原核基因表達調(diào)控-研ppt課件

1、第六章第六章 基因的表達與調(diào)控基因的表達與調(diào)控( (上上) ) 原核基因表達調(diào)控方式原核基因表達調(diào)控方式DNARNA蛋白質(zhì)復制轉(zhuǎn)錄翻譯逆轉(zhuǎn)錄RNA復制Contents基因表達調(diào)控的根本概念基因表達調(diào)控的根本概念原核基因調(diào)控機制原核基因調(diào)控機制乳糖支配子乳糖支配子色氨酸支配子色氨酸支配子其他支配子其他支配子轉(zhuǎn)錄后程度上的調(diào)控轉(zhuǎn)錄后程度上的調(diào)控第一節(jié)第一節(jié) 基因表達調(diào)控的根本概念基因表達調(diào)控的根本概念 組成性表達(constitutive expression) 順應性表達(adaptive expression二、基因表達的方式二、基因表達的方式 1、組成性表達： 指不大受環(huán)境變動而變化的一類基

2、因表達。某些基因在一個個體的幾乎一切細胞中繼續(xù)表達，某些基因在一個個體的幾乎一切細胞中繼續(xù)表達，通常被稱為管家基因通常被稱為管家基因(housekeeping gene)。 2、順應性表達、順應性表達指環(huán)境的變化容易使其表達程度變動的一類基因指環(huán)境的變化容易使其表達程度變動的一類基因表達。表達。 應環(huán)境條件變化基因表達程度增高的景象稱為應環(huán)境條件變化基因表達程度增高的景象稱為誘導誘導(induction)，這類基因被稱為可誘導的基，這類基因被稱為可誘導的基因因(inducible gene)； 相反，隨環(huán)境條件變化而基因表達程度降低的相反，隨環(huán)境條件變化而基因表達程度降低的景象稱為阻遏景象稱為

3、阻遏(repression)，相應的基因被稱為，相應的基因被稱為可阻遏的基因可阻遏的基因(repressible gene)。 三、基因表達的規(guī)律三、基因表達的規(guī)律 時間性和空間性時間性和空間性1、時間特異性、時間特異性temporal specificity按功能需求，某一特定基因的表達嚴厲按按功能需求，某一特定基因的表達嚴厲按特定的時間順序發(fā)生，稱之為基因表達的時間特定的時間順序發(fā)生，稱之為基因表達的時間特異性。特異性。多細胞生物基因表達的時間特異性又稱階多細胞生物基因表達的時間特異性又稱階段特異性段特異性(stage specificity)(stage specificity)。 2、

4、空間特異性、空間特異性(spatial specificity)基因表達伴隨時間順序所表現(xiàn)出的這種分基因表達伴隨時間順序所表現(xiàn)出的這種分布差別，實踐上是由細胞在器官的分布決議的，布差別，實踐上是由細胞在器官的分布決議的，所以空間特異性又稱細胞或組織特異性所以空間特異性又稱細胞或組織特異性(cell or (cell or tissue specificity)tissue specificity)。在個體生長全過程，某種基因產(chǎn)物在個體在個體生長全過程，某種基因產(chǎn)物在個體按不同組織空間順序出現(xiàn)，稱之為基因表達的按不同組織空間順序出現(xiàn)，稱之為基因表達的空間特異性?？臻g特異性。四、基因表達調(diào)控的生物

5、學意義四、基因表達調(diào)控的生物學意義 順應環(huán)境、維持生長和增殖原核、真核 維持個體發(fā)育與分化真核第二節(jié)第二節(jié) 原核基因調(diào)控機制原核基因調(diào)控機制內(nèi)容提要：原核基因表達調(diào)控環(huán)節(jié)支配子學說原核基因調(diào)控機制的類型與特點轉(zhuǎn)錄程度上調(diào)控的其他方式 一、基因表達調(diào)控環(huán)節(jié)一、基因表達調(diào)控環(huán)節(jié)1 1、轉(zhuǎn)錄程度上的調(diào)控、轉(zhuǎn)錄程度上的調(diào)控transcriptional regulationtranscriptional regulation2 2、轉(zhuǎn)錄后程度上的調(diào)控、轉(zhuǎn)錄后程度上的調(diào)控post-transcriptional regulationpost-transcriptional regulationmRNAm

