普通生物学-19基因的表达调控.ppt

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1、Chapter22基因的表达调控什么是基因的表达调控？原核生物的基因表达调控真核生物的基因表达调控Overview什么是基因的表达调控So,whatistheregulationofgeneexpression？一些相关的概念Repressorandrepression阻遏蛋白与阻遏Inducerandinduction诱导物与诱导Positiveregulation正调控Negativeregulation负调控一、原核生物的基因表达调控Regulationofgeneexpressioninprokaryotes阻遏与阻遏蛋白阻遏蛋白这个过程被称为阻遏Thisprocessisca

2、lled“repressioin”负调控与正调控inducerco-activatoractivator这个过程被称为诱导1.大肠杆菌乳糖操纵子E.colilacoperon的发现:FrancoisJacobandJacquesMonod(巴斯德研究所PasteurInstitute,Paris,France)自1958年起开始研究大肠杆菌乳糖操纵子的组成结构以及调控过程.于1965年共享NobelPrizeinPhysiologyorMedicine.主要研究乳糖操纵子的两种突变体:蛋白质编码序列的突变体.调节控制序列的突变体.（一）大肠杆菌乳糖操纵子模型2.Operon操纵子-wh

3、atisit?操纵子：是由在功能上彼此有关的几个结构基因和控制区作组成。操纵子包含:Structuralgene结构基因：编码蛋白质或RNA的基因Promoter启动子：标注转录起始位点的一段核苷酸序列Operator操纵基因：可结合调节基因编码蛋白的一小段核苷酸序列Terminator终止子：标注转录终止的一段核苷酸序列操纵子以外包含：Regulatorgene调节基因：参与其他基因表达调控的编码基因OrganizationofaninduciblegenecontaininganoperonRegulatorStructuralgenesOperator3.大肠杆菌乳糖操纵子负调控

4、工作原理:大肠杆菌主要利用葡萄糖作为碳和能源在缺乏葡萄糖的情况下，大肠杆菌也可以利用其他的糖作为碳源和能源，例如乳糖lactoseLactose乳糖=disaccharide双糖(glucose葡萄糖+galactose半乳糖)乳糖作为一种诱导物inducer(效应分子effectormolecule)，刺激大肠杆菌细胞内大量表达三种酶（相对于无乳糖供应，酶的表达量增加约1000倍）3.大肠杆菌乳糖操纵子负调控工作原理:乳糖表达的三种酶:-galactosidase半乳糖苷酶(lacZ)水解乳糖形成葡萄糖和半乳糖可以转变乳糖形成异乳糖allolactose（乳糖的异构物）Lacto

5、sepermease乳糖透过酶(lacY)可以转运乳糖透过大肠杆菌细胞壁和细胞质膜Transacetylase转乙酰酶(lacA)此酶的功能尚不清楚TranslationoflacoperoninwildtypeandmutantE.coli.FunctionalstateoftheE.colilacoperonintheabsenceoflactoseFunctionalstateoftheE.colilacoperongrowingonlactose乳糖阻遏蛋白四聚体模型Modeloflacrepressortetramer(4polypetides)protein乳糖本身并不是真

6、正的效应分子，异乳糖才是乳糖操纵子真正的诱导物。事实上，研究诱导作用很少使用乳糖，因为培养基中的乳糖会被诱导合成的-半乳糖苷酶催化降解，从而使其浓度不断发生变化。实验室经常使用一种乳糖类似物——异丙基硫代半乳糖苷isopropyl-thio-galactoside(IPTG)代替乳糖。Note：4.乳糖操纵子的正调控环腺苷酸cAMP的受体蛋白又称为代谢降解物激活蛋白Cataboliteactivatorprotein(CAP)CAP与启动子结合是激活转录的必要条件cAMP的结合可以提高CAP对双链DNA的亲和力当大肠杆菌生长在缺乏葡萄糖的培养基中时，cAMP合成量增加，与CAP结合所

7、形成的的复合物具有激活乳糖启动子的功能PositivecontrolofthelacoperonwithCAP1.大肠杆菌色氨酸操纵子E.colitrpoperon:色氨酸操纵子负责色氨酸tryptophane的生物合成，它的激活与否完全根据培养基中有无色氨酸而定当培养基中又足够的色氨酸时，这个操纵子自动关闭，缺乏色氨酸时操纵子被打开，结构基因表达色氨酸操纵子的结构基因有5个，分别以trpE、trpD、trpC、trpB、trpA表示（二）大肠