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时间:2019-07-15
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1、原核基因表达调控RegulationinprokaryotesChapter5OUTLINE5.1原核基因表达调控总论5.2乳糖操纵子的转录调控5.3色氨酸操纵子的转录调控5.4其它操纵子(半乳糖、阿拉伯糖)5.5翻译水平的调控一、基因表达的概念geneexpression:基因转录及翻译的过程。对这个过程的调节就称为generegulation。注意:rRNA、tRNA编码基因转录合成RNA的过程也属于基因表达。5.1原核基因表达调控总论(1)组成性表达(constitutiveexpression)指在个体发育的任一阶段都能在大多数细胞中持续进行的基因表达。其基因表达产物通常是对生命过程
2、必需的或必不可少的,且较少受环境因素的影响。(2)适应性表达(adaptiveexpression)指环境的变化容易使其表达水平变动的一类基因表达。二、基因表达的方式(1)组成性表达指不大受环境变动而变化的一类基因表达。某些基因在一个个体的几乎所有细胞中持续表达,通常被称为管家基因(housekeepinggene)。管家基因表达水平受环境因素影响较小,而是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。它的表达只受启动序列或启动子与RNA聚合酶相互作用的影响,而不受其他机制调节。指环境的变化容易使其表达水平变动的一类基因表达。应环境条件变化基因表达水平增高的现象称为诱导(i
3、nduction),这类基因被称为可诱导的基因(induciblegene);相反,随环境条件变化而基因表达水平降低的现象称为阻遏(repression),相应的基因被称为可阻遏的基因(repressiblegene)。(2)适应性表达诱导作用:指一些基因在特殊的代谢物或化合物的作用下,由原来关闭的状态变为工作状态,即在某些物质的诱导下使基因活化。例如:乳糖-乳糖操纵子(β-半乳糖苷酶-使乳糖水解为半乳糖和葡萄糖;β-半乳糖苷透过酶-使乳糖进入细菌细胞内;β-半乳糖苷乙酰基转移酶-使半乳糖苷第六位碳原子乙酰化)。5.1.1诱导和阻遏阻遏作用:一些基因平时都是开启的,处在蛋白质或酶的工作过程中,
4、由于一些特殊代谢物或化合物的积累而将其关闭,阻遏了基因的表达。例如:色氨酸-色氨酸合成酶。一般情况下细菌自身可以合成色氨酸,但加入色氨酸,细菌因为不需要自身合成色氨酸,因此关闭该操纵子基因。5.1.1诱导和阻遏原核基因表达调控类型及特点负转录调控(调节基因的产物为阻遏蛋白)正转录调控(调节基因的产物为激活蛋白)负控诱导(阻遏蛋白不与诱导物结合,结构基因不转录)负控阻遏(阻遏蛋白与诱导物结合,结构基因不转录)正控诱导(诱导物使激活蛋白处于活性状态)正控阻遏(诱导物使激活蛋白处于非活性状态)原核生物的基因调控主要发生在转录水平1.GeneExpressionisControlledbyRegula
5、toryProteins(调控蛋白)GeneexpressionisveryoftencontrolledbyExtracellularSignals,whicharecommunicatedtogenesbyregulatoryproteins:Positiveregulatorsoractivators(激活蛋白)INCREASEthetranscriptionNegativeregulatorsorrepressors(阻遏蛋白)DECREASEorELIMINATEthetranscription2.Geneexpressioniscontrolledatdifferentstages
6、Thebulkofgeneregulationtakesplaceattheinitiationoftranscription.Someinvolvetranscriptionalelongation/termination,RNAprocessing,andtranslationofthemRNAintoprotein.3.Targetingpromoterbinding:manypromotersareregulatedbyactivatorsthathelpRNAPbindDNA(recruitment)andbyrepressorsthatblockthebinding.RNAPbi
7、ndsmanypromotersweakly,activatorsthatcontaintwobindingsitestobindaDNAsequenceandRNAPsimultaneouslycanenhancetheRNAPaffinitywiththepromoters,andthusincreasesgenetranscription.Thisiscalledrecruitmentreg
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