星肋小环藻铜绿微囊藻春化作用内在机理地研究

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1、StudyonCyclotellaasterocostata-MicrocystisaeruginosavernalizationmechanismAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngineeringByPengXiwuSupervisebyAss.Prof.GuoWeihuaSpecialty:MunicipalEngineeringCollegeofUrbanCons

2、tructionandEnvironmentalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay,2014重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要2011年、2013年，实验先后证实了星肋小环藻、铜绿微囊藻的春化作用后，将其春化作用控制机理提出来进行研究，目的是在基因水平上分析春化作用控制模型。本文通过分析微藻生物学特性、受温度影响的大分子物质、温度对酶的影响、酶原激活过程、单细胞生物基因操作原理等，研究微藻春化作用的基因控制机理，得出以下几个结论：1)调节蛋白激活酶的作用：从酶原激

3、活的原理上来说，调节蛋白原本身不具备活性作用，它需要在调节蛋白激活酶的激活作用下，产生具有活性作用的调节蛋白，而调节蛋白则与操纵基因结合，开启整个操纵子。2)调节蛋白激活酶功能受温度的影响：调节蛋白激活酶本身是个温敏性蛋白，在不同温度的影响下，会对其功能表达产生影响。温敏性调节蛋白激活酶在生长高温、休眠高温下变性，变性的酶蛋白经低温作用后又复性。3)激活基因的位置所在：激活基因与操纵基因连锁就是激活基因在DNA上的位置所在，激活基因位于操纵基因的前一段，与操纵基因、结构基因构成的操纵子连锁在一起，起主要作用就是联合操纵基因一起对

4、整个基因操纵系统进行控制。4)激活基因和操纵基因如何控制：常形态的调节蛋白与操纵基因结合为饱和面结合，此时结构基因所能发挥的工作效率正达到最大值；激活基因开放时转录编译调节蛋白激活酶；正常的调节蛋白与连锁的操纵基因结合时不结合激活基因，并不影响激活基因的正常转录翻译，因此也不会影响调节蛋白激活酶的正常生成。5)激活基因和操纵基因连锁的基因操纵模型工作原理：春季，调节基因产生的调节蛋白原被调节蛋白激活酶激活产生的调节蛋白与操纵基因结合，启动结构基因转录合成DNA合成酶系，DNA复制完成，藻体裂殖（繁殖）群体增长；夏季，高温下温度敏

5、感的调节蛋白激活酶变性，使调节蛋白原激活产生变构的调节蛋白，同时与操纵基因和激活基因结合，激活基因不能产生调节蛋白激活酶激活调节蛋白原产生激活蛋白，这时铜绿微囊藻进入生长被抑制状态，星肋小环藻进入高温休眠状态；进入秋季，因之前无低温出现使热变性的激活酶复性，激活产生正常的调节蛋白与操纵基因结合，启动结构基因复制繁殖所需DNA酶系，尽管秋季温光适宜，星肋小环藻不会生长活动，铜绿微囊藻可生长但生长速度低于春末夏初时的生长速度；进入冬季，这时低温使热变性的激活酶复性，等待来年春暖激活调节蛋白原，启动新一年的藻生长。I重庆大学硕士学位论

6、文中文摘要结合微藻繁殖的原理、受温度影响的生物大分子、酶原激活原理、基因控制模型，并且结合试验数据，最终得出激活基因与操纵基因连锁的基因操纵模型。在这个基础上，对微藻春化作用机理做了解释，更阐述了两种藻类春末夏初爆发的原因。关键词：激活基因–操纵基因连锁，基因操纵模型，春化作用，藻类II重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACT2011,2013,experimentshaveconfirmedtheCyclotellaasterocostataandMicrocystisaeruginosavernalization,its

7、vernalizationcontrolmechanismproposedstudyaimstoanalyzevernalizationcontrolmodelatthegeneticlevel.Byanalyzingmacromoleculesbiologicalcharacteristicsofmicroalgae,affectedbytemperatureofmacromolecules,theeffectoftemperatureontheenzyme,plasminogenactivationprocess,thepr

8、incipleofsingle-celledorganismssuchasgeneticmanipulation,geneticcontrolmechanismofmicroalgaevernalization,andcometothefollowingseve