第九章 原核基因表达调控PPT.ppt

第九章 原核基因表达调控;Contents;第一节 基因表达调控的基本概念; 1、组成型表达(constitutive expression) ; 2、适应性表达(adaptive expression） ;三、基因表达的规律 ——时间性和空间性;;2、空间特异性(spatial specificity);果蝇复眼的同源异型突变;;; 花器官发育的ABC模型 花器官分别由具有不同功能活性的三类同源异型基因（用A、B、C表示 ）决定，A功能单独决定形成萼片，A和B共同决定形成花瓣，B和C共同决定雄蕊，心皮则由C单独决定； A、C间具有拮抗作用。;四、基因表达调控的生物学意义;第二节 原核基因表达调控机制;一、原核基因表达调控环节;;;Jacob and Monod;操纵子的发现;Jacob：结构基因旁有开关基因（即操纵基因），阻遏物通过与开关基因的结合，控制结构基因的表达。;2、操纵子的定义;;;调节基因;调节基因;可诱导调节：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。 ;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。 ;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；;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，结构基因转录；;;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,适应环境需要;2、降解物对基因活性的调节 如“葡萄糖效应”;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 将乳糖变构为异构乳糖;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）。;① Z、Y、A基因的产物由同一条多顺反子的mRNA分子所编码 ;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。;RNA聚合酶结合部位; 操纵位点的回文序列; ④当阻遏物与操纵区结合时，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，使之不能与操纵区结合，从而激发lac mRNA的合成。;组成型突变 lacOc ：顺式作用(cis-acting)，显性;组成型突变 lacI- ：反式作用(trans-acting)，隐性;大肠杆菌lac操纵子部分二倍体基因表达情况 ;四、影响因子;2、大肠杆菌对乳糖的反应;3、阻遏物lac I基因产物及功能;不可诱导突变（超阻遏）：;4、葡萄糖对lac操纵子的影响;5、乳糖操纵子的正转录调控;ATP;;;CAP结合位点中有一段对称反向重复序列：这一序列的第3位和倒数第3位的G／C对之一突变成A／T对后，也影响cAMP-CAP与它的结合，而成为启动子下降突变。; cAMP-CAP复合物与DNA结合改变了这一区段DNA次级结构，促进了RNA聚合酶结合区的解链。;cAMP-CAP复合物的形成取决于细胞内_______的浓度，当以葡萄糖为能源时，由于其抑制_____________的活性，ATP不能转化为cAMP，细胞内cAMP浓度降低，不形成CAP-cAMP复合物，因而乳糖结构基因不被转录。;+ + + + 转录;当阻遏蛋白封闭转录时，CAP对该系统不能发挥作用;;The Lac Operon:When Glucose Is Present But Not Lactose;The Lac Operon:When Lactose Is Present But Not Glucose;The Lac Operon:When Neither Lactose Nor Glucose Is Present;五、Lac操纵子中的其他问题;2、lac基因产物数量上