原核生物基因的表达及其调控.ppt

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1、原核生物基因的表达及其调控一种生物的整套遗传密码可以比作一本密码字典,该种生物的每个细胞中都有这本字典。为什么基因只有在它应该发挥作用的细胞内和应该发挥作用的时间才能呈现活化状态?结论：必然有一个基因调控系统在发挥作用。第一节原核生物基因的转录和翻译原核生物的DNA：单个裸露的DNA不编码占5%转录和翻译同一时间，地点进行基因调控主要在三个水平上进行:①.DNA水平②.转录水平(主)③.翻译水平一、转录的起始转录是原核生物基因表达的主要调控点，主要涉及两个方面：1、RNA合成的酶系；2、RNA合成起始和终止信号，即DNA分子上的特定序列。通过RNA聚合酶、转录因子和启动子的相互作用实现

2、转录调控，改变细胞的表型，从而实现细胞生理状态和环境的变化。（一）RNA聚合酶(RNApolymerase)：大肠杆菌的RNA聚合酶：由5个亚基组成，即α2ββ’σ，α2ββ’σ组成的酶称全酶。σ亚基与其他亚基结合较松弛，易从全酶上解离；其余部分α2ββ’称为核心酶(coreenzyme)。σ亚基作用：参与启动子的识别和结合以及转录起始复合物的异构化。细胞内哪条DNA链被转录、转录方向与转录起点的选择都与σ亚基有关。在启动子与终止子之间是一个转录单位，通常将mRNA开始的一个核苷酸定为o点(即+1)．由此向右常称为下游(downstream)，其核苷酸依次编为正序号；起始点左例称为上游

3、(upstream)．其核苷酸则依次以负号表示．紧接起始点左侧的核苷酸为-1。离体实验表明：全酶所转录的RNA和细胞内所转录出的RNA，其起始点相同，序列相同，若仅用核心酶进行转录，则模板链和起始点的选择都有很大的随意性，而且往往同一段DNA的两条链都被转录。由此可见：σ亚基对识别DNA链上的转录信号是不可缺少的，它是核心酶和启动子之间的桥梁。σ因子的取代在细胞发育和对环境应答的反应中起主导作用。如在枯草杆菌中就有不同相对分子质量的σ因子Figure9.6RNApolymerasemoveslikeaninchwormduringelongation,whenitcompressesf

4、romthebackendandreleasefromthefrontend.9.2TranscriptioniscatalyzedbyRNApolymeraseRNA聚合酶体积很大，横跨近60个碱基，而解旋的DNA区域可能不到17个碱基。当聚合酶按5′→3′方向延伸RNA链时，解旋的DNA区域也随之移动。靠近3′端的DNA不断解旋。同时在5′端重新形成DNA双链，不断将RNA-DNA杂合链中的RNA链挤出。（二）启动子(promoter)：转录的起始是基因表达的关键阶段，启动子就是连接在基因3’端上游的DNA序列，其长度从100bp到200bp不等，是转录起始时RNA聚合酶识别、结合

5、的特定部位，但其本身并不被转录。原核生物启动子结构含有同源序列。整个启动子包括两个部分：其上游部分是CAP-cAMP结合位点，下游部分是RNA聚合酶的进入位点。二、转录的终止（一）终止子及其结构：1、概念：DNA上提供转录停止信号的一段序列称为终止子(terminator)，是一个基因的末端或是一个操纵子的末端的一段特定序列。2、类型：强终止子和弱终止子强终止子：不依赖于Rho蛋白质辅助因子而能实现终止作用，这类终止子属于强终止子；弱终止子：依赖于Rho蛋白质辅助因子才能实现终止作用，这类终止子属于弱终止子。蛋白质辅助因子称为释放因子，通常称为ρ因子。回文顺序(Palindromics

6、equence)5‘GTGAGCTCAC3’3’CACTCGAGTG5’画上荷花和尚画书临汉字翰林书所有原核生物的终止子共同的序列特征在转录终止点之前有一段回文结构，因而所产生的mRNA可形成茎环状的发夹结构，它可使RNA聚合酶的移动停止或减缓。第二节大肠杆菌乳糖操纵子的正负调控一、操纵子与操纵子模型操纵子学说/操纵子模型：F.JacobJ.Mond（1960）E.colilacoperon(1965诺贝尔医学生理学奖)操纵子：核酸分子上调控基因转录活性的基本单元，由结构基因、操纵基因（O）和启动基因（P）组成。promoterstructuralgenesoperator启动基因操纵

7、基因结构基因操纵子(operon)模型转录、翻译、合成蛋白结合调节蛋白结合RNA聚合酶调控（节）蛋白操纵子RNARPOstructuralgenesDNAProtein＋正调控（positiveregulation)－负调控(negativeregulation)调控蛋白的作用机制注：R：RegulatorP：PromoterO：Operator正调控与负调控调节基因RNA调节蛋白正调节蛋白激活+操纵子结构基因转录、表达正调节蛋白失活，结构基因