原核生物的基因调控.ppt

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1、第14章原核生物基因的表达及其调控生物体的每个活细胞都含有相同的一整套基因。基因表达具有高度的时空专一化：如肌红蛋白基因（肌细胞）。基因表达的调控：生物有机体对其基因表达的时空程序、表达速率等所进行的调节和控制。本底水平表达：调控处于关闭状态，只翻译极少量的蛋白质。概述Thusthedifferentialtranscriptionofdifferentgeneslargelydeterminestheactionsandpropertiesofcells.生命的一个基本现象哪些基因被转录，转录的效率如何。mRNA类型，mRNA数量。蛋白质

2、的类型，蛋白质的数量。特定细胞的功能和属性。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、地点进行转录水平调控为主，兼有翻译水平调控根据基因表达产物可划分：组成型蛋白：基因表达不受时期、部位、环境影响——组成型表达。调节型蛋白/适应型蛋白：基因表达受时期、部位、环境影响——非组成型表达。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。基因调控主

3、要在三个水平上进行:①.DNA水平②.转录水平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)：大肠杆的的RNA聚合酶：由5个亚基组成，即α2ββ’σ，有时还有2个ω亚基。以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(co

4、reenzyme)。在大肠杆菌中还发现一种新的σ因子，称为σ’因子，因此将含有σ亚基的全酶称为全酶I，含有σ’亚基的称为全酶Ⅱ。二者的不同在于：全酶Ⅱ可以利用双链DNA为模板合成po1y〔A)。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。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，则模扳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

5、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(P227表9—1)核心酶的β亚基作用：对RNA聚合酶的功能至关重要，参与RNA合成、终止信号的识别。由于β亚基与RNA的前体核昔三磷酸具有很高亲和力，推测它可能参与底物的结合，以及催化磷酸二酯键的形成。β’亚基作用：可使聚合酶结合到模板DNA上。α亚基作用：游离状态，常以二聚体的形式存在，参与全酶同启动子的牢固结合。RNA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

6、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、结合的特定部位，但其本身并不被转录。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

7、游(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。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。（P228-229）Catabolitegeneactivationprotein,CAP,代谢分解物基因激活蛋白二、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

8、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蛋白糖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。所有原