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;;;JacobandMonod;2、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???,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