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课件网) 第五章 原核基因表达调控 第一节 原核基因表达调控总论 一、基因表达与调控 二、操纵子模型 一、基因表达与调控 基因表达（Gene Expression） ：基因转录及翻译的过程。 从时间，空间，数量上对基因表达的调节控制就称为表达调控（Gene Regulation）。 基因表达的时间特异性 按功能需要，某一特定基因的表达严格按特定的时间顺序发生。 基因表达的空间特异性 在个体生长全过程，某种基因产物在个体按不同组织空间顺序出现。 基因表达的特征 血红蛋白亚基的时序表达 根据基因表达的特征可分为组成型表达与适应性表达。 组成型表达：指表达水平不受环境变动影响。 适应型表达：指表达水平随环境变化而明显改变。 不同生物使用不同信号 原核生物与单细胞真核生物———营养，环境因素 多细胞真核生物———激素水平，发育阶段 基因调控信号 适应环境、维持生长和增殖 维持个体发育与分化 基因表达调控的意义 二、操纵子模型 原核基因调控水平 1、转录水平上的调控 2、转录后水平上的调控 3、翻译水平上的条款 1961年，Monod和Jacob提出原核生物转录水平上的调控机制，获1965年诺贝尔生理学和医学奖 操纵子模型 操纵子（Operon）是基因表达的协调单位，由调节基因、操纵基因、启动子及其所控制的一组功能上相关的结构基因所组成。调节基因产物通过操纵基因控制结构基因的表达，并受到效应物（信号）的影响。 调控方式的分类 根据调节基因编码蛋白的作用可分为： 正控———调节蛋白为转录激活蛋白 负控———调节蛋白为转录阻遏蛋白 根据环境中效应物的作用可分为： 诱导———效应物刺激相应基因表达产物增加 阻遏———效应物导致相应基因表达产物减少 转录水平调控的几种形式 负控阻遏 正控阻遏 正控诱导 负控诱导 第二节 乳糖操纵子———负控诱导系统 一、酶的诱导的实验证据 二、操纵子模型及其影响因子 三、其他问题 乳 糖 代 谢 过 程 一、诱导表达的实验证据 二、操纵子模型及其影响因子 Z、Y、A基因的产物由同一条多顺反子mRNA分子所编码。 mRNA分子的启动子（P）紧接着操纵基因（O）。操纵基因是DNA上的一小段序列（仅为26bp），是调节基因产物阻遏物（I）的结合位点。 操纵基因上的回文序列 乳糖操纵子的结构 无诱导物存在时，阻遏物以四聚体的形式与操纵基因结合时，lac mRNA的转录起始受到抑制。 诱导物（乳糖，IPTG等）通过与阻遏物结合，改变它的构象，使之不能与操纵基因结合。当有诱导物存在时，操纵基因区没有被阻遏物占据，启动子能够顺利起始mRNA的合成。 悖论：诱导物需要穿过细胞膜才能与阻遏物结合，而转运诱导物需要透过酶，后者的合成又需要诱导。 lac操纵子的本底水平表达 解释：非诱导状态下有少量的lac mRNA合成。 葡萄糖与乳糖同时存在的情况下，乳糖不能诱导lac mRNA的转录。 葡萄糖的代谢产物阻遏效应 葡萄糖对lac操纵子的影响 cAMP（环腺苷酸）与代谢物激活蛋白（CAP/CRP）形成复合物，能促进lac mRNA的转录。 如无CAP存在，即使没有阻遏蛋白与操纵序列结合，操纵子仍无转录活性。 cAMP—CAP复合物与启动子区的结合是转录起始所必需的。 cAMP与代谢产物激活蛋白 Z Y A O P DNA CAP结合位点 启动序列 操纵序列 cAMP/CAP复合物的调控作用 cAMP浓度的控制 ATP 腺苷酸环化酶 cAMP（环腺苷酸） 大肠杆菌中：无葡萄糖，cAMP浓度高； 有葡萄糖，cAMP浓度低。 + + + + 转录 无葡萄糖，cAMP浓度高时 促进转录 有葡萄糖，cAMP浓度低时 不促进转录 Z Y A O P DNA CAP CAP CAP CAP CAP CAP CAP的正调控与降解物抑制现象 碳源与启动子状态 三、其他问题 lac基因产物数量上的比例： β-半乳糖苷酶：透过酶：乙酰基转移酶=1:0.5:0.2 mRNA的降 ... ...
