14.原核生物基因的表达调控2课时幻灯片.pptVIP

* * 目 录 一、诱导负调控 0.8课时 二、诱导正调控 0.2课时 三、阻遏调控 0.2课时 四、弱化子调控 0.3课时 五、翻译调控 0.3课时 六、mRNA加工调控 0.2课时 乳糖加入和去除对lac mRNA的影响 1961，Jocob E.coli在葡萄糖培养基上，β-半乳糖苷酶分子平均1-5个；加乳糖后猛增千倍以上，去掉乳糖又会恢复原水平；培养基也会瞬间变红再恢复。显然， β-半乳糖酶是在乳糖诱导下产生的，称可诱导酶，该酶生产系统称可诱导系统(indacible system)。 一、诱导负调控(inducible negative regulation) 1、乳糖操纵子(lactose operon)的发现 1、乳糖操纵子(lactose operon)的发现 E.coli乳糖代谢 w t添加乳糖时,β-半乳糖苷酶、渗透酶和转乙酰基酶含量同时增加，无乳糖时3种酶合成同时停止，说明这3种酶是一个系统。 E.coli乳糖代谢突变型不添加乳糖时，上述3种酶也会表达，说明乳糖代谢系统除上述结构基因之外，还有调节该系统的基因。 一、诱导负调控(inducible negative regulation) 2、 lac operon结构 一、诱导负调控(inducible negative regulation) 调节基因lacI： 1040 bp 启动基因lacP： 54 bp 操纵基因lacO： 26 bp 结构基因 β半乳糖基因Z: 3510 bp 渗透酶基因Y： 780 bp 转乙酰酶基因A： 825bp 分子量KDa 分子量KDa 个氨基酸 结构 实验证明： β-半乳糖苷酶、渗透酶和转乙酰基酶分别受Z、Y、A结构基因控制，从启动基因开始，并受操纵和调节基因控制。 lacI基因生产的阻遏物关闭操纵子；有乳糖时，因乳糖与阻遏物结合，操纵基因lacO 被打开，Z、Y和A结构基因分别翻译出β半乳糖苷酶、渗透酶和转乙酰酶，分解乳糖为葡萄糖被利用。 操纵子通常关着诱导能打开称诱导调控，调节基因生产阻遏物的调控称诱导负调控。 3、诱导负调控 一、诱导负调控(inducible negative regulation) 结构基因Z、Y、A突变Z-、Y-、A-后分别失去β-半乳糖苷酶、渗透酶和转乙酰基酶合成能力，称非组成型突变。 操纵、调节和启动基因突变会影响到结构基因产物表达，称组成型突变。 操纵基因O突变成OC后，阻遏物不能识别，不能与O基因结合。所以，该突变体没有乳糖时也生产上述3种酶，称OC组成型突变。 4、组成与非组成型突变 一、诱导负调控(inducible negative regulation) 5、调节基因组成型突变 一、诱导负调控(inducible negative regulation) 调节基因I+突变成I-，生产的异常阻遏物不能关闭 O基因，在没有乳糖诱导时也生产半乳糖苷酶、渗透酶，称I-组成型突变。 lacI-突变体生产的阻遏物与乳糖结合的复合物出现N端头部向中心弯曲异构，不能与 O基因结合，不能关闭O，导致不诱导也表达的组成型突变。 6、调节基因超组成型突变 一、诱导负调控(inducible negative regulation) 调节基因I+ 突变成Is生产的阻遏物，因失去了与诱导物的结合位点。在乳糖诱导下操纵子也无法打开，结构基因不表达，称超组成型突变。 I-→Is突变，其阻遏物变化位点C端→中心，推测I-d突变的阻遏物变化位点可能是N端，会与O基因紧密结合，出现超组成型突变。 7、部分二倍体显隐性研究 一、诱导负调控(inducible negative regulation) 用F`因子与E.coli构成部分二倍体，lac操纵子实验表明： ① I+Z-Y+/F`I-Z+Y+不诱导不表达，诱导也不表达，说明Z+、Y+对Z-、Y-为显性。 ② lacI+Z-Y+/F`I-Z+Y+不诱导不表达,说明I+对I-为显性.IsZ+Y+/ F`I+Z+Y+诱导和不诱导均不表达,说明IS对I+和I-均为显性。 ③ O+Y+/F`OcY+不诱导也表达，说明Oc对O+为显性 1、cAMP与CAP复合物诱导正调控 二、诱导正调控(inducible positive regulation) 乳糖分解成葡萄糖很少时，腺苷环化酶催化ATP形成环化腺苷酸cAMP。cAMP与分解激活蛋白CAP形成复合物,激活乳糖操纵子打开。 乳糖分解成葡萄糖很多时，腺苷环