分子生物学与基因工程课件-第五章 原核基因表达调控模式.pptx

第五章 原核基因表达调控模式;第一节 原核基因表达调控总论 第二节 乳糖操纵子 第三节 色氨酸操纵子 第四节 其他操纵子 第五节 转录后调控;一、基因表达的概念 基因表达（Gene expression）：从DNA到蛋白质的过程，即基因转录及翻译的过程。;二、基因表达的一般规律 ——时间性和空间性;2、空间特异性（Spatial specificity）; 组成型表达（无时空特异性） 指不大受环境变动而变化的一类基因表达。 某些基因在一个个体的几乎所有细胞中持续表达，通常被称为管家基因（Housekeeping gene）。 无论表达水平高低，管家基因较少受环境因素影响。区别于其他基因，这类基因表达被视为组成型表达。 ; 适应性表达 指环境变化易使其表达水平变动的一类基因表达。 特定环境信号刺激下，基因被激活，基因表达产物增加，这种基因称为可诱导基因。 特定环境信号刺激下，基因被抑制，基因表达产物减少，这种基因称为可阻遏基因。 ;四、基因表达调控;原核生物的基因表达调控 取决于环境因素及细胞对环境条件的适应 从DNA、转录和翻译三个方面均可调控 操纵子—原核生物转录水平上调控的主要方式 ;;结构基因（Structural gene）：编码各类具有不同结构和功能的蛋白质或RNA的基因。 调节基因（Regulator gene）：编码调节蛋白来调节结构基因转录的基因。 操纵基因（Operator）：DNA上的一个位点，调节蛋白与之结合能调控相邻启动子是否起始转录结构基因。;; 正转录调控： 如果在没有调节蛋白（激活蛋白）存在时，结构基因 转录是关闭的，有了调节蛋白后基因转录活性被开启。; 负转录调控： 如果在没有调节蛋白（阻遏蛋白）存在时，结构基因 转录是开启的，有了调节蛋白后基因转录活性被关闭。;诱导（Induction）：通过小分子诱导物参与，使阻遏蛋白失活或激活蛋白活化，来实现结构基因转录表达的调控。 阻遏（Repression）：通过小分子辅阻遏物参与，使激活蛋白失活或阻遏蛋白活化，来实现结构基因不转录表达的调控。; 正控诱导：效应物（诱导物）的存在，使激活蛋白处于活性状态，结构基因转录。 正控阻遏：效应物（辅阻遏物??的存在，使激活蛋白处于失活状态，结构基因不转录。 负控诱导：效应物（诱导物）的存在，使阻遏蛋白处于失活状态，结构基因转录。 负控阻遏：效应物（辅阻遏物）的存在，使阻遏蛋白处于活性状态，结构基因不转录。 ;六、转录水平上调控的其他形式;大肠杆菌中的各种σ因子比较;2、弱化子对基因活性的影响 3、降解物对基因活性的调节 4、细胞的应急反应 ;第一节 原核基因表达调控总论 第二节 乳糖操纵子 第三节 色氨酸操纵子 第四节 其他操纵子 第五节 转录后调控;;lac体系受调控的证据 ;一、乳糖操纵子的结构;大肠杆菌乳糖操纵子模型 结构基因（Z、Y、A）： β-半乳糖苷酶: 乳糖 半乳糖 + 葡萄糖 β-半乳糖苷透过酶: 使乳糖能透过细胞膜 乙酰基转移酶 启动子（promotor, P）：lacP 操纵基因（operator, O）：lacO 调节基因（lacI）：产生的阻遏蛋白可结合操纵基因 ;当细菌在含有葡萄糖和乳糖的培养基中生长时，通常优先利用葡萄糖，而不利用乳糖。 当培养基中含有充分的乳糖，但不含葡萄糖时，细菌会自动产生透过酶和半乳糖苷酶来分解乳糖，以资利用。 当培养基中不含乳糖时，细菌便自动关闭乳糖操纵子，以免浪费物质和能量。 ;; 操纵基因是DNA上的一小段序列（仅为26bp），是阻遏物的结合位点，具有回文结构。 ; 当阻遏物与操纵基因结合时，lac mRNA的转录起始受到抑制。;阻遏物结构;阻遏物自聚形成四聚体;; 诱导物能通过与阻遏物结合，改变它的三维构象，使之不能与操纵基因结合。所以，当有诱导物存在时，操纵基因区不会被阻遏物占据，启动子能够顺利起始mRNA的合成。 ;调节蛋白：分解代谢基因激活蛋白（Catabolic gene activator protein, CAP） —激活蛋白 CAP-cAMP复合物是激活转录的必要条件 CAP亚基由两个结构域，氨基末端结构域与cAMP结合，羧基末端结构域与DNA结合 CAP-cAMP复合物可以结合到乳糖操纵子的CAP结合位点，以此帮助RNA聚合酶与启动子区域结合。;+ + + + 转录;（3）协调调节;The Lac Operon:When Glucose Is Present But Not Lactose;The