原核生物的基因表达与调控课件.ppt

《原核生物的基因表达与调控课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第七章原核生物基因表达调控第一节概述包括细菌在内的所有生物体必须适应环境的变化。由于生长、繁殖所需的物质、能量通常都处于紧缺状态，所以细胞必须能够经济地利用资源：迅速合成自身所需的蛋白质、核酸等物质，同时又能迅速停止合成和降解那些不再需要的成分。基因表达调节的基本方式：转录的调控，主要是对转录起始和终止进行调控；RNA加工（真核生物），对RNA进行修饰、剪接、编辑等；翻译的调控，主要也发生在起始和终止。一、组成型蛋白和调节型蛋白组成型蛋白：如DNA聚合酶、RNA聚合酶等以及代谢所需各类酶或蛋白质，其合成速率不受环境变化或代谢状态的影响。调节型蛋白：这类酶或蛋白质的合成

2、速率明显地受环境的影响而改变。它们决定着何时诱异酶和阻遇酶可以合成。二、顺式作用元件和反应作用因子反式作用因子（trans-actingfactor）：基因的产物，可扩散到其它位置进行作用。顺式作用元件（cis-actingelement）：DNA序列并不转变为其它任何形式，只对跟该序列直接相连的DNA序列起作用。顺式作用元件一般位于基因附近，与之相连；一般通过与反式作用因子结合发挥功能。三、结构基因和调节基因结构基因（structuregene）：任何编码蛋白质（或RNA）产物的基因。调节基因（regulatorgene）：其蛋白产物参与调节其它基因表达的基因。调节

3、蛋白（regulatoryproteins）：参与调节其它基因表达的蛋白。四、原核基因调控机制的类型与特点：根据调控机制的不同可分为：正调控（positivecontrol）调节因子提高被调节基因的表达水平；参与正调节的蛋白称为激活蛋白（activator）。负调控（negativecontrol）调节因子降低被调节基因的表达水平；参与负调节的蛋白称为阻遏蛋白（reppressor）。通过特殊代谢物调节的基因活性主要有两种1、可诱导调节指一些基因在特殊的代谢物或化合物的作用下，由原来关闭的状态转变为工作状态，使基因活化。2、可阻遏调节，这类基因平时都是开启的，处在产生

4、Pr或酶的工作过程中，但由于一些特殊代谢物或化合物的积累将其关闭，阻遏了基因的表达。五、弱化子对基因活性的影响在这些调节方式中，起信号作用的是有特殊负载的AA-tRNA的浓度，当操纵子被阻遏，RNA合成被终止时，起终止转录信号作用的那一段核苷酸称为弱化子。六、降解物对基因活性的调节有葡萄糖存在的情况下，即使在培养基中加入其它糖类诱导物，与其相对应的操纵子也不会启动，不会产生出代谢这些糖的酶来，这种现象称为葡萄糖效应或降解物抑制作用。七、细菌的应急反应当AA饥饿，细胞中便存在大量的不带AA的空tRNA，这种空载tRNA会激活焦磷酸转移酶，使PPGPP大量合成关闭许多基因

5、，只打开一些合成AA的基因来应付这种紧急状况。八、环腺苷酸受体蛋白对转录的调控环腺苷酸（cAMP）受体蛋白（CRP）亦称为分解代谢物激活蛋白（CAP）。当大肠杆菌生长在缺乏G的培养基中时，cAMP合成量增加，与CRP结合后所形成的复合物具有激活半乳糖（gal）、麦芽糖（mal）、乳糖（lac）等启动子的功能。第二节操纵子学说一、操纵子/元模型的提出FrancoisJacobJacquesMonodNobelprize,1965如果某物质能促使细胞产生一特定的酶，该物质就叫做诱导物（inducer）；如果某物质能阻止细胞产生一特定的酶，该物质就叫做阻遏物（corepre

6、ssor）。可诱导酶的合成，但不被所诱导的酶降解的物质称为安慰诱导物（gratuitousinducers）。IPTG（异丙基硫代半乳糖苷）是lac基因的安慰诱导物。细菌中，同一代谢途径的酶的基因常常由同一启动子控制，转录成一条多基因mRNA。β-半乳糖苷酶透过酶转乙酰酶阻遏物二、乳糖操纵子的调控机理（负控诱导系统）操作子在启动子与结构基因之间，与启动子部分重叠，阻遏物结合于操作子时，即阻止RNA聚合酶起始转录。操纵子模型：一个或几个结构基因与一个调节基因、一个操纵位点组成一个操纵单元。这个单元称为操纵子/元（operon）。这个操纵位点称为操作子（operator）

7、。结构基因产生mRNA并合成蛋白质；调节基因产生一阻遏蛋白与操纵位点作用，操纵位点与其控制位点相邻；阻遏蛋白与操纵位点结合，阻碍了结构基因转录成为mRNA。诱导过程中，诱导物通过与阻遏蛋白相结合而阻止阻遏蛋白与操纵位点结合，结构基因被解除阻遏，开始转录mRNA。1、本底水平表达由于阻遏蛋白对于lacO并非永久结合，非诱导状态下乳糖操纵子蛋白存在着本底组成型合成，细胞内因此存在极少的β-半乳糖苷酶、透过酶和转乙酰酶，可使少量乳糖进入细胞。乳糖本身不能和阻遏物结合，而是进入细胞后，由β-半乳糖苷酶变为别乳糖，别乳糖是一种较强的诱导剂。乳糖β-半乳糖苷酶H