6、RNA加工成熟程度上的調(diào)控加工成熟程度上的調(diào)控翻譯程度上的調(diào)控翻譯程度上的調(diào)控蛋白質(zhì)加工程度的調(diào)控蛋白質(zhì)加工程度的調(diào)控二、支配子學說二、支配子學說1 1、支配子模型的提出、支配子模型的提出19611961年，年，MonodMonod和和JacobJacob提出提出獲獲19651965年諾貝爾生理學和醫(yī)學獎年諾貝爾生理學和醫(yī)學獎Jacob and Monod2、支配子的定義、支配子的定義支配子：是基因表達的協(xié)調(diào)單位，由啟動子、支配支配子：是基因表達的協(xié)調(diào)單位，由啟動子、支配基因及其所控制的一組功能上相關的構(gòu)造基因所組基因及其所控制的一組功能上相關的構(gòu)造基因所組成。支配基因受調(diào)理基因產(chǎn)物的控制。成

7、。支配基因受調(diào)理基因產(chǎn)物的控制。1 1、根據(jù)支配子對調(diào)理蛋白阻遏蛋白或激活蛋白、根據(jù)支配子對調(diào)理蛋白阻遏蛋白或激活蛋白 的應對，可分為：的應對，可分為： 正轉(zhuǎn)錄調(diào)控正轉(zhuǎn)錄調(diào)控 負轉(zhuǎn)錄調(diào)控負轉(zhuǎn)錄調(diào)控 三、原核基因調(diào)控機制的類型與特點三、原核基因調(diào)控機制的類型與特點調(diào)理基因調(diào)理基因支配基因支配基因構(gòu)造基因構(gòu)造基因阻遏蛋白阻遏蛋白激活蛋白激活蛋白正轉(zhuǎn)錄調(diào)控正轉(zhuǎn)錄調(diào)控負轉(zhuǎn)錄調(diào)控負轉(zhuǎn)錄調(diào)控正轉(zhuǎn)錄調(diào)控假設在沒有調(diào)理蛋白質(zhì)存在時基因是封鎖的，參與這種調(diào)理蛋白質(zhì)后基因活性就被開啟，這樣的調(diào)控叫正轉(zhuǎn)錄調(diào)控。調(diào)理基因調(diào)理基因支配基因支配基因構(gòu)造基因構(gòu)造基因阻遏蛋白阻遏蛋白激活蛋白激活蛋白正轉(zhuǎn)錄調(diào)控正轉(zhuǎn)錄調(diào)控負轉(zhuǎn)錄

8、調(diào)控負轉(zhuǎn)錄調(diào)控負轉(zhuǎn)錄調(diào)控在沒有調(diào)理蛋白質(zhì)存在時基因是表達的，參與這種調(diào)理蛋白質(zhì)后基因表達活性便被封鎖，這樣的調(diào)控負轉(zhuǎn)錄調(diào)控。 可誘導調(diào)理：指一些基因在特殊的代謝物或化合物的作用下，由原來封鎖的形狀轉(zhuǎn)變?yōu)槿蝿招螤睿丛谀承┪镔|(zhì)的誘導下使基因活化。 例：大腸桿菌的乳糖支配子 分解代謝蛋白的基因2、根據(jù)支配子對某些能調(diào)理它們的小分子的應對，可分為可誘導調(diào)理和可阻遏調(diào)理兩大類：調(diào)理基因調(diào)理基因支配基因支配基因構(gòu)造基因構(gòu)造基因阻遏蛋白阻遏蛋白調(diào)理基因調(diào)理基因支配基因支配基因構(gòu)造基因構(gòu)造基因阻遏蛋白阻遏蛋白誘導物誘導物mRNA酶蛋白酶蛋白酶合成的誘導支配子模型酶合成的誘導支配子模型誘導物假設某種物質(zhì)可以促

