原核基因表達(dá)調(diào)控 (5)講稿

1、關(guān)于原核基因表達(dá)調(diào)控 (5)第一張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第一節(jié) 基因表達(dá)調(diào)控的基本概念一、基因表達(dá)的概念gene expression ：基因轉(zhuǎn)錄及翻譯的過(guò)程。對(duì)這個(gè)過(guò)程的調(diào)節(jié)就稱為gene regulation 。rRNA、tRNA編碼基因轉(zhuǎn)錄合成RNA的過(guò)程也屬于基因表達(dá)第二張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 永久型性表達(dá)(constitutive expression) 適應(yīng)型表達(dá)(adaptive expression）二、基因表達(dá)的方式第三張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 1、永久型表達(dá)： 指不大受環(huán)境變動(dòng)而變化的一類基因表達(dá)。某些基因

2、在一個(gè)個(gè)體的幾乎所有細(xì)胞中持續(xù)表達(dá)，通常被稱為管家基因(housekeeping gene)。第四張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 2、適應(yīng)性表達(dá)指環(huán)境的變化容易使其表達(dá)水平變動(dòng)的一類基因表達(dá)。應(yīng)環(huán)境條件變化基因表達(dá)水平增高的現(xiàn)象稱為誘導(dǎo)(induction)，這類基因被稱為可誘導(dǎo)的基因(inducible gene)；相反，隨環(huán)境條件變化而基因表達(dá)水平降低的現(xiàn)象稱為阻遏(repression)，相應(yīng)的基因被稱為可阻遏的基因(repressible gene)。 第五張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三、基因表達(dá)的規(guī)律 時(shí)間性和空間性1、時(shí)間特異性（temporal

3、specificity）按功能需要，某一特定基因的表達(dá)嚴(yán)格按特定的時(shí)間順序發(fā)生，稱之為基因表達(dá)的時(shí)間特異性。多細(xì)胞生物基因表達(dá)的時(shí)間特異性又稱階段特異性(stage specificity)。 第六張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第七張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2、空間特異性(spatial specificity)基因表達(dá)伴隨空間順序所表現(xiàn)出的這種分布差異，實(shí)際上是由細(xì)胞在器官的分布決定的，所以空間特異性又稱細(xì)胞或組織特異性(cell or tissue specificity)。在個(gè)體生長(zhǎng)全過(guò)程，某種基因產(chǎn)物在個(gè)體按不同組織空間順序出現(xiàn)，稱之為基因表達(dá)的空間

4、特異性。第八張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月四、基因表達(dá)調(diào)控的生物學(xué)意義適應(yīng)環(huán)境、維持生長(zhǎng)和增殖（原核、真核）維持個(gè)體發(fā)育與分化（真核）第九張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第二節(jié) 原核基因調(diào)控機(jī)制內(nèi)容提要：原核基因表達(dá)調(diào)控環(huán)節(jié)操縱子學(xué)說(shuō)原核基因調(diào)控機(jī)制的類型與特點(diǎn)轉(zhuǎn)錄水平上調(diào)控的其他形式 第十張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月一、基因表達(dá)調(diào)控環(huán)節(jié)1、轉(zhuǎn)錄水平上的調(diào)控（transcriptional regulation）2、轉(zhuǎn)錄后水平上的調(diào)控（post-transcriptional regulation） mRNA加工成熟水平上的調(diào)控 翻譯水平上的調(diào)控

5、第十一張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第十二張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、操縱子學(xué)說(shuō)1、操縱子模型的提出1961年，Monod和Jacob提出獲1965年諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)Jacob and Monod第十三張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2、操縱子的定義操縱子：是基因表達(dá)的協(xié)調(diào)單位，由啟動(dòng)子、操縱基因及其所控制的一組功能上相關(guān)的結(jié)構(gòu)基因所組成。操縱基因受調(diào)節(jié)基因產(chǎn)物的控制。第十四張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第十五張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1、根據(jù)操縱子對(duì)調(diào)節(jié)蛋白（阻遏蛋白或激活蛋白） 的應(yīng)答，可分為： 正

