原核基因表达调控1-6-刘青波

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1、第六章基因的表达与调控（上）——原核基因表达调控模式目的与要求掌握基因表达的概念。掌握原核基因表达调控的基本原则及乳糖操纵子。掌握Trp操纵子的工作原理。熟悉转录后调控的种类及原理。了解半乳糖操纵子的作用机制、了解阿拉伯糖操纵子的作用机制。第一节基因表达调控概述基因表达（geneexpression）概念：通过转录和翻译，使遗传信息转变成各种功能性蛋白质的过程。DNA蛋白质翻译RNA转录基因表达的时间性及空间性（一）时间特异性按功能需要，某一特定基因的表达严格按特定的时间顺序发生，称之为基因表达的时间特异性(temp

2、oralspecificity)。多细胞生物基因表达的时间特异性又称阶段特异性(stagespecificity)。（二）空间特异性基因表达伴随时间顺序所表现出的这种分布差异，实际上是由细胞在器官的分布决定的，所以空间特异性又称细胞或组织特异性(cellortissuespecificity)。在个体生长全过程，某种基因产物在个体按不同组织空间顺序出现，称之为基因表达的空间特异性(spatialspecificity)。在个体各个生长阶段的大多数或几乎全部组织中持续表达，或变化很小。区别于其他基因，这类基因表达被视为

3、组成性基因表达(constitutivegeneexpression)。基因表达的方式按对刺激的反应性，基因表达的方式分为：（一）组成性表达管家基因(housekeepinggene)。某些在一个个体的几乎所有细胞中持续表达的基因。管家基因（二）诱导和阻遏表达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，这种基因称为可诱导基因。可诱导基因在特定环境中表达增强的过程，称为诱导(induction)。DNA损伤→修复酶基因激活1.可诱导基因与诱导2.可阻遏基因与阻遏如果基因对环境信号应答是被抑制，这种基因是可

4、阻遏基因。可阻遏基因表达产物水平降低的过程称为阻遏(repression)。在一定机制控制下，功能上相关的一组基因，无论其为何种表达方式，均需协调一致、共同表达，即为协调表达(coordinateexpression)。基因的协调表达基因表达的调控概念：（generegulationorgenecontrol）对基因表达过程的调节。一般规律：机体需要基因表达开始（on）机体不需要基因表达停止（off）可能有本底水平的基因表达：每个细胞只合成1或2个mRNA分子和极少量的蛋白质分子。基因表达调控的分类（1）转录水平上的

5、调控（2）转录后水平上的调控①mRNA加工成熟水平上的调控②翻译水平上的调控原核与真核生物转录及翻译的总特点扫描图片二、原核基因表达调控机制的类型与特点原核基因表达调控主要发生在转录水平上。负转录调控正转录调控调节基因的产物是阻遏蛋白调节基因的产物是激活蛋白调节物结合到DNA上正调节负调节是开启关闭否关闭开启编码序列调节序列启动序列(promoter)操纵序列(operator)激活蛋白阻遏蛋白阻遏蛋白与激活蛋白阻遏蛋白负转录调控正转录调控正控阻遏正控诱导负控阻遏负控诱导阻遏蛋白+诱导无活阻遏蛋白+阻遏无活激活蛋白

6、+诱导激活蛋白+效应物效应物效应物效应物诱导因子诱导因子共阻遏物共阻遏物阻遏负转录调控正转录调控正控阻遏正控诱导负控阻遏负控诱导阻遏蛋白+诱导无活阻遏蛋白+阻遏无活激活蛋白+诱导激活蛋白+效应物效应物效应物效应物诱导因子诱导因子共阻遏物共阻遏物阻遏LacOI阻遏物阻遏诱导失活的阻遏物负控诱导mRNATrpO无活的阻遏蛋白辅-阻遏物阻遏基因表达负控阻遏正控诱导活化的激活蛋白失活的活性蛋白诱导物基因不表达基因表达活化的激活蛋白辅-阻遏物基因表达阻遏正控阻遏第二节乳糖操纵子与负控诱导系统一、原核基因表达的操纵子模型操纵子（

7、operon）的概念：功能相关的基因成簇地串连、密集于染色体上，共同组成的转录单位。操纵子的组成：编码序列调控区1个启动序列（promoter，P）二、乳糖操纵子调节机制（一）乳糖操纵子的结构(lacoperon)调控区CAP结合位点启动序列（promotor）操纵序列（operator）结构基因Z：β-半乳糖苷酶Y：透酶A：乙酰基转移酶ZYAOPDNAmRNA阻遏蛋白IDNAZYAOPpol没有乳糖存在时（二）阻遏蛋白的负性调节阻遏基因mRNA阻遏蛋白只有乳糖存在时IDNAZYAOPpol启动转录mRNA乳糖异构乳

8、糖β-半乳糖苷酶无葡萄糖，cAMP浓度高时有葡萄糖，cAMP浓度低时（三）CAP（catabolitegeneactivationprotein）的正性调节ZYAOPDNACAPCAP++++转录CAPCAPCAPCAP结合位点cAMPCAP葡萄糖对lac操纵子的阻遏作用称分解代谢阻遏（一）操纵子（operon）概念：功能相关的基因成簇地串连、