9、使細菌產(chǎn)生酶來分解它，這種物質(zhì)就是誘導物。 可阻遏調(diào)理：基因平常是開啟的，處在產(chǎn)生蛋白質(zhì)可阻遏調(diào)理：基因平常是開啟的，處在產(chǎn)生蛋白質(zhì)或酶的任務過程中，由于一些特殊代謝物或化合物或酶的任務過程中，由于一些特殊代謝物或化合物的積累而將其封鎖，阻遏了基因的表達。的積累而將其封鎖，阻遏了基因的表達。 例：色氨酸支配子例：色氨酸支配子 合成代謝蛋白的基因合成代謝蛋白的基因酶合成的阻遏支配子模型酶合成的阻遏支配子模型調(diào)理基因調(diào)理基因支配基因支配基因構(gòu)造基因構(gòu)造基因mRNAmRNA酶蛋白酶蛋白調(diào)理基因調(diào)理基因支配基因支配基因構(gòu)造基因構(gòu)造基因輔阻遏物輔阻遏物輔阻遏物假設某種物質(zhì)可以阻止細菌產(chǎn)生合成這種物質(zhì)的酶

10、，這種物質(zhì)就是輔阻遏物。3、在負轉(zhuǎn)錄調(diào)控系統(tǒng)中，調(diào)理基因的產(chǎn)物是阻遏蛋、在負轉(zhuǎn)錄調(diào)控系統(tǒng)中，調(diào)理基因的產(chǎn)物是阻遏蛋白白repressor，起著阻止構(gòu)造基因轉(zhuǎn)錄的作用。，起著阻止構(gòu)造基因轉(zhuǎn)錄的作用。 根據(jù)其作用特征又可分為負控誘導和負控阻遏：根據(jù)其作用特征又可分為負控誘導和負控阻遏：在負控誘導系統(tǒng)中，阻遏蛋白與效應物誘導物結(jié)在負控誘導系統(tǒng)中，阻遏蛋白與效應物誘導物結(jié)合時，構(gòu)造基因轉(zhuǎn)錄；合時，構(gòu)造基因轉(zhuǎn)錄；在負控阻遏系統(tǒng)中，阻遏蛋白與效應物輔阻遏物在負控阻遏系統(tǒng)中，阻遏蛋白與效應物輔阻遏物結(jié)合時，構(gòu)造基因不轉(zhuǎn)錄。結(jié)合時，構(gòu)造基因不轉(zhuǎn)錄。4 4、在正轉(zhuǎn)錄調(diào)控系統(tǒng)中，調(diào)理基因的產(chǎn)物是激活蛋、在正轉(zhuǎn)錄調(diào)

11、控系統(tǒng)中，調(diào)理基因的產(chǎn)物是激活蛋白白activatoractivator。 根據(jù)激活蛋白的作用性質(zhì)分為正控誘導和正控阻遏根據(jù)激活蛋白的作用性質(zhì)分為正控誘導和正控阻遏在正控誘導系統(tǒng)中，效應物分子誘導物的存在使在正控誘導系統(tǒng)中，效應物分子誘導物的存在使激活蛋白處于活性狀；激活蛋白處于活性狀；在正控阻遏系統(tǒng)中，效應物分子輔阻遏物的存在在正控阻遏系統(tǒng)中，效應物分子輔阻遏物的存在使激活蛋白處于非活性形狀。使激活蛋白處于非活性形狀。正控誘導正控阻遏四、轉(zhuǎn)錄程度上調(diào)控的其他方式四、轉(zhuǎn)錄程度上調(diào)控的其他方式1、因子的改換 在E.coli中,當細胞從根本的轉(zhuǎn)錄機制轉(zhuǎn)入各種特定基因表達時，需求不同的因子指點RNA

