分子生物学原核生物基因表达调控.pptx

分子生物学原核生物基因表达调控Contents第一节基因表示调控基础概念组成性表示(constitutiveexpression)适应性表示(adaptiveexpression）1、组成性表示：2、适应性表示指环境改变轻易使其表示水平变动一类基因表示。应环境条件改变基因表示水平增高现象称为诱导(induction)，这类基因被称为可诱导基因(induciblegene)；相反，随环境条件改变而基因表示水平降低现象称为阻遏(repression)，对应基因被称为可阻遏基因(repressiblegene)。三、基因表示规律——时间性和空间性2、空间特异性(spatialspecificity)四、基因表示调控生物学意义Contents第二节原核基因调控机制原核生物基因组结构特点一、原核基因表示调控步骤JacobandMonod大肠杆菌能够利用葡萄糖、乳糖、麦芽糖、阿拉伯糖等作为碳源而生长繁殖，当培养基中含有葡萄糖和乳糖时，细菌优先使用葡萄糖，当葡萄糖耗尽，细菌停顿生长，经过短时间所以适应，就能利用乳糖，细菌继续呈指数式繁殖增加。2、操纵子定义蛋白质因子操纵序列是阻遏蛋白结合位点一、转录调控是以特定DNA序列和蛋白质结构为基础（二）调控蛋白含有结合DNA所需结构特征最常见DNA结合域：12.螺旋-回折-螺旋（helix-turn-helix,HTH）分子生物学原核生物基因表达调控可诱导调整：指一些基因在特殊代谢物或化合物作用下，由原来关闭状态转变为工作状态，即在一些物质诱导下使基因活化。例：大肠杆菌乳糖操纵子分解代谢蛋白基因可阻遏调整：基因平时是开启，处于产生蛋白质或酶工作过程中，因为一些特殊代谢物或化合物积累而将其关闭，阻遏了基因表示。例：色氨酸操纵子合成代谢蛋白基因酶合成阻遏操纵子模型3、在负转录调控系统中，调整基因产物是阻遏蛋白（repressor），起着阻止结构基因转录作用。依据其作用特征又可分为负控诱导和负控阻遏：在负控诱导系统中，阻遏蛋白与效应物（诱导物）结合时，结构基因转录；在负控阻遏系统中，阻遏蛋白与效应物（辅阻遏物）结合时，结构基因不转录。4、在正转录调控系统中，调整基因产物是激活蛋白（activator）。依据激活蛋白作用性质分为正控诱导和正控阻遏在正控诱导系统中，效应物分子（诱导物）存在使激活蛋白处于活性状态；在正控阻遏系统中，效应物分子（辅阻遏物）存在使激活蛋白处于非活性状态。四、转录水平上调控其它形式大肠杆菌中各种σ因子比较温度较高,诱导产生各种热休克蛋白由σ32参加组成RNA聚合酶与热休克应答基因开启子结合,诱导产生大量热休克蛋白,适应环境需要2、降解物对基因活性调整3、弱化子对基因活性影响Contents第三节乳糖操纵子(lacoperon)一、乳糖操纵子结构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上乙酰基转到β-半乳糖苷上，形成乙酰半乳糖。二、酶诱导——lac体系受调控证据抚慰诱导物：假如某种物质能够促使细菌产生酶而本身又不被分解，这种物质被称为抚慰诱导物，如IPTG（异丙基-β–D-硫代半乳糖苷）。分子生物学原核生物基因表达调控乳糖三、乳糖操纵子调控模型②这个mRNA分子开启子紧接着O区，而位于I与O之间开启子区（P），不能单独起动合成β-半乳糖苷酶和透过酶生理过程。③操纵基因是DNA上一小段序列（仅为26bp），是阻遏物结合位点。RNA聚合酶结合部位操纵位点回文序列④当阻遏物与操纵基因结合时，lacmRNA转录起始受到抑制。分子生物学原核生物基因表达调控⑤诱导物经过与阻遏物结合，改变它三维构象，使之不能与操纵基因结合，从而激发lacmRNA合成。当有诱导物存在时，操纵基因区没有被阻遏物占据，所以开启子能够顺利起始mRNA合成。分子生物学原核生物基因表达调控组成型突变：lacOc组成型突变：lacI-不可诱导突变（超阻遏）：四、影响因子②真正诱导物是异构乳糖而非乳糖，前者是在β-半乳糖甘酶催化下由乳糖形成，所以，需要有β-半乳糖甘酶预先存在。解释：本底水平组成型合成：非诱导状态下有少许lacmRNA合成。2、大肠杆菌对乳糖反应诱导物加入和去除对lacmRNA影响3、阻遏物lacI基因产物及功效4、葡萄糖对lac操纵子影响5、cAMP与代谢物激活蛋白分子生物学原核生物基因表达调控ATP++++转录当阻遏蛋白封闭转录时，CAP对该系统不能发挥作用分子生物学原核生物基因表达调控TheLacOperon:WhenGlucoseIsPresentButNotLactoseTheLacOperon:WhenLactoseIsPresentButNotGlucose