原核生物基因表达调控.ppt

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1、一.原核生物基因表达调控概述随着生物个体的发育，DNA分子能有序地将其所承载的遗传信息，通过密码子-反密码子系统转变成蛋白质，执行各种生理生化功能。科学家把从DNA到蛋白质的过程称为基因表达（geneexpression），对这个过程的调节就称为基因表达调控（generegulation或genecontrol）。1.基因表达调控的生物学意义适应环境、维持生长和增殖维持个体发育与分化2.原核基因表达调控的特点1）原核生物基因表达调控包括在DNA水平、转录水平、转录后水平和翻译水平，但转录水平的调节是最有

2、效、最经济的方式，也是最主要的调节方式。2）原核生物基因的表达调控多以操纵子为单位进行，即：将功能相关的基因组织在一起，同时开启或关闭基因表达。3）基因调控的模式可分成两大类，正调控和负调控，原核生物以负调控为主。3.原核基因表达调控的几个概念1）顺式作用元件和反式作用因子基因表达的产物(蛋白质或RNA)从合成的场所扩散到目标场所而发挥作用的过程称为反式作用（trans-acting），此基因表达产物被称为反式作用因子（trans-actingfactor）。反式作用因子通常为的蛋白质或RNA。顺式作用

3、（cis-acting）:任一不转变为任何其他形式的DNA序列在原位发挥作用，影响与其相连的其它DNA序列的活性。顺式作用元件（cis-actingfactor）：指对基因表达有调节活性的DNA序列，其活性只影响与其自身同处在一个DNA分子上的基因。顺式作用元件通常不编码蛋白质，多位于基因旁侧或内含子中。如：位于转录单位开始和结束位置上的启动子和终止子，都是典型的顺式作用元件。基因活性的调控主要通过反式作用因子和顺式作用元件相互作用而实现。2）结构基因和调节基因组成基因/管家基因（constitutiv

4、egene,housekeepinggene）是指不大受环境变动而持续表达的一类基因。如ＤＮＡ聚合酶，ＲＮＡ聚合酶等代谢过程中十分必需的酶或蛋白质的基因。调节基因（regulatedgene）指环境的变化容易使其表达水平变动的一类基因。如：不同生长发育时期表达的一些基因。3）正调控和负调控正调控(positivecontrol)在没有调节蛋白质存在时基因是关闭的，加入某种调节蛋白后基因活性就被开启，这样的调控为正转录调控。调节基因操纵基因结构基因mRNA酶蛋白调节蛋白负调控（negativecontro

5、l)在没有调节蛋白质存在时基因是表达的，加入这种调节蛋白质后基因表达活性便被关闭，这样的调控负转录调控。调节基因操纵基因结构基因阻遏蛋白不转录，基因封闭4）激活蛋白和阻遏蛋白激活蛋白（activator)，在正调控系统中，调节蛋白称诱导蛋白或激活蛋白。和操纵基因结合后引起基因表达开放。阻遏蛋白（repressor),是负调控系统中由调节基因编码的调节蛋白。和操纵基因结合后引起基因表达关闭。倒位片段阻遏蛋白二、DNA水平调控1.细菌DNA重排对基因表达的影响鼠伤寒沙门菌鞭毛素基因的调节鼠伤寒沙门氏菌（S.

6、typhimrium）的相转变（phasevariation）2.σ因子对原核生物转录起始的调控σ因子:原核生物RNA聚合酶的一个亚基，是转录起始所必需的因子，主要影响RNA聚合酶对转录起始位点的正确识别，这种σ因子称σ70,此外还有分子量不同,功能不同的其他σ因子。在转录起始阶段，σ因子识别特异启动序列；不同的σ因子决定特异编码基因的转录激活，也决定不同RNA（mRNA、rRNA和tRNA）基因的转录。σ亚基在转录延长时脱落。在E.coli，不同类型的启动子需要不同类型的σ因子σ32调控热休克基因（h

7、eatshockgenes）σ54/60调控氮代谢基因σF调控鞭毛基因σ43调控噬菌体基因枯草杆菌(B.subtilis)1.操纵子学说（theoryofoperon)1961年，法国巴斯德研究院的FrancoisJacob（雅各布）与JacquesMonod（莫洛）提出获1965年诺贝尔生理学和医学奖三.操纵子对基因表达的调控2.操纵子：是原核生物在分子水平上基因表达调控的单位，由启动子、操纵基因及其所控制的一组功能上相关的结构基因所组成。操纵基因受调节基因产物的控制。操纵子可视为原核生物的转录单位，

8、它可以逐个地从原核生物基因组中分离出来，对其结构功能加以研究。ＯＰ3.乳糖操纵子1)乳糖操纵子的结构调节蛋白（阻遏蛋白）启动子操纵基因结构基因Z编码β-半乳糖苷酶：将乳糖水解成葡萄糖和半乳糖，还能将乳糖转变为异构乳糖Y编码β-半乳糖苷透过酶：使外界的β-半乳糖苷（如乳糖）能透过大肠杆菌细胞壁和原生质膜进入细胞内。A编码β-半乳糖苷乙酰基转移酶：乙酰辅酶A上的乙酰基转到β-半乳糖苷上，形成乙酰半乳糖。3个编码的结构基因乳糖操纵子的控制模型，其