12、聚合酶與各種啟動子結(jié)合。大腸桿菌中的各種因子比較因子編碼基因主要功能70rpoD參與對數(shù)生長期和大多數(shù)碳代謝過程基因的調(diào)控54rpoN參與多數(shù)氮源利用基因的調(diào)控38rpoH分裂間期特異基因的表達調(diào)控32rpoS熱休克基因的表達調(diào)控28rpoF鞭毛趨化相關基因的表達調(diào)控24rpoE過度熱休克基因的表達調(diào)控 溫度較高,誘導產(chǎn)生各種熱休克蛋白 由32參與構(gòu)成的RNA聚合酶與熱休克應對基因啟動子結(jié)合,誘導產(chǎn)生大量的熱休克蛋白,順應環(huán)境需求 枯草芽孢桿菌芽孢構(gòu)成 有序的因子的交換,RNA聚合酶識別不同基因的啟動子,使芽孢構(gòu)成有關的基因有序地表達2. 降解物對基因活性的調(diào)理 有葡萄糖存在的情況下，即使在細

13、菌培育基中參與乳糖、半乳糖、阿拉伯糖或麥芽糖等誘導物，與其相對應的支配子也不會啟動，因此也不會產(chǎn)生出代謝這些糖的酶，這種景象稱為葡萄糖效應或稱為降解物抑制造用。為什么會產(chǎn)生這種效應呢？由于葡萄糖是最方便的能源，細菌無需開啟一些不常用的基因去利用其他糖類。添加葡萄糖后，葡萄糖的存在會抑制細菌的腺苷酸環(huán)化酶活性，減少環(huán)腺苷酸cAMP的合成，與它相結(jié)合的蛋白質(zhì)，即環(huán)腺苷酸受體蛋白CRP又稱分解代謝物激活蛋白CAP，因找不到配體而不能構(gòu)成復合物。而cAMP- CAP復合物的構(gòu)成又是乳糖、半乳糖或阿拉伯糖支配子等表達所必需的。3. 弱化子對基因活性的影響 屬于這種調(diào)理方式的有大腸桿菌中的色氨酸支配子、苯

14、丙氨酸支配子、蘇氨酸支配子、異亮氨酸支配子等等。 起信號作用的是有特殊負載的氨基酰-tRNA的濃度，在色氨酸支配子中就是色氨酰-tRNA的濃度。 當支配子被阻遏，RNA合成被終止時，起終止轉(zhuǎn)錄信號作用的那一段核苷酸被稱為弱化子。這種由于核糖體在基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物上的不同位置，決議了RNA可以構(gòu)成哪一種方式的二級構(gòu)造、并由此決議基因能否繼續(xù)轉(zhuǎn)錄的調(diào)理方式確實是非常巧妙的。 起調(diào)理作用的信號分子是細胞中某一氨基酸或嘧啶的濃度，因此是轉(zhuǎn)錄調(diào)理中的微調(diào)整，好比無線電調(diào)諧器中的微調(diào)一樣，只需稍加變動就可影響整個體系的功能。4.4.細菌的應急反響細菌的應急反響 細菌有時會碰到緊急情況，比如氨基酸饑餓時，就不是短

15、少一兩種氨基酸，而是氨基酸的全面匱乏。為了緊縮開支，渡過難關，細菌將會產(chǎn)生一個應急反響，包括消費各種RNA、糖、脂肪和蛋白質(zhì)在內(nèi)的幾乎全部生物化學反響過程均被停頓。實施這一應急反響的信號是鳥苷四磷酸ppGpp和鳥苷五磷酸pppGpp。產(chǎn)生這兩種物質(zhì)的誘導物是空載tRNA。 當氨基酸饑餓時，細胞中便存在大量的不帶氨基酸的tRNA，這種空載的tRNA會激活焦磷酸轉(zhuǎn)移酶，使ppGpp大量合成，其濃度可添加10倍以上。ppGpp的出現(xiàn)會封鎖許多基因，當然也會翻開一些合成氨基酸的基因，以應付這種緊急情況。 關于ppGpp的作用原理還不大清。ppGpp與pppGpp的作用范圍非常廣泛，它們不是只影響一個或

