第七章：原核生物基因表达调控课件.pptx

第六章：原核生物基因表达调控一、原核生物基因表达调控总论二、乳糖操纵子三、半乳糖操纵子四、色氨酸操纵子一、原核生物基因表达调控总论原核生物基因调控一般执行如下规律一个体系需要时被打开，不需要时被关闭。基因的开与关是相对的。开-关的活性可以通过转录水平上进行调节。 原核生物主要受到营养状况和环境因素的影响真核生物主要是受发育阶段和激素水平的影响基因表达调控主要表现在二个方面转录水平上的调控转录后水平上的调控转录水平上的调控负转录调控（ negative trnscription regulation) 调节基因的产物是阻遏蛋白正转录调控（positive transcription regulation) 调节基因的产物是激活蛋白负转录调控负控诱导 阻遏蛋白不与效应物结合时基因不转录。负控阻遏 阻遏蛋白与效应物结合时，基因不转录。正转录调控正控诱导 有效应物时，激活蛋白处于活性状态基因转录。正控阻遏 有效应物时，激活蛋白处于无活性状态基因不转录。负控诱导正控诱导正控阻遏负控阻遏1、原核生物基因调控机制的类型a、代谢产物对基因活性的调节b、弱化子对基因活性的调节c、降解物对基因活性的调节d、细菌的应急反应A、代谢产物对基因活性的调节诱导调节 是指一些基因在特殊的代谢物或化合物的作用下，由关---开。诱导调节阻遏调节 基因是开启的，但由于一些特殊代谢物或化合物的积累将其关闭。阻遏调节B、弱化子对基因活性的影响弱化子在操纵区与结构基因之间的一段可以 终止转录作用的核苷酸序列，称为弱化子。? 前 导 区 P O 162 bp E D C B A 123~150 前导RNA 弱化子高色氨酸时低色氨酸时 AUG 7kb mRNA C、降解物对基因活性的调节有葡萄糖的存在即使在培养基中加入乳糖、半乳糖等诱导物，操纵子也不会启动，这种现象称为葡萄糖效应或称为降解物抑制作用。因为葡萄糖是最方便的能源，细菌所需能源可从葡萄糖得到满足，无需启动其它基因。D、细菌的应急反应当细菌生长过程中，氨基酸全面缺乏时，细菌将会产生应急反应，停止全部基因的表达。产生应急反应的信号是鸟苷四磷酸(ppGpp)和鸟苷五磷酸（pppGpp），是由空载的tRNA所引起的 。空载tRNA会激活焦磷酸转移酶，使ppGpp大量合成，ppGpp的出现会关闭许多基因，PpGpp与pppGpp的作用能够影响一大批操纵子，所以称他们是超级调控子或称为魔斑。2、启动子与转录起始启动子的结构影响了它与RNA聚合酶的亲合力，从而影响基因的表达水平。-10区与-35区的最佳间距-35区与-10区之间的距离大约是16~19bp，小于15bp或大于20bp都会降低启动子的活性。 -35 17±1 -10----TTGACA----------------------------TATAA----- 16 253、增强子可以提高转录的水平在转录起始点上游约-200bp处的两段72bp长的重复序列，能增强或促进转录的起始，去除这两段序列会大大降低转录水平。4、RNA聚合酶与启动子的相互作用（1）启动子区的识别RNA聚合酶首先与非特异性结合位点相结合，形成过渡中间体，这种结合促进了酶向启动子移动，最终达到特异性结合，也称为扫描式。 （2）酶与启动子的结合RNA聚合酶与启动子区结合，形成二元复合物，然后开始合成RNA，形成三元复合物。 二元复合物 = 酶+DNA 三元复合物 = 酶+DNA+RNA（3）δ因子的结合和解离δ因子在酶与启动子结合的过程中起重要作用：① 提高酶辨认启动子的能力；② 降低酶与DNA的非特异性结合；③ 促进DNA开链；④提高RNA链合成起始的速度；⑤ 阻止酶分子聚合。5、环腺苷酸受体蛋白对转录的调控 cAMP受体蛋白CRP（ cAMP receptor protein ）， cAMP与CRP结合后所形成的复合物称激活蛋白CAP（ cAMP activated protein ）。在缺乏葡萄糖时，CAP合成量增加，CAP具有激活乳糖（Lac）等启动子的功能。一些依赖于CRP的启动子缺乏一般启动子所具有的典型的-35区序列特征（TTGACA）。因此RNA聚合酶难以与其结合。 CAP能提高酶与启动子结合常数CAP起到取代-35区功能的作用。CAP还能抑制RNA聚合酶与DNA中其它位点的结合，从而提高与其特定启动子结合的概率。二、乳糖操纵子法国Jacob和Monod等人1961年提出(lac operon)学说 。MonodJacob乳 糖 操 纵 子 的 结 构乳 糖 存 在 诱 导 基 因 转 录乳糖(lac)操纵子的表达调控