第六章基因表达的调控.ppt

第二节真核生物基因表达的调控真核生物基因调控远比原核生物复杂，人们对其了解尚处于探索阶段，单细胞真核生物如酵母和原核类似，主要通过及时调整酶系统基因表达以适应环境，获取营养外，而——绝大多数真核生物基因极少数与环境变化有直接或间接的关系，而与真核生物体生长发育，分化等生命现象息息相关。其调控最大特点是遗传程序调控。调控主要水平是转录水平。其次为转录后水平、DNA水平、翻译及翻译后水平等。第62页，共88页，星期日，2025年，2月5日（二）转录起始的调控下面以操纵子为例说明转录起始的调控1.乳糖操纵子的调控机理（可诱导的操纵子）（1）人们早在上个世纪初就发现了酵母中酶的诱导现象。即分解底物的酶只有底物存在时才出现。酶受底物的诱导，这种可诱导现象在细菌中普遍存在。在培养基中加入适合底物-乳糖或半乳糖后2~3分钟，β一半乳糖苷酶可迅速达到5000个酶分子，增加了1000倍，占细菌蛋白总量的5~10%。β一半乳糖苷酸水解乳糖→半乳糖+葡萄糖2个单糖。若撤消底物，该酶合成迅速停止，就象当初迅速合成一样。从60年代乳糖操纵子模型提出→1996年分离得到该操纵子的阻遏蛋白→1975年乳糖操纵子的碱基序列已全部测定清楚了。第30页，共88页，星期日，2025年，2月5日（2）乳糖操纵子（Lactoseoperon，Lacoperon）结构示意图CAPCAMPIPOZYA结构基因区（信息区）RNApol调控区调控区I-调节基因P-启动子O-操纵基因（OP有一定的重叠）CAP结合位点结构基因Z-β半乳糖苷酶基因（β-galactosidase）Y-半乳糖苷透酶（乳糖透酶）（β-galotosideporinerase）A-硫代半乳糖转乙酰基酶（transacetylase）第31页，共88页，星期日，2025年，2月5日（3）调控机理乳糖操纵子的转录起始受到CAP和阻遏蛋白的双重调控，即正、负调控。①CAP（正控）结合到启动子上游CAP结合位点的一致序列附近后，促进RNApol与P的结合，才能有效的转录，原因是：Lacp是弱启动子，与一致序列的差异极大，CAP位点结合cAmp-CAP复合物后，Lacp结合RNApol的牢固性增强。所以CAP是Lacoperon的正控因子。启动子p与操纵基因有一定的重叠，妨碍RNApol与P的结合，结合CAP后，改变了空间结构促进了RNApol与P的结合。②阻遏蛋白（负控）调节基因I（除Lacoperon用I外，其余均用R）产生的阻遏蛋白结合到操纵基因O上，就抑制了结构基因的转录，诱导物（或称效应物）可以去阻遏，实现对基因的转录，这是Lacoperon的负控机制。①②第32页，共88页，星期日，2025年，2月5日CAP结合到CAP位点发挥正控作用，乳糖诱导去阻遏，这样1个操纵子中的1组基因就有2道开关，只有2道开关同时打开时，基因才能转录。2个CAP分子和RNApol在Lacp一致序列上排列CAPCAP-35RNApol-10IPOZYADNAmRNA阻遏蛋白效应物（乳糖）ZYA基因产物（酶）第33页，共88页，星期日，2025年，2月5日细菌优先到利用葡萄（G）-葡萄糖效应如果细菌生长环境中，乳糖、G同时存在，尽管有诱导物乳糖存在，但细菌优先利用葡萄糖，不予理睬乳糖，在G耗尽之前，Lacoperon也不会表达。也就是说G阻碍了Lacoperon的表达。这种G效应在半乳糖、阿拉伯糖操纵子中也存在。G效应的原因是①G降解代谢产物腺苷环化酶磷酸二酯酶结果使胞内cAmp↓②当G耗尽，cAmp开始集累↑，cAmp和CAP结合→使CAP变构才能结合到CAP结合位点上，促进RNApol与P结合。③CAP在胞内合成是相对稳定的。CAMP-CAP含量与腺苷环化酶、膜结构、生理状况及G代谢途径中许多酶，与呼吸链酶系统大多数酶都有一定关系，该酶均表现对G效应敏感。抑制激活第34页，共88页，星期日，2025年，2月5日结合乳糖、G存在与否及与操纵子正、负控因素、基因开放与关闭情况如下：葡萄糖（G）乳糖基因开放