原核生物的基因表達(dá)與調(diào)控課件.ppt

《原核生物的基因表達(dá)與調(diào)控課件.ppt》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、第七章原核生物基因表達(dá)調(diào)控第一節(jié)概述包括細(xì)菌在內(nèi)的所有生物體必須適應(yīng)環(huán)境的變化。由于生長、繁殖所需的物質(zhì)、能量通常都處于緊缺狀態(tài)，所以細(xì)胞必須能夠經(jīng)濟地利用資源：迅速合成自身所需的蛋白質(zhì)、核酸等物質(zhì)，同時又能迅速停止合成和降解那些不再需要的成分。基因表達(dá)調(diào)節(jié)的基本方式：轉(zhuǎn)錄的調(diào)控，主要是對轉(zhuǎn)錄起始和終止進(jìn)行調(diào)控；RNA加工（真核生物），對RNA進(jìn)行修飾、剪接、編輯等；翻譯的調(diào)控，主要也發(fā)生在起始和終止。一、組成型蛋白和調(diào)節(jié)型蛋白組成型蛋白：如DNA聚合酶、RNA聚合酶等以及代謝所需各類酶或蛋白質(zhì)，其合成速率不受環(huán)境變化或代謝狀態(tài)的影響。調(diào)節(jié)型蛋白：這類酶或蛋白質(zhì)的合成

2、速率明顯地受環(huán)境的影響而改變。它們決定著何時誘異酶和阻遇酶可以合成。二、順式作用元件和反應(yīng)作用因子反式作用因子（trans-actingfactor）：基因的產(chǎn)物，可擴散到其它位置進(jìn)行作用。順式作用元件（cis-actingelement）：DNA序列并不轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌魏涡问?，只對跟該序列直接相連的DNA序列起作用。順式作用元件一般位于基因附近，與之相連；一般通過與反式作用因子結(jié)合發(fā)揮功能。三、結(jié)構(gòu)基因和調(diào)節(jié)基因結(jié)構(gòu)基因（structuregene）：任何編碼蛋白質(zhì)（或RNA）產(chǎn)物的基因。調(diào)節(jié)基因（regulatorgene）：其蛋白產(chǎn)物參與調(diào)節(jié)其它基因表達(dá)的基因。調(diào)節(jié)

3、蛋白（regulatoryproteins）：參與調(diào)節(jié)其它基因表達(dá)的蛋白。四、原核基因調(diào)控機制的類型與特點：根據(jù)調(diào)控機制的不同可分為：正調(diào)控（positivecontrol）調(diào)節(jié)因子提高被調(diào)節(jié)基因的表達(dá)水平；參與正調(diào)節(jié)的蛋白稱為激活蛋白（activator）。負(fù)調(diào)控（negativecontrol）調(diào)節(jié)因子降低被調(diào)節(jié)基因的表達(dá)水平；參與負(fù)調(diào)節(jié)的蛋白稱為阻遏蛋白（reppressor）。通過特殊代謝物調(diào)節(jié)的基因活性主要有兩種1、可誘導(dǎo)調(diào)節(jié)指一些基因在特殊的代謝物或化合物的作用下，由原來關(guān)閉的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ鳡顟B(tài)，使基因活化。2、可阻遏調(diào)節(jié)，這類基因平時都是開啟的，處在產(chǎn)生

4、Pr或酶的工作過程中，但由于一些特殊代謝物或化合物的積累將其關(guān)閉，阻遏了基因的表達(dá)。五、弱化子對基因活性的影響在這些調(diào)節(jié)方式中，起信號作用的是有特殊負(fù)載的AA-tRNA的濃度，當(dāng)操縱子被阻遏，RNA合成被終止時，起終止轉(zhuǎn)錄信號作用的那一段核苷酸稱為弱化子。六、降解物對基因活性的調(diào)節(jié)有葡萄糖存在的情況下，即使在培養(yǎng)基中加入其它糖類誘導(dǎo)物，與其相對應(yīng)的操縱子也不會啟動，不會產(chǎn)生出代謝這些糖的酶來，這種現(xiàn)象稱為葡萄糖效應(yīng)或降解物抑制作用。七、細(xì)菌的應(yīng)急反應(yīng)當(dāng)AA饑餓，細(xì)胞中便存在大量的不帶AA的空tRNA，這種空載tRNA會激活焦磷酸轉(zhuǎn)移酶，使PPGPP大量合成關(guān)閉許多基因

