA到蛋白质或功能RNA的过程称为基因表达，对这个过程的调节就称为表达调控。;同一细胞内，有的基因表达高，有的表达量低，甚至不表达。 不同的组织器官，基因表达数目及表达量不同。 同一基因在不同组织器官中表达量也不相同。 仅少部分基因在不同细胞类型及生长发育时期表达相同，这类基因被称为组成性表达基因，或被称为管家基因。 与细胞分化，组织、器官及生物体适应环境所需而表达的基因，被称为适应性表达基因，或被称为奢侈基因。;基因水平的调控 转录水平的调控 转录产物加工的调控 翻译水平的调控以及翻译后的加工等;原核生物与真核生物转录及翻译调控的总体特征;根据调控机制：;几个重要概念; 结构基因（structural gene） 编码各类具有不同结构和功能的蛋白质和RNA的基因。;调节基因（regulator gene） 编码蛋白质或RNA来调节其他基因表达的基因。;阻遏物（repressor）:阻止基因表达的蛋白质，可与操纵基因结合来阻止转录或结合RNA来阻止蛋白质的翻译。 操纵基因（operator）: DNA上的一个位点，阻遏物能与之结合抑制相邻启动子起始转录。 操纵子（operon）:细菌基因表达和调控的单位，包括结构基因和能被调控基因产物识别的 DNA控制元件。; 正调控（positive control）: 调节基因编码的激活因子通过与启动子元件结合来促进基因的表达。 负调控（negative control）:调节基因编码阻抑因子与操纵基因结合来阻止基因的表达。; 诱导 (induction)： 通过小分子诱导物参与, 使阻抑物失活或活化激活剂来实现对基因或操纵子表达的调控 。 阻遏(repression): 通过小分子辅阻遏物参与，使激活剂失活或活化阻抑物来实现基因或操纵子不表达的调控。; 顺式作用元件（cis-acting element）: 指与结构基因串联的特定DNA序列，包括启动子、增强子、调控序列和可诱导元件等；顺式作用元件要与反式作用因子相互作用而起作用。 反式作用因子（trans-acting factor）: 指能直接或间接地识别或结合在各类顺式作用元件核心序列上，参与调控靶基因转录效率的蛋白质（有时为RNA）。也称转录因子。;基因表达的调控方式 阻遏 负调控:调控蛋白+DNA序列 基因的表达 (相应蛋白质降低) 促进 正调控:调控蛋白+DNA序列 基因的表达 (相应蛋白质增加); 负转录调控;负转录调控分类:;基因表达调控 4种模型;7.1.2 原核生物表达调控的主要特点;定义：指一些基因在特殊的代谢物或化合物的作用下，由原来关闭的状态转变为工作状态，即在某些物质的诱导下使基因活化。 例：大肠杆菌的乳糖操纵子 分解代谢蛋白的基因;定义：基因平时是开启的，处在产生蛋白质或酶的工作过程中，由于一些特殊代谢物或化合物的积累而将其关闭，阻遏了基因的表达。 例：色氨酸操纵子 合成代谢蛋白的基因;7.1.3 弱化子对基因活性的影响 大肠杆菌的色氨酸操纵子和苯丙氨酸操纵子具有这种调节方式。; 在含葡萄糖和乳糖的培养基上，在葡萄糖没有被利用完之前，乳糖操纵子就一直被阻遏，乳糖不能被利用； 直到葡萄糖被利用完后，乳糖操纵子才进行转录，形成利用乳糖的酶。 ;7.1.5 细菌的应急反应;;; 操纵子： 是原核生物基因表达调控的一种重要组织形式。 原核生物中几个功能相关的结构基因成簇串联排列组成的一个基因表达的协同单位。;1961年，Monod和Jacob提出了操纵子模型学说。 获1965年诺贝尔生理学和医学奖;乳糖操纵子的结构;Z基因：编码β-半乳糖苷酶。将乳糖水解成葡萄糖和半乳糖。 Y基因：编码β-半乳糖苷透过酶。使外界的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基因：编码β-半乳糖苷乙酰基转移酶。乙酰辅酶A上的乙酰基转到β-半乳糖苷上，形成乙酰半乳糖。;7.2.1 酶的诱导——l