16、幾個支配子，而是影響一大批，所以它們是超級調(diào)控因子。 小結(jié) 一個體系在需求時被翻開，不需求時被封鎖。 這種“開-關on-off活性是經(jīng)過調(diào)理轉(zhuǎn)錄來建立的，也就是說mRNA的合成是可以被調(diào)理的。第三節(jié)第三節(jié) 乳糖支配子乳糖支配子(lac operon)(lac operon)內(nèi)容提要：內(nèi)容提要：乳糖支配子的構(gòu)造乳糖支配子的構(gòu)造酶的誘導酶的誘導laclac體系受調(diào)控的證據(jù)體系受調(diào)控的證據(jù)乳糖支配子調(diào)控模型乳糖支配子調(diào)控模型影響因子影響因子LacLac支配子中的其他問題支配子中的其他問題一、乳糖支配子的構(gòu)造一、乳糖支配子的構(gòu)造 Z編碼-半乳糖苷酶：將乳糖水解成葡萄糖和半乳糖 Y編碼-半乳糖苷透過酶：

17、使外界的-半乳糖苷如乳糖能透過大腸桿菌細胞壁和原生質(zhì)膜進入細胞內(nèi)。 A編碼-半乳糖苷乙酰基轉(zhuǎn)移酶：乙酰輔酶A上的乙?；D(zhuǎn)到-半乳糖苷上，構(gòu)成乙酰半乳糖。二、酶的誘導二、酶的誘導laclac體系受調(diào)控的證據(jù)體系受調(diào)控的證據(jù) 在不含乳糖的培育基中，每個大腸桿功細胞內(nèi)大約只需1-2個利用乳糖的酶分子。假設在培育基中參與乳糖，利用乳糖的酶濃度很快到達細胞總蛋白量的6%或7%，每個細胞中可有超越105個酶分子。 由底物導致合成利用該底物的酶，這種景象稱為酶的誘導。 如何確定誘導物的作用是誘如何確定誘導物的作用是誘導新酶合成，還是將已存在于細導新酶合成，還是將已存在于細胞中的酶前體轉(zhuǎn)化為有活性的酶胞中的酶

18、前體轉(zhuǎn)化為有活性的酶？ 把大腸桿菌細胞放在加有放射性35S標志的氨基酸但沒有半乳糖誘導物的培育基中繁衍幾代然后再將這些帶有放射活性的細菌轉(zhuǎn)移到不含35S、無放射性的培育基中隨著培育基中誘導物的參與，-半乳糖苷酶便開場所成分別-半乳糖苷酶，發(fā)現(xiàn)這種酶無35S標志闡明酶的合成不是由前體轉(zhuǎn)化而來的，而是參與誘導物后新合成的 同位素示蹤實驗 酶的誘導景象是生物進化過程中出現(xiàn)的酶的誘導景象是生物進化過程中出現(xiàn)的一種合理、經(jīng)濟地利用有限資源的天性一種合理、經(jīng)濟地利用有限資源的天性。 酶誘導已證明是低等生物的普遍景象。酶誘導已證明是低等生物的普遍景象。 Jacob和Monod以為誘導酶他們當時稱為順應酶景象

19、是個基因調(diào)控問題，可以用實驗方法進展研討，因此選為突破口，終于經(jīng)過大量實驗及分析，于1961年建立了該支配子的控制模型。機制：阻遏蛋白的負性調(diào)理 無乳糖: lac支配子處于阻遏形狀(repression) 有乳糖: lac支配子即可被誘導 誘導劑(inducer): 別乳糖、半乳糖、IPTG異丙基硫代半乳糖苷 撫慰誘導物： 假設某種物質(zhì)可以促使細菌產(chǎn)生酶而本身又不被分解，這種物質(zhì)被稱為撫慰誘導物，如IPTG異丙基- D-硫代半乳糖苷。 CH2OH CH3 HO O SCCH3 H CH3 OH HH H H OH圖 16-6 異丙基-硫代半乳糖苷的分子結(jié)構(gòu)三、乳糖支配子調(diào)控模型三、乳糖支配子調(diào)