5、，只打開一些合成AA的基因來應(yīng)付這種緊急狀況。八、環(huán)腺苷酸受體蛋白對轉(zhuǎn)錄的調(diào)控環(huán)腺苷酸（cAMP）受體蛋白（CRP）亦稱為分解代謝物激活蛋白（CAP）。當(dāng)大腸桿菌生長在缺乏G的培養(yǎng)基中時，cAMP合成量增加，與CRP結(jié)合后所形成的復(fù)合物具有激活半乳糖（gal）、麥芽糖（mal）、乳糖（lac）等啟動子的功能。第二節(jié)操縱子學(xué)說一、操縱子/元模型的提出FrancoisJacobJacquesMonodNobelprize,1965如果某物質(zhì)能促使細(xì)胞產(chǎn)生一特定的酶，該物質(zhì)就叫做誘導(dǎo)物（inducer）；如果某物質(zhì)能阻止細(xì)胞產(chǎn)生一特定的酶，該物質(zhì)就叫做阻遏物（corepre

6、ssor）。可誘導(dǎo)酶的合成，但不被所誘導(dǎo)的酶降解的物質(zhì)稱為安慰誘導(dǎo)物（gratuitousinducers）。IPTG（異丙基硫代半乳糖苷）是lac基因的安慰誘導(dǎo)物。細(xì)菌中，同一代謝途徑的酶的基因常常由同一啟動子控制，轉(zhuǎn)錄成一條多基因mRNA。β-半乳糖苷酶透過酶轉(zhuǎn)乙酰酶阻遏物二、乳糖操縱子的調(diào)控機理（負(fù)控誘導(dǎo)系統(tǒng)）操作子在啟動子與結(jié)構(gòu)基因之間，與啟動子部分重疊，阻遏物結(jié)合于操作子時，即阻止RNA聚合酶起始轉(zhuǎn)錄。操縱子模型：一個或幾個結(jié)構(gòu)基因與一個調(diào)節(jié)基因、一個操縱位點組成一個操縱單元。這個單元稱為操縱子/元（operon）。這個操縱位點稱為操作子（operator）

7、。結(jié)構(gòu)基因產(chǎn)生mRNA并合成蛋白質(zhì)；調(diào)節(jié)基因產(chǎn)生一阻遏蛋白與操縱位點作用，操縱位點與其控制位點相鄰；阻遏蛋白與操縱位點結(jié)合，阻礙了結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄成為mRNA。誘導(dǎo)過程中，誘導(dǎo)物通過與阻遏蛋白相結(jié)合而阻止阻遏蛋白與操縱位點結(jié)合，結(jié)構(gòu)基因被解除阻遏，開始轉(zhuǎn)錄mRNA。1、本底水平表達(dá)由于阻遏蛋白對于lacO并非永久結(jié)合，非誘導(dǎo)狀態(tài)下乳糖操縱子蛋白存在著本底組成型合成，細(xì)胞內(nèi)因此存在極少的β-半乳糖苷酶、透過酶和轉(zhuǎn)乙酰酶，可使少量乳糖進(jìn)入細(xì)胞。乳糖本身不能和阻遏物結(jié)合，而是進(jìn)入細(xì)胞后，由β-半乳糖苷酶變?yōu)閯e乳糖，別乳糖是一種較強的誘導(dǎo)劑。乳糖β-半乳糖苷酶H