IPTG诱导原理知识讲解.ppt

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1、乳糖操纵子的诱导原理中心法则(thecentraldogma)基因表达(geneexpression)--基因转录及翻译的过程。产生各种RNA(tRNA、mRNA、rRNA)和各种蛋白质多肽链。RNA(tRNA、mRNA和rRNA组成型表达（constitutive gene expression）在个体发育的任一阶段都能在大多数细胞中持续进行的基因表达，无论表达的水平高或低，它受环境因素的影响较少、或变化很小。且基因表达产物通常是对生命过程必需的、必不可少的，这类基因通常被称为持家基因（housekeeping gen

2、e）。相关定义诱导和阻遏表达诱导（induction）：在特定的环境信号刺激下，相应基因被激活，从而使基因的表达产物增加。这类基因称为可诱导基因。可诱导基因在特定环境中表达增强的过程，称为诱导(induction)。乳糖→利用乳糖的三种酶表达阻遏（repression）：在特定环境信号刺激下，相应基因被抑制，从而使基因的表达产物减少。这类基因称为可阻遏基因。可阻遏基因表达产物水平降低的过程称为阻遏(repression）。相关定义协调表达(coordinateexpression)在一定机制控制下，功能上相关的一组基因

3、，无论其为何种表达方式，均需协调一致、共同表达，使各表达产物的分子比例适当，从而正常发挥功能。这种现象称为协调表达(coordinateexpression)，这种调节称为协调调节(coordinateregulation)。相关定义乳糖操纵子的结构和功能操纵子模型的提出1960-1961年，莫洛(Monod)和雅各布(Jacob)首次提出“操纵子”学说。获1965年诺贝尔生理学和医学奖1940年，Monod发现：细菌在含葡萄糖和乳糖的培养基上生长时，细菌先利用葡萄糖，葡萄糖用完后，才利用乳糖；在糖源转变期，细菌的生长会

4、出现停顿。即产生“二次生长曲线”。操纵子（operon)：很多功能相关的结构基因串联排列在染色体上，由一个共同的控制区来操纵这些基因的表达，包含这些结构基因和控制区的整个核苷酸序列就称为操纵子。操纵子的组成：----结构基因(structuralgene,SG)：操纵元中被调控的编码蛋白质的基因----启动子(promoter，P)：是指能被RNA聚合酶识别、结合并启动基因转录的一段DNA序列。----操纵基因(operator，O)：是指能被调控蛋白特异性结合的一段DNA序列。阻遏物基因(inhibitor,I),产生

5、阻遏物(repressor)。乳糖操纵子的结构和功能三个特异性序列：操纵序列O(operator):阻遏蛋白结合位点。启动子P(promoter):位于结构基因的上游。CAP结合位点：环cAMP受体蛋白(分解代谢物激活蛋白)结合位点。一个调节基因lacI：编码阻遏蛋白，能结合于操纵序列位点。乳糖操纵子的结构和功能结构基因Z编码β-半乳糖苷酶：将乳糖水解成葡萄糖和半乳糖。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

6、β-半乳糖苷上，形成乙酰半乳糖。乳糖操纵子的结构和功能当一个mRNA含有编码一个以上蛋白质的编码信息，而且这些蛋白质都是以独立的多肽被翻译时，这样的mRNA称之多顺反子mRNA。多顺反子mRNA在细菌中是很普遍的。多顺反子lacmRNA中的lacZ，lacY，lacA经翻译生成的产物分别生成代谢分解乳糖的三种酶始终存在着一定的比例关系(Z:Y:A=5:2:1)乳糖操纵子的结构和功能乳糖操纵子的结构和功能lacZ、Y、A基因的转录是由lacI基因指令合成的阻遏蛋白R所控制。lacI一般和结构基因相毗连，但它本身具有自己的启

7、动子和终止子，成为独立的转录单位。由于lacI的产物是可溶性蛋白，按照理说是无需位于结构基因的附近。它是能够分散到各处或结合到分散的DNA位点上。乳糖操纵子的结构和功能阻遏蛋白的负调控(negativecontrolofrepressor)阻遏蛋白的负调节(negativecontrolofrepressor)无乳糖(nolactose):lac操纵元处于阻遏状态(repression)有乳糖(presenceoflactose)：lac操纵元即可被诱导(derepression,induction)诱导剂(induce

8、r):别乳糖、半乳糖、IPTG（异丙基硫代半乳糖苷）TheLacOperon:WhenGlucoseIsPresentButNotLactoseRepressorPromoterLacYLacALacZOperatorCAPBindingRNAPol.RepressorRepressorRepressormRNAHe