20、控模型主要內(nèi)容：主要內(nèi)容： Z、Y、A基因的產(chǎn)物由同一條多順反子的基因的產(chǎn)物由同一條多順反子的mRNA分子所編碼分子所編碼 這個這個mRNA分子的啟動子分子的啟動子P緊接著緊接著支配基因支配基因O，而位于調(diào)理基因，而位于調(diào)理基因I與與O之間的啟動子之間的啟動子P，不能單獨啟動合成，不能單獨啟動合成-半乳糖苷酶和透過酶的生理過程。半乳糖苷酶和透過酶的生理過程。 支配基因支配基因O是是DNA上的一小段序列僅上的一小段序列僅為為26bp，是阻遏物的結(jié)合位點。，是阻遏物的結(jié)合位點。RNA聚合酶結(jié)合部位聚合酶結(jié)合部位阻遏物結(jié)合部位阻遏物結(jié)合部位 支配位點的回文序列 當阻遏物與支配基因結(jié)合時，當阻遏物與支

21、配基因結(jié)合時，lac mRNAlac mRNA的轉(zhuǎn)錄起始的轉(zhuǎn)錄起始遭到抑制。遭到抑制。 未誘導：結(jié)構(gòu)基因被阻遏 阻遏物 四聚體 LacI P O lacZ lacY lacA 圖 16- 當無誘導物時阻遏物結(jié)合在操縱基因上 誘導物經(jīng)過與阻遏物結(jié)合，改動它的三維構(gòu)象，誘導物經(jīng)過與阻遏物結(jié)合，改動它的三維構(gòu)象，使之不能與支配基因結(jié)合，從而激發(fā)使之不能與支配基因結(jié)合，從而激發(fā)lac mRNA的合成。的合成。 當有誘導物存在時，支配基因區(qū)沒有被阻遏物占當有誘導物存在時，支配基因區(qū)沒有被阻遏物占據(jù)，所以啟動子可以順利起始據(jù)，所以啟動子可以順利起始mRNA的合成。的合成。 誘導：基因被打開 -半乳糖苷酶

22、透性酶 乙酰轉(zhuǎn)移酶 圖 16-7 誘導物和阻遏物成為調(diào)節(jié)操縱子的開關 組成型突變： lacOc 幾種突變對幾種突變對Lac支配子的影響支配子的影響組成型突變： lacI- 幾種突變對幾種突變對Lac支配子的影響支配子的影響 R epressor has lost lacI S genesythesizes Iducer-binding site defective repressor that cannot bind inducer; it binds perm a nently to operator lacI S O pera ntor lacI + w ild-type represso

23、r does not influence DNA-binding of LacS repressor 圖圖 16- U ninducible lac S m utations are dom ina nt 不可誘導突變超阻遏：幾種突變對幾種突變對Lac支配子的影響支配子的影響四、影響因子四、影響因子1、lac支配子的本底程度表達有兩個矛盾是支配子實際所不能解釋的：誘導物需求穿過細胞膜才干與阻遏物結(jié)合，而轉(zhuǎn)運誘導物需求透過酶，后者的合成又需求誘導。真正的誘導物是異構(gòu)乳糖而非乳糖，前者是在-半乳糖苷酶的催化下由乳糖構(gòu)成的，因此，需求有-半乳糖苷酶的預先存在。解釋：解釋： 一些誘導物可以在透過酶不存

