原核基因的表达调控PPT.ppt

第七章 原核生物基因的表达调控;主要内容;Contents;第一节 基因表达调控的基本概念; 组成性表达(constitutive expression) 适应性表达(adaptive expression）; 2、适应性表达 指环境的变化容易使其表达水平变动的一类基因表达。 应环境条件变化基因表达水平增高的现象称为诱导(induction)，这类基因被称为可诱导的基因(inducible gene)； 相反，随环境条件变化而基因表达水平降低的现象称为阻遏(repression)，相应的基因被称为可阻遏的基因(repressible gene)。 ;三、基因表达的规律 ——时间性和空间性;2、空间特异性(spatial specificity);四、基因表达调控的生物学意义;Contents;第二节 原核基因调控机制;一、原核基因表达调控环节;;;Jacob and Monod;2、操纵子的定义;;;调节基因;调节基因;可诱导调节（P196）：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;调节基因;可阻遏调节：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;酶合成的阻遏操纵子模型 ;3、在负转录调控系统中，调节基因的产物是阻遏蛋白（repressor），起着阻止结构基因转录的作用。 根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，调节基因的产物是激活蛋白（activator）。 根据激活蛋白的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）的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）的存在使激活蛋白处于非活性状态。;;四、转录水平上调控的其他形式;大肠杆菌中的各种σ因子比较;温度较高,诱导产生各种热休克蛋白 由σ32参与构成的RNA聚合酶与热休克应答基因启动子结合,诱导产生大量的热休克蛋白,适应环境需??;2、降解物对基因活性的调节 葡萄糖效应：葡萄糖存在的情况下，即使在细菌培养基中加入乳糖、半乳糖、阿拉伯糖或麦芽糖等诱导物，与其相对应或降解物抑制作用。 3、弱化子对基因活性的影响 弱化子：操纵基因被阻遏，RNA合成被终止时，起终止转录信号作用的那一段核苷酸被称为弱化子。 ;Contents;第三节 乳糖操纵子(lac operon);一、乳糖操纵子的结构;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。;二、酶的诱导——lac体系受调控的证据 ; 安慰诱导物： 如果某种物质能够促使细菌产生酶而本身又不被分解，这种物质被称为安慰诱导物，如IPTG（异丙基-β–D-硫代半乳糖苷）。;;（异构乳糖）;三、乳糖操纵子调控模型;;② 这个mRNA分子的启动子紧接着O区，而位于I与O之间的启动子区（P），不能单独起动合成β-半乳糖苷酶和透过酶的生理过程。 ;;③ 操纵基因是DNA上的一小段序列（仅为26bp），是阻遏物的结合位点。 ;RNA聚合酶结合部位; 操纵位点的回文序列; ④当阻遏物与操纵基因结合时，lac mRNA的转录起始受到抑制。;;⑤诱导物通过与阻遏物结合，改变它的三维构象，使之不能与操纵基因（O）结合，从而激发lac mRNA的合成。当有诱导物存在时，操纵基因区没有被阻遏物占据，所以启动子能够顺利起始mRNA的合成。 ;;组成型突变： lacOc （操纵子不能+阻遏物） ;组成型突变： lacI- （无阻遏物产生）;不可诱导突变（超阻遏）：（不与诱导物结合）;四、影响因子;②真正的诱导物是异构乳糖而非乳糖，前者是在β-半乳糖甘酶的催化下由乳糖形成的，因此，需要有β-半乳糖甘酶的预先存在。 解释： 本底水平的组成型合成：非诱导状态下有少量的lac mRNA合成。 ;2、大肠杆菌对乳糖的反应;;诱导物的加入和去除对lac mRNA的影响;3、阻遏物lac I基因产物及功能;4、葡萄糖对lac操纵子的影响;5、cAMP与代谢物激活蛋白;;;ATP;+ +