《操纵子中》PPT课件

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1、操纵子基因表达可以在转录、加工和翻译等多个水平受到调控。基因的转录活性主要通过反式作用因子（通常是蛋白质）和顺式作用元件（通常是DNA）之间的特异相互作用来调节。1引言操纵基因是DNA上阻抑物结合、阻碍邻近启动子的启动而抑制转录的位点。阻遏蛋白与DNA或RNA上的操纵基因结合，从而分别抑制转录或翻译。结构基因编码RNA或蛋白质(包括结构蛋白、酶和调控蛋白）。调控基因则通过编码蛋白质或RNA来调节其它基因的表达。1引言调控基因编码的蛋白质作用于DNA的靶位点上。1引言表达调控最简单的模型2调控可分为正调控和负调控负调控中，阻抑物与操纵基

2、因结合来阻止有关基因的表达。正调控中，转录因子必须与启动子结合才能使RNA聚合酶起始转录。负调控中，反式作用的阻抑物结合到顺式作用的操纵基因上以关闭其转录。2调控可分为正调控和负调控正调控中，反式作用因子必须与顺式作用元件结合，才能使RNA聚合酶能在启动子处起始转录。2调控可分为正调控和负调控2调控可分为正调控和负调控共同点：调控蛋白作为反式作用因子，能识别那些通常位于基因上游的顺式作用元件，根据调控蛋白的自身性质，可激活或抑制基因表达。对于同一条代谢途径中的某些蛋白质，通常编码它们的基因在DNA上也紧密排列在一起，并作为一个转录单位

3、转录出mRNA。3结构基因簇中各成员是协同调控的操纵子是细菌基因表达和调节的单位，包括结构基因和DNA上能被调控蛋白辨认的控制元件。3结构基因簇中各成员是协同调控的lac操纵子包括顺式作用的调节元件和编码蛋白质的结构基因。长度约6000bp，。上游的lacI具有自己的启动子和终止子。lacI的末端紧接着启动子P。操纵基因O位于转录单位最前端26个bp,lacZ基因从第39个bp开始，随后是lacY、lacA基因和终止子。3结构基因簇中各成员是协同调控的4lac操纵子基因的表达受阻抑物控制位于lac基因簇起点的启动子与操纵基因具有重叠区

4、域，阻抑物与操纵基因结合就可控制该基因簇的转录。阻抑物是由lacI基因编码的、具有4个相同亚基的四聚体。在lac操纵子的转录起始位点周围，阻抑物和RNA聚合酶的结合位点是重叠的。4lac操纵子基因的表达受阻抑物控制5lac操纵子是可诱导的可以对操纵子进行诱导的小分子结构通常与操纵子所表达的酶的底物结构相同或类似。β-半乳糖苷是lac操纵子编码的酶底物。加入β-半乳糖苷可诱导三个结构基因的转录。由于lacmRNA极不稳定（半衰期为3分钟），因此诱导可被迅速逆转。添加诱导物可引起lacmRNA的迅速产生,酶的合成则有一个短暂的延迟;去除诱

5、导物可引起酶合成的快速终止。5lac操纵子是可诱导的6阻抑物由小分子诱导物所控制诱导物可使阻抑物失活。阻抑物具有两个结合位点，分别与操纵基因和诱导物结合。当阻抑物与诱导物结合后，阻抑物发生别构效应使DNA结合位点的性质改变。阻抑物与操纵基因的结合使lac操纵子处于失活状态；诱导物的添加可释放阻抑物，从而允许RNA聚合酶起始转录。6阻抑物由小分子诱导物所控制7用顺式作用的组成型突变来鉴定操纵基因操纵基因的突变导致lacZYA的组成型表达（不受调控物所影响的持续表达）。这些突变是顺式的，只影响邻近区域DNA上的基因。操纵基因的突变是组成型

6、的，因为操纵基因不能结合阻抑物；这使得RNA聚合酶得以通过启动子。Oc突变是顺式作用,因为它们只影响相邻的结构基因。7用顺式作用的组成型突变来鉴定操纵基因7用反式作用的突变来鉴定调控基因lacI基因的突变是反式作用的,它可以影响细菌内所有lacZYA基因簇的表达。使lacI基因失活的突变可以导致组成型表达。因为阻抑物不能与操纵基因结合，所以阻抑物的DNA结合位点的突变是组成型的。阻抑物上诱导物结合位点的突变使它不会失活，因而这会引起操纵子的非诱导性。使lacI基因失活的突变可引起操纵子的组成型表达，因为突变的阻抑物不能与操纵基因结合。

7、7用反式作用的突变来鉴定调控基因8阻抑物结合于操纵基因上阻抑物结合于操纵基因的双链DNA序列中。操纵基因是26bp的回文序列。操纵基因的每个反向重复序列结合一个阻抑物亚基。lac操纵基因具有对称性序列。按转录起始点为+1，将这一序列计数。阴影区表示对称的序列。8阻抑物结合于操纵基因上9阻抑物结合诱导物后从操纵基因上脱离阻抑物与诱导物结合后发生构象变化，使它与DNA的亲和力降低，因而从操纵基因上脱离。诱导物是与游离的阻抑物结合以干扰平衡（左），还是直接与结合在操纵基因上的阻抑物结合呢（右）？9阻抑物结合诱导物后从与操纵基因上脱离10阻抑

8、物单体具有多个结构域阻抑物单体可分为三部分：N端DNA结合结构域、铰链区和核心区。DNA结合结构域具有两个短α螺旋，用来与DNA大沟结合。负责多聚化的区域和诱导物结合位点都位于核心区。Lac阻抑物单体的结构，含有数个独立