24、在時進入細胞？一些誘導物可以在透過酶不存在時進入細胞？ 一些透過酶可以在沒有誘導物的情況下合成？一些透過酶可以在沒有誘導物的情況下合成？ 一些誘導物可以在一些誘導物可以在-半乳糖苷酶不存在時被分解成半乳糖？半乳糖苷酶不存在時被分解成半乳糖？ 一些一些-半乳糖苷酶在沒有誘導物的情況下合成？半乳糖苷酶在沒有誘導物的情況下合成？ 本底程度的組成型合成：非誘導形狀下有少量的本底程度的組成型合成：非誘導形狀下有少量的lac mRNA合成。合成。2、大腸桿菌對乳糖的反響 培育基：甘油培育基：甘油 按照按照lac支配子本底程度的表達，每個細胞內(nèi)有幾個支配子本底程度的表達，每個細胞內(nèi)有幾個分子的分子的-半乳糖

25、苷酶和半乳糖苷酶和-半乳糖苷透過酶；半乳糖苷透過酶；培育基：參與乳糖培育基：參與乳糖少量乳糖少量乳糖透過酶透過酶進入細胞進入細胞-半乳糖苷酶半乳糖苷酶異構(gòu)乳糖異構(gòu)乳糖誘導物誘導物誘導誘導lac mRNA的生物合成的生物合成大量乳糖進入細胞大量乳糖進入細胞多數(shù)被降解為葡萄糖和半乳糖碳源和能源多數(shù)被降解為葡萄糖和半乳糖碳源和能源異構(gòu)乳糖異構(gòu)乳糖 H OH HO H OH H H CH2OH H O OH HO O H O CH2 CH2OH H OH OH H HO O H 別乳糖 H O OH H H H OH OH H H H2O H H H O OH CH2OH CH2OH H OH CH2

26、OH H O OH HO O OH H H OH H OH H HO H H H H OH H OH 葡萄糖 半乳糖 圖 16- 乳糖分解的不同產(chǎn)物乳糖誘導物的參與和去除對lac mRNA的影響3、阻遏物lacI基因產(chǎn)物及功能 Lac Lac 支配子阻遏物支配子阻遏物mRNAmRNA是由弱啟動子控制下組成是由弱啟動子控制下組成型合成的，每個細胞中有型合成的，每個細胞中有5-105-10個阻遏物分子。個阻遏物分子。 當當I I基來由弱啟動子突變成強啟動子，細胞內(nèi)就基來由弱啟動子突變成強啟動子，細胞內(nèi)就不能夠產(chǎn)生足夠的誘導物來抑制阻遏形狀，整個不能夠產(chǎn)生足夠的誘導物來抑制阻遏形狀，整個laclac

27、支配子在這些突變體中就不可誘導。支配子在這些突變體中就不可誘導。4、葡萄糖對lac支配子的影響 假設將葡萄糖和乳糖同時參與培育基中，假設將葡萄糖和乳糖同時參與培育基中， lac支支配子處于阻遏形狀，不能被誘導；一旦耗盡外源配子處于阻遏形狀，不能被誘導；一旦耗盡外源葡萄糖，乳糖就會誘導葡萄糖，乳糖就會誘導lac支配子表達分解乳糖支配子表達分解乳糖所需的三種酶。所需的三種酶。 代謝物阻遏效應：葡萄糖對代謝物阻遏效應：葡萄糖對lac支配子表達的抑制支配子表達的抑制是間接的，不是葡萄糖本身而是其降解產(chǎn)物抑制是間接的，不是葡萄糖本身而是其降解產(chǎn)物抑制lac mRNA的合成，科學上把葡萄糖的這種效應的合成

