分子生物学--原核生物基因表达调控

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1、原核生物基因表达的调控主要内容概述乳糖操纵子色氨酸操纵子原核生物基因表达的时序原核生物翻译水平上的调控一、概述（一）基因表达(geneexpression)的概念Definition:基因转录及翻译的过程（二）基因的可调控性组成型基因(constitutivegenes)：调控型基因(regulatedgenes)：Definition:又称管家基因(housekeepinggenes)是维持细胞生存必需的一类基因，在各类细胞中都处于活性状态。组成型基因(constitutivegenes)调控型基因(regulatedgenes)Defi

2、nition:又称奢侈基因(luxurygenes)在不同组织细胞中选择表达的基因。根据细胞生长、发育的需要或环境因素的改变，其活性受到调控。持家基因奢侈基因结构基因(structuralgenes):编码有功能产物（RNA或蛋白质）的基因。调控基因(regulatorygenes):编码那些控制其他基因表达的RNA或蛋白质的基因。（三）结构基因和调控基因调控蛋白激活蛋白（activatorprotein）阻遏蛋白（repressiveprotein）正调控(positiveregulation):与缺乏调控因子比较，调控因子使靶基因的表达水

3、平上升。负调控(negativeregulation):调控因子使靶基因的表达水平下降，甚至关闭。（四）正调控和负调控诱导(induction):在特定环境信号刺激下，相应的基因被激活，基因表达产物增加，这种基因是可诱导的.阻遏(repression):如果基因对环境信号应答时被抑制，基因表达产物水平降低.（五）诱导和阻遏（六）效应物诱导物(inducer)辅阻遏物(co-repressor)使阻遏蛋白失活或使激活蛋白激活，从而实现诱导。使阻遏蛋白激活或使激活蛋白失活，从而实现阻遏。诱导物(inducer)阻遏蛋白阻遏作用诱导物去阻遏作用去阻

4、遏作用阻遏蛋白辅阻遏物(co-repressor)阻遏作用辅阻遏物（七）原核生物基因表达的控制模式可诱导的负调控可阻遏的负调控可阻遏的正调控可诱导的正调控阻遏阻遏诱导诱导可诱导的系统可诱导的负调控可诱导的正调控阻遏诱导可阻遏的系统可阻遏的负调控可阻遏的正调控阻遏诱导1961年Monod和Jacob提出操纵子学说1965年诺贝尔生理学和医学奖（八）操纵子(operon)1940年，Monod发现：E.coli在含葡萄糖和乳糖的培养基上生长时，细菌先利用葡萄糖，葡萄糖耗尽后，才利用乳糖；在糖源转变期，细菌的生长会出现停顿，即产生“二次生长曲线”。

5、1.操纵子学说乳糖对－半乳糖苷酶的合成有诱导作用。葡萄糖对－半乳糖苷酶的合成有抑制作用。1961年，操纵子学说由Jacob和Monod提出1965年诺贝尔生理学和医学奖原核生物基因表达、调控的基本形式；由启动子、操纵基因及其所控制的一组功能上相关的结构基因所组成。操纵基因受调控基因产物的控制。2.操纵子定义二、乳糖操纵子(lacoperon)ZYAOP结构基因LacIP调控基因β半乳糖苷酶β半乳糖苷透性酶β半乳糖苷乙酰转移酶阻遏蛋白催化β-半乳糖苷水解将β-半乳糖苷转入细胞将乙酰CoA的乙酰基转移到β-半乳糖苷上启动子(lacP)操纵基因

6、（lacO）（一）乳糖操纵子的结构和功能ZYAOP结构基因操纵基因（lacO）LacIP调控基因阻遏蛋白阻遏蛋白存在时，阻止Lac操纵子转录阻遏蛋白缺乏或无活性时，Lac操纵子的基因开启。RNApol（二）lac操纵子的负调控可诱导的负调控ZYAOP结构基因操纵基因（lacO）LacIP调控基因阻遏蛋白诱导物诱导物-阻遏蛋白复合物诱导物(如乳糖、IPTG)存在时，与阻遏蛋白结合，改变阻遏蛋白的构象，使其不能与LacO结合，基因开始转录。mRNA安慰诱导物gratuitousinducer：能高效诱导酶的合成但不被所诱导的酶分解的分子。如：IP

7、TG（异丙基硫代半乳糖苷）1.操纵基因lacO的结构Definition:操纵基因(operator,O)是原核生物操纵子中被调控蛋白识别并结合的DNA区域。lacO是-5至+21的序列，与启动子右末端重叠lacO的序列，以+11为对称轴具有反向重复序列2.阻遏蛋白（repressor）N端有结合DNA的能力两核心区之间有结合诱导物的位点C端有亚基聚合位点阻遏蛋白是由相同亚基组成的同源四聚体(tetramer)3.阻遏蛋白与诱导物的作用诱导物作用的两种模型平衡模型：阻遏蛋白与DNA结合和释放是一个快速动态平衡过程，诱导物与游离的阻遏蛋白结合，

8、使阻遏蛋白不能与DNA结合解离模型：诱导物直接同结合在DNA上阻遏蛋白结合，使其构象改变，从操纵基因上解离。Virtuallyalltherepressorinth