第五章 基因的表达与调控PPT.ppt

第六章 基因的表达与调控(上) ——原核基因表达调控模式;Contents;原核生物和单细胞真核生物：环境影响蛋白质合成;如果每个基因等同翻译，每一个多肽应有相同的拷贝数。;一个系统处于“off”状态时可能是本底水平的基因表达，常常是每世代每个细胞合成1～2个mRNA分子和极少量的蛋白质分子。必须明白所谓“关”实际的意思是基因表达量特别低，或者无法检测。;基因表达调控在两个水平上体现;指挥基因调控的信号不同;5.1.1 原核基因调控机制的类型与特点;负转录调控系统;调节基因; 负控诱导系统－－阻遏蛋白不与诱导物结合时，阻遏蛋白与操纵区相结合，结构基因不转录，阻遏蛋白结合上诱导物时，阻遏蛋白与操纵区分离，结构基因转录。; 负控阻遏系统－－阻遏蛋白与效应物结合时，结构基因不转录。;正转录调控系统;调节基因; 在正控诱导系统中，诱导物的存在使激活蛋白处于活性状态，转录进行。; 在正控阻遏系统中，效应物分子的存在使激活蛋白处于非活性状态，转录不进行。;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。 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 ;一 般 规 律 ;弱化子对基因活性的影响;当基因转录使转录产物（RNA）到不同长度时，核糖体会在对应的DNA位置上；此时RNA可以形成某种形式的二级结构；由此决定延伸复合物的结合能力，从而决定基因能否继续转录。 ;细菌的应急反应;当氨基酸饥饿时，细胞中便存在大量的不带氨基酸的tRNA，这种空载的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，以应付这种紧急状况。 ppGpp 影响RNA聚合酶与这些基因转录起始位点的结合，使基因被关闭。 ppGpp与pppGpp的作用范围十分广泛，它们影响一大批操纵子而被称为超级调控因子。 ;5．2 乳糖操纵子－－负控诱导系统;Jacob and Monod;2、操纵子的定义;;操纵序列 O 启动序列 P —— 上游含CAP（分解代谢物 基因激活蛋白）;乙酰基转移酶;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。;操纵子是一种完整的具有特定功能的细菌基因表达和调节的单位，包括调节基因，操纵位点，结构基因，组成一个控制单元 结构基因：产生mRNA,合成蛋白质 操纵位点 promotor,operator：启动子结合位点 调节基因：产生调节蛋白（与操纵位点结合） →结构基因不转录 诱导物存在时，可与阻遏蛋白结合 →结构基因转录;5.2.2 酶的诱导现象;二、酶的诱导——lac体系受调控的证据;分解底物的酶只有在底物存在时才出现！;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）。;gratuitous inducer  安慰诱导物 义务诱导物;5.2.3 调控机理;体外结合竞争实验: 阻遏物＋RNA pol, off RNA pol＋阻遏物， on;;3 诱导状态;;4 诱导物不是乳糖;5.2.4 阻遏蛋白的作用机制; 阻遏蛋白单体的结构; 阻遏蛋白的结构域;4个亚基的核心片段接触形成四聚体; 对称轴，+11 对称序列，6bp ;诱导物和阻遏蛋白结合的模型;阻遏能发生在多个位点上;3 阻遏蛋白对RNApol功能的影响;5.2.5 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