28、，科學上把葡萄糖的這種效應稱為代謝物阻遏效應。稱為代謝物阻遏效應。5 5、cAMPcAMP與代謝物激活蛋白與代謝物激活蛋白代謝物激活蛋白代謝物激活蛋白CAP/環(huán)腺甘酸受體蛋白環(huán)腺甘酸受體蛋白CRPCRP+cAMP 復合物復合物CAP ZYAOPDNA 調(diào)控區(qū)調(diào)控區(qū)CAP結(jié)合位點結(jié)合位點啟動序列啟動序列支配序列支配序列 構(gòu)造基因構(gòu)造基因Z： -半乳糖苷酶半乳糖苷酶Y： 透酶透酶A：乙?；D(zhuǎn)移酶：乙?；D(zhuǎn)移酶ATPATP腺苷酸環(huán)化酶腺苷酸環(huán)化酶cAMP環(huán)腺苷酸環(huán)腺苷酸 大腸桿菌中：無葡萄糖，大腸桿菌中：無葡萄糖，cAMP濃度高；濃度高； 有葡萄糖，有葡萄糖，cAMP濃度低濃度低+ + + + +

29、+ + + 轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄無葡萄糖，無葡萄糖，cAMP濃度高時濃度高時促進轉(zhuǎn)錄促進轉(zhuǎn)錄有葡萄糖，有葡萄糖，cAMP濃度低時濃度低時不促進轉(zhuǎn)錄不促進轉(zhuǎn)錄ZYAOPDNACAPCAPCAPCAPCAPCAPCAPCAP的正調(diào)控的正調(diào)控當阻遏蛋白封鎖轉(zhuǎn)錄時，CAP對該系統(tǒng)不能發(fā)揚作用如無如無CAP存在，即使沒有阻遏蛋白與支配序列結(jié)合，存在，即使沒有阻遏蛋白與支配序列結(jié)合，支配子仍無轉(zhuǎn)錄活性。支配子仍無轉(zhuǎn)錄活性。 cAMPCAP復合物與啟動復合物與啟動子區(qū)的結(jié)合是轉(zhuǎn)錄起始所必需的。子區(qū)的結(jié)合是轉(zhuǎn)錄起始所必需的。協(xié)調(diào)調(diào)理協(xié)調(diào)調(diào)理單純?nèi)樘谴嬖跁r，細菌利用乳糖作碳源；假單純?nèi)樘谴嬖跁r，細菌利用乳糖作碳源；假設有葡

30、萄糖或葡萄糖設有葡萄糖或葡萄糖/乳糖共同存在時，細菌首乳糖共同存在時，細菌首先利用葡萄糖。先利用葡萄糖。第四節(jié) 色氨酸支配子trp operon內(nèi)容提要：內(nèi)容提要：色氨酸支配子的構(gòu)造色氨酸支配子的構(gòu)造色氨酸支配子的阻遏系統(tǒng)色氨酸支配子的阻遏系統(tǒng)色氨酸支配子的弱化機制色氨酸支配子的弱化機制一、色氨酸支配子的構(gòu)造一、色氨酸支配子的構(gòu)造 調(diào)控基因調(diào)控基因 構(gòu)造基因構(gòu)造基因 催化分枝酸轉(zhuǎn)變?yōu)樯彼岽呋种λ徂D(zhuǎn)變?yōu)樯彼?的酶的酶trpRtrp 特點: (1) trpR和trpABCDE不連鎖； (2) 支配基因在啟動子內(nèi) (3) 有衰減子(attenuator)/弱化子 (4) 啟動子和構(gòu)造基因不直接相連，二者被 前導序列(Leader)所隔開 二、trp 支配子的阻遏系統(tǒng)三、trp 支配子的弱化機制衰減子attenuator/弱化子前導序列l(wèi)eader sequence1、弱化子： DNA中可導致轉(zhuǎn)錄過早終止的一段核苷酸序列123-150區(qū)。123150 研討引起終止的研討引起終止的mRNAmRNA堿基序列，發(fā)現(xiàn)該區(qū)堿基序列，發(fā)現(xiàn)該區(qū)mRNAmRNA經(jīng)過自我配對經(jīng)過自我配對可以構(gòu)成莖可以構(gòu)成莖- -環(huán)構(gòu)造，有典型的終止子特點。環(huán)構(gòu)造，有典型