原核基因表达调控研专家讲座.pptx

第六章基因表示与调控(上)——原核基因表示调控模式Contents第一节基因表示调控基本概念组成性表示(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第二节原核基因调控机制一、基因表示调控步骤JacobandMonod2、操纵子定义原核基因表达调控研专家讲座可诱导调整：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。原核基因表达调控研专家讲座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；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。正控诱导原核基因表达调控研专家讲座四、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属于这种调整方式有大肠杆菌中色氨酸操纵子、苯丙氨酸操纵子、苏氨酸操纵子、异亮氨酸操纵子等等。起信号作用是有特殊负载氨基酰-tRNA浓度，在色氨酸操纵子中就是色氨酰-tRNA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那一段核苷酸被称为弱化子。这种因为核糖体在基因转录产物上不一样位置，决定了RNA能够形成哪一个形式二级结构、并由此决定基因能否继续转录调整方式确实是非常巧妙。起调整作用信号分子是细胞中某一氨基酸或嘧啶浓度，所以是转录调整中微调整，好比无线电调谐器中微调一样，只要稍加变动就可影响整个体系功效。4.细菌应急反应小结第三节乳糖操纵子(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体系受调控证据原核基因表达调控研专家讲座把大肠杆菌细胞放在加有放射性35S标识氨基酸但没有半乳糖诱导物培养基中繁殖几代然后再将这些带有放射活性细菌转移到不含35S、无放射性培养基中伴随培养基中诱导物加入，β-半乳糖苷酶便开始合成分离β-半乳糖苷酶，发觉这种酶无35S标识说明酶合成不是由前体转化而来，而是加入诱导物后新合成Jacob和Monod认为诱导酶（他们当初称为适应酶）现象是个基因调控问题，能够用试验方法进行研究，所以选为突破口，终于经过大量试验及分析，于1961年建立了该操纵子控制模型。机制：阻遏蛋白负性调整抚慰诱导物：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）。原核基因表达调控研专家讲座原核基因表达调控研专家讲座三、乳糖操纵子调控模型原核基因表达调控研专家讲座②这个mRNA分子开启子（P）紧接着操纵基因（O），而位于调整基因（I）与O之间开启子P，不能单独开启合成β-半乳糖苷酶和透过酶生理过程。③操纵基因（O）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。原核基因表达调控研专家讲座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。原核基因表达调控研专