基因的表达调控.ppt

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1、第22章基因的表达调控22.1基因组的组织22.2原核生物基因表达调控22.2.13个水平上的调节22.2.2lac操纵子22.2.3分解代谢与调控22.3真核生物基因表达调控1不同类型的基因：结构基因调控基因重叠基因隔裂基因跳跃基因假基因2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:①DNA水平②转录水平(主)③翻译水平3乳糖操纵子模型的建立(JacobandMonod,1961)FrancoisJacob(1920-)JacqucesMonod(1910-67)获1965年诺奖

2、4操纵子:由操纵基因及其所操纵的结构基因组成的一个单位。操纵子结构基因（编码蛋白质，S）控制部位操纵基因（operator,O）启动子（premotor,P）原核生物的酶合成调节机制——操纵子学说操纵基因启动基因调节基因结构基因阻遏蛋白RNApol结合部位6435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：Operator6正调控与负调控调节

3、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，结构基因不表达（正控制/正调节）负调节蛋白激活+操纵子结构基因转录、表达负调节蛋白失活，结构基因表达（负控制/负调节）7阻遏物与辅阻遏物阻遏物（repressor）：由调节基因产生的一种变构蛋白，当它与操纵基因结合时，能够抑制转录的进行。辅阻遏物(corepressor)：能够与失活的阻遏蛋白结合，并恢复阻遏蛋白与操纵基因结合能力的物质。8诱导调控与非诱导调控根据辅因子（小分子）结合后调控效果，可分：开启调控系统中结构基因的转录活性——诱导关闭调控系统中结构基因的转录

4、活性——阻遏9操纵子调控系统的基本类型可诱导负控制系统可诱导正控制系统可阻遏负控制系统可阻遏正控制系统1011负调控：没有调节蛋白（阻遏物）存在下，操纵基因是开启的（表达）调节蛋白（阻遏物）存在下,操纵基因是关闭的（不表达）12正调控与负调控并非互相排斥的两种机制，而是生物体适应环境的需要，有的系统既有正调控又有负调控；　　原核生物以负调控为主，真核生物以正调控为主；　　降解代谢途径中既有正调控又有负调控；合成代谢途径中一般以负调控来控制产物自身的合成。13大肠杆菌乳糖操纵子模型调节基因操纵基因乳糖结构基因PLacZLacYL

5、acAmRNA阻遏蛋白（有活性）基因关闭启动子ORPLacZLacYLacA调节基因操纵基因乳糖结构基因启动子ORmRNAZmRNAYmRNAa阻遏蛋白（无活性）基因表达mRNAA、乳糖操纵子的结构B、乳糖酶的诱导乳糖阻遏蛋白（有活性）14乳糖操纵子的分解代谢物阻遏RLacZLacYLacAmRNAmRNAZmRNAYmRNAa基因表达CAP基因结构基因TCAPOCAP结合部位RNA聚合酶TcAMP-CAPP葡萄糖分解代谢产物腺苷酸环化酶磷酸二酯酶ATPcAMP5'-AMP抑制激活葡萄糖降解物与cAMP的关系cAMPCAP：分解代谢物激活蛋

6、白环腺苷酸受体蛋白降低cAMP浓度使CAP呈失活状态15葡萄糖效应葡萄糖为大肠杆菌生长提供能量，葡萄糖过量时，lac操纵子中β－半乳糖苷酶等一组酶合成出现受阻的现象。高浓度葡萄糖代谢物cAMP水平下降CAP不能单独与CAP位点结合基因表达受阻低浓度葡萄糖cAMP水平上升CAP与cAMP结合CAP-cAMP与CAP位点结合基因转录效率增加50倍16大肠杆菌乳糖操纵子的正调控当即有大量乳糖又有葡萄糖时，基因表达将是怎样？17阿拉伯糖操纵子的双向控制Ara操纵子是控制分解代谢途径的另一调控系统。特点：调节蛋白既可起正调控作用，又可

7、起负调控作用。1819色氨酸操纵子的转录调控1．色氨酸操纵子模型：　　由雅各布（JacobF.）和莫诺（MonodJ.）提出，具有合成代谢途径典型的操纵子模型。　　操纵子：包括色氨酸合成有关的5种酶的结构基因；　　大量色氨酸时：大肠杆菌5种酶的转录同时受到抑制；　　色氨酸不足时：这５种酶的基因开始转转录；　　色氨酸：作为阻遏物而不是诱导物参与调控结构基因的转录。　　trp操纵子是一个典型的可阻遏操纵元模型(repressibleoperon)。20色氨酸操纵子模型结构：　　5种结构基因：trpE、D、C、B、A；　　调控结构

8、：启动子、操纵基因、前导序列、弱化子；　　阻遏物trpR基因：与trp操纵子相距较远；212.色氨酸操纵子的负调控：⑴.阻遏调控：　　trpR基因编码无辅基阻遏物与色氨酸结合