第七章 原核生物基因表达调控-分子生物学PPT.ppt

第7章原核生物的基因调控;一、绪论; 假如在大肠杆菌内，平均一个基因1000bp，一个细胞中约有2500-3000个基因。正常情况下，可带有107个蛋白质，平均每个基因产生3000多个蛋白质分子。 但实验却表明，每细胞中有些蛋白质少至10个分子，而有一些却多达500000个分子。 ; 一个大肠杆菌中只有15个分子的β－半乳糖苷酶，若将细胞培养在只含乳糖的培养基中，每细胞中酶量可高达几万个分子，其合成的速度和总量随环境的变化而改变。 表明基因的表达受到调控。; 细菌在进行调控时： 一个体系在需要时被打开，不需要时被关闭。这种“开-关”（on-off）活性是通过调节转录来建立的，也就是说mRNA的合成是可以被调节的。; 基因表达调控主要表现在以下几个方面： ① 转录水平上的调控(transcriptional regulation)； ② mRNA加工成熟水平上的调控(differential processing of RNA transcript)； ③ 翻译水平上的调控(differential translation of mRNA)。 ;2、基因表达调控的基本原理 多级调控:主要是转录水平的调控 四个基本的调控点： 基因的结构活化 转录起始：最有效的调节环节 转录后加工及转运 翻译及翻译后加工 ; 3、基因表达的调控方式 负调控（negative transcription regulation）: 调控蛋白+DNA序列 基因表达(相应蛋白质降低) 正调控（positive transcription regulation）: 调控蛋白+DNA序列 基因表达 (相应蛋白质增加) ;负调控;11; 正调控与负调控并非互相排斥的两种机制，而是生物体适应环境的需要，有的系统既有正调控又有负调控；　　原核生物以负调控为主，真核生物以正调控为主；　　降解代谢途径中既有正调控又有负调控；合成代谢途径中一般以负调控来控制产物自身的合成。; 主要环节在转录，起始σ因子决定RNA聚合酶识别特异性。;1、乳糖操纵子的发现： 葡萄糖充分时： 葡萄糖代谢有关的酶基因---表达 其他糖代谢有关的酶基因---关闭 葡萄糖耗尽时,乳糖存在： 乳糖代谢有关的酶基因 ---表达 葡萄糖代谢有关的酶基因---关闭 说明酶???以诱导 ;15;乳糖的利用及其相关的酶: 乳糖 (在通透酶作用下进入细菌） 别位乳糖 葡萄糖+半乳糖 ;17;乳糖确实可诱导Lac mRNA的合成;安慰诱导物（gratuitous inducer）;20; 诱导物的加入和去除对lac mRNA的影响 ;2、结构基因顺序 乳糖操纵子包括三个结构基因：Z、Y、A;A 模型的提出; J.Lederberg 1948 不同Lac-突变型 细菌结合转移和转导试验 证明三基因紧密连锁;Lac Z-Y+A+：β- 半乳糖苷酶基因突变; Z编码β-半乳糖苷酶；Y编码β-半乳糖苷透过酶；A编码β-半乳糖苷乙酰基转移酶。 β-半乳糖苷酶是一种β-半乳糖苷键的专一性酶，除能将乳糖水解成葡萄糖和半乳糖外，还能水解其他β-半乳糖苷（如苯基半乳糖苷）。 β-半乳糖苷透过酶的作用是使外界的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。 β-半乳糖苷乙酰基转移酶的作用是把乙酰辅酶A上的乙酰基转到β-半乳糖苷上，形成乙酰半乳糖。; 在这些突变体中，有一类突变体，它体内的半乳糖苷酶的形成不依赖于诱导物的存在，即没有乳糖或别的半乳糖苷存在时也能合成β-