第十五级基因表达的调控.pptVIP

①乳糖操纵子的负调节（negativecontrol）是指开放的乳糖操纵子可被调节基因的编码产物阻抑蛋白所关闭。当大肠杆菌培养基中只有葡萄糖而没有乳糖时，阻抑蛋白可与操纵基因结合。第30页，共76页，星期日，2025年，2月5日LacI基因表达的产物是—阻抑蛋白其功能：阻止结构基因的表达，阻抑蛋白(活化状态)与操纵基因结合（位于启动子和结构基因之间），可阻止RNA聚合酶在启动子上转录，结构基因不转录，这种调节称为阴性调节（负调节）。因培养基中无乳糖不需要利用乳糖的酶。第31页，共76页，星期日，2025年，2月5日在没有乳糖时，乳糖操纵子一直处于关闭状态，这样可避免造成浪费。当葡萄糖耗尽且有乳糖存在时，乳糖操纵子的抑制将被解除，使细菌能够利用乳糖。第32页，共76页，星期日，2025年，2月5日当有诱导物存在时，阻抑蛋白可与诱导物结合，引起阻抑蛋白构象改变，使其与操纵基因的亲和力降低，不能与操纵基因结合或从操纵基因上解离。乳糖操纵子开放，RNA聚合酶结合于启动子，并顺利通过操纵基因，进行结构基因的转录，产生大量分解乳糖的酶，以乳糖为能源进行代谢。第33页，共76页，星期日，2025年，2月5日启动基因操纵基因结构基因lacZlacAlacY①酶合成的诱导乳糖操纵子……调节基因……阻抑蛋白mRNA基因关闭不转录基因打开转录mRNAb-半乳糖苷酶b-半乳糖苷透性酶b-半乳糖苷乙酰基转移酶阻抑蛋白mRNA无乳糖(有乳糖）诱导物(乳糖等)第34页，共76页，星期日，2025年，2月5日

②乳糖操纵子的正调节（positivecontrol）

大肠杆菌乳糖操纵子为什么还要选择选择正调节作用？因为负调节只能对乳糖的存在作出应答，当只有乳糖存在时就足以激活操纵子。第35页，共76页，星期日，2025年，2月5日但当培养基中既有葡萄糖又有乳糖同时存在时，仅有负调节作用不能满足大肠杆菌对能量代谢的需要。当有葡萄糖存在时激活乳糖操纵子是一种浪费，因而此时乳糖操纵子处于非活化状态，有利于葡萄糖的代谢。第36页，共76页，星期日，2025年，2月5日当大肠杆菌利用完葡萄糖后再激活乳糖操纵子，从而利用乳糖继续生长。这种现象称葡萄糖阻抑（glucoserepression）或分解代谢产物阻抑（cataboliterepression）。第37页，共76页，星期日，2025年，2月5日在培养基中加入葡萄糖，则乳糖代谢停止，大肠杆菌又转向利用葡萄糖而不利用乳糖，可见葡萄糖阻遏了乳糖代谢，只有当葡萄糖消耗殆尽，阻遏解除，大肠杆菌又能利用乳糖。因为，在乳糖操纵子的调控中还有另一个蛋白质在起作用—降解物基因活化蛋白（CAP，cAMP受体蛋白）。CAP的功能：可特意结合在启动子；促进RNA聚合酶与启动子结合，促进转录（阳性调控）。第38页，共76页，星期日，2025年，2月5日游离的CAP是不能与启动子结合，必须在细胞内有足够的cAMP时，CAP与cAMP形成复合物（正调节因子），此复合物才能与启动子结合。

因此CAP也称做cAMP受体蛋白。葡萄糖降解产物能降低细胞内cAMP的含量。当向乳糖培养基中加入葡萄糖时，造成cAMP浓度降低，CAP便不能结合在启动子上。第39页，共76页，星期日，2025年，2月5日葡萄糖的降解物对腺苷酸环化酶有抑制作用，则cAMP的浓度降低，CAP-cAMP复合物减少，不能与启动子结合，故转录不得进行。此时，即使有乳糖存在也不能进行转录，所以仍不能利用乳糖。第40页，共76页，星期日，2025年，2月5日cAMP水平受大肠杆菌葡萄糖代谢状况的影响。当葡萄糖水平低时，cAMP浓度升高，cAMP与CRP结合，使CAP构象改变，激活乳糖操纵子，促进结构基因的转录，使大肠杆菌能够利用乳糖。向含有乳糖的培养基中加入葡萄糖，由于葡萄糖浓度升高，cAMP水平降低，CAP与启动子的亲和力降低，乳糖操纵子被抑制，此时，即使有乳糖存在大肠杆菌仍不能利用乳糖。第41页，共76页，星期日，2025年，2月5日调节基因启动子操纵基因lacZlacYlacACAPcAMPCAP-cAMP复合物mR