第六章 原核基因表达调控模式PPT.ppt

第六章 基因的表达与调控(上) ——原核基因表达调控模式;主要内容：;一 基因表达调控的基本概念;二 原核基因调控机制;一）原核基因表达调控环节;;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（P197）：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。;;三）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 3、弱化子对基因活性的影响 ;三 乳糖操纵子(lac operon) ——负控诱导系统;;Jacob and Monod;lacZ：β—半乳糖苷酶，将乳糖分解成半乳糖和葡萄糖 lacY：半乳糖渗透酶，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 lacA：半乳糖苷转乙酰酶，使乙酰辅酶A上的乙酰基转到β-半乳糖苷上，形成乙酰半乳糖 I：阻遏蛋白;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??慰诱导物，如IPTG（异丙基- β –D-硫代半乳糖苷）。;;三）乳糖操纵子调控模型;;;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。;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（降解物对基因活性的调节）;;;ATP;+ + + + 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基因产物数量上的比较 β-半乳糖苷酶：透过酶：乙酰基转移酶=1：0.5：0.2 翻译水平上受到调节： （1）lac mRNA可能与翻译过程中的核糖体相脱离，从而终止蛋白质链的翻译； （2）在 lac mRNA分子内部，A基因比Z基因更容易受内切酶作用发生降解。;3、操纵子的融合与基因工程;四 色氨酸操纵子（trp operon）;一）色氨酸操纵子的结构 调控基因 结构基因 催化分枝酸转变为色氨酸的酶;;特点: (1) trpR和trpABCDE不连锁； (2) 操纵基因在启动子内 (3) 有衰减子(attenuator)/弱化子 (4) 启动子和结构基因不直接相连，二者被 前导序列(Leader)所隔开 ;Trp ;三）trp 操纵子的弱化机制;UUUU……;UUUU……;UUUU……;; 细菌通过弱化作用弥补阻遏作用的不足，因为阻遏作用只能使转录不起始，对于已经起始的转录，只能通过弱化作用使之中途停下来。阻遏作用的信号是细胞内色氨酸的多少；弱化作用的信号则是细胞内载有色氨酸的tRNA的多少。它通过前导肽的翻译来控制转录的进行，在细菌细胞内这两种作用相辅相成，体现着生物体内周密的调控作用。;;第五节 其他操纵子;gal操纵子的特点： ① 它有