乳糖操纵元和色氨酸操纵元

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1、乳糖操纵元(lacoperon)内容提要：乳糖操纵元的结构酶的诱导——lac体系受调控的证据乳糖操纵元调控模型影响因子1单林娜制作一、乳糖操纵元的结构i基因POlacZlacYlacA阻遏基因CAP启动子操纵基因结构基因代谢激活蛋白结合位点2单林娜制作乳糖操纵元的结构LacZLacILacALacY1040351078082582repressorβ-galactosidasepermeasetransacetylase3单林娜制作图Lac操纵元及各组分详图4单林娜制作乳糖操纵元的结构1)结构基因：分解乳糖的三种酶，使乳糖分解，产生能量。2)操纵基因

2、3)启动子4)  CAP5)  i基因：上游，产生阻遏物。5单林娜制作结构基因lacZ编码β-半乳糖苷酶：将乳糖水解成葡萄糖和半乳糖lacY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。lacA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。6单林娜制作Twophysiologicallyimportantreactionscatalyzedbyβ-galactosidase©2003JohnWileyandSonsPublishers异乳糖7乳糖别乳糖IPTG结

3、合lac阻遏物—去阻遏8单林娜制作一些化学合成的乳糖类似物，不受β-半乳糖苷酶的催化分解，却也能与R特异性结合，使R构象变化，诱导lac操纵元的开放。例如异丙基硫代半乳糖苷(isopropylthiogalactoside, IPTG)就是很强的诱导剂，不被细胞代谢而十分稳定。X-gal(5-溴-4-氯-3-吲哚-β-半乳糖苷)也是一种人工化学合成的半乳糖苷，可被β-半乳糖苷酶水解产生兰色化合物，因此可以用作β-半乳糖苷酶活性的指示剂。IPTG和X-gal（分子式见图）都被广泛应用在分子生物学和基因工程的工作中。9单林娜制作如果某种物质能够促使细菌产

4、生酶而本身又不被分解，这种物质被称为义务诱导物，如IPTG（异丙基-β–D-硫代半乳糖苷）。义务诱导物(gratuitousinducer)：CH2OHCH3HOOS－C－CH3HCH3OHHHHHOHIPTG10单林娜制作二、酶的诱导—lac体系受调控的证据11单林娜制作乳糖操纵元的双调控系统：(1)受乳糖与阻遏蛋白调控的、可诱导的负调控系统;(2)受cAMP与CAP调节的、可诱导的正调控系统。葡萄糖通过调节cAMP的合成间接监控这一过程。以此保证大肠杆菌灵活、经济、有效地适应外界环境，只有在必需的时候（只有乳糖，没有葡萄糖）才启动乳糖操纵子的表达

5、。三、乳糖操纵元调控模型12单林娜制作（一）阻遏蛋白的负性调节：（分解代谢）——可诱导调控（二）CAP的正性调节（三）协调调节13单林娜制作（一）阻遏蛋白的负性调节（分解代谢）——可诱导调控1、乳糖操纵元调控模型主要内容2、阻遏蛋白的负性调节：（分解代谢）——负控诱导14单林娜制作1、乳糖操纵元调控模型主要内容①Z、Y、A基因的产物由同一条多顺反子的mRNA分子所编码。②该mNA分子的启动区（P）位于阻遏基因（I）与操纵区（O）之间，不能单独起始半乳糖苷酶和透过酶基因的高效表达；③操纵子(operater)是DNA上的一小段序列（仅为26bp）

6、，是阻遏物的结合位点。④当阻遏物与操纵基因结合时，lacmRNA的转录起始受到抑制。15单林娜制作⑤诱导物通过与阻遏物结合，改变它的三维构象，使之不能与操纵基因结合，从而激发lacmRNA的合成。当有诱导物存在时，操纵基因区没有被阻遏物占据，所以启动子能够顺利起始mRNA的合成。乳糖操纵元调控模型主要内容：16单林娜制作17单林娜制作RNA聚合酶结合部位阻遏物结合部位StartpointofthelacoperonRepressorandRNApolymasebindatsitethatoverlaparoudthestartpointofthela

7、coperon18单林娜制作GC操纵位点的回文序列Centerofsymmetry19单林娜制作未诱导：结构基因被阻遏阻遏物四聚体LacIPOlacZlacYlacA图当无诱导物时阻遏物结合在操纵基因上20单林娜制作诱导：基因被打开β-半乳糖苷酶透性酶乙酰转移酶图诱导物和阻遏物成为调节操纵元的开关21单林娜制作2、阻遏蛋白的负性调节：（分解代谢）——负控诱导1)无乳糖存在时，阻遏物可以结合在操纵基因上—→阻止转录过程—→基因关闭2)有乳糖存在时，乳糖与阻遏物结合—→阻遏物变构—→阻遏物不能结合操纵基因—→转录进行—→基因开放22单林娜制作23单林娜

8、制作可诱导调控的操纵元，其基因表达产物都是利用某种营养物的酶体系（分解代谢）有营养物——相应基因开放无营养物