6、轉(zhuǎn)錄調(diào)控 負(fù)轉(zhuǎn)錄調(diào)控 三、原核基因調(diào)控機(jī)制的類型與特點(diǎn)第十六張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月調(diào)節(jié)基因操縱基因結(jié)構(gòu)基因阻遏蛋白激活蛋白正轉(zhuǎn)錄調(diào)控負(fù)轉(zhuǎn)錄調(diào)控正轉(zhuǎn)錄調(diào)控如果在沒(méi)有調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)存在時(shí)基因是關(guān)閉的，加入這種調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)后基因活性就被開(kāi)啟，這樣的調(diào)控正轉(zhuǎn)錄調(diào)控。第十七張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月調(diào)節(jié)基因操縱基因結(jié)構(gòu)基因阻遏蛋白激活蛋白正轉(zhuǎn)錄調(diào)控負(fù)轉(zhuǎn)錄調(diào)控負(fù)轉(zhuǎn)錄調(diào)控在沒(méi)有調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)存在時(shí)基因是表達(dá)的，加入這種調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)后基因表達(dá)活性便被關(guān)閉，這樣的調(diào)控負(fù)轉(zhuǎn)錄調(diào)控。第十八張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月可誘導(dǎo)調(diào)節(jié)（P235）：指一些基因在特殊的代謝物或

7、化合物的作用下，由原來(lái)關(guān)閉的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ鳡顟B(tài)，即在某些物質(zhì)的誘導(dǎo)下使基因活化。 例：大腸桿菌的乳糖操縱子 分解代謝蛋白的基因2、根據(jù)操縱子對(duì)某些能調(diào)節(jié)它們的小分子的應(yīng)答，可分為可誘導(dǎo)調(diào)節(jié)和可阻遏調(diào)節(jié)兩大類：第十九張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月調(diào)節(jié)基因操縱基因結(jié)構(gòu)基因阻遏蛋白調(diào)節(jié)基因操縱基因結(jié)構(gòu)基因阻遏蛋白誘導(dǎo)物mRNA酶蛋白酶合成的誘導(dǎo)操縱子模型誘導(dǎo)物如果某種物質(zhì)能夠促使細(xì)菌產(chǎn)生酶來(lái)分解它，這種物質(zhì)就是誘導(dǎo)物。第二十張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月可阻遏調(diào)節(jié)（P235）：基因平時(shí)是開(kāi)啟的，處在產(chǎn)生蛋白質(zhì)或酶的工作過(guò)程中，由于一些特殊代謝物或化合物的積累而將其關(guān)閉

8、，阻遏了基因的表達(dá)。 例：色氨酸操縱子 合成代謝蛋白的基因第二十一張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月酶合成的阻遏操縱子模型調(diào)節(jié)基因操縱基因結(jié)構(gòu)基因mRNA酶蛋白調(diào)節(jié)基因操縱基因結(jié)構(gòu)基因輔阻遏物輔阻遏物如果某種物質(zhì)能夠阻止細(xì)菌產(chǎn)生合成這種物質(zhì)的酶，這種物質(zhì)就是輔阻遏物。第二十二張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3、在負(fù)轉(zhuǎn)錄調(diào)控系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)基因的產(chǎn)物是阻遏蛋白（repressor），起著阻止結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄的作用。 根據(jù)其作用特征又可分為負(fù)控誘導(dǎo)和負(fù)控阻遏：在負(fù)控誘導(dǎo)系統(tǒng)中，阻遏蛋白與效應(yīng)物（誘導(dǎo)物）結(jié)合時(shí)，結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄；在負(fù)控阻遏系統(tǒng)中，阻遏蛋白與效應(yīng)物（輔阻遏物）結(jié)合時(shí)，結(jié)

9、構(gòu)基因不轉(zhuǎn)錄。第二十三張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月負(fù)轉(zhuǎn)錄調(diào)控系統(tǒng)負(fù)控誘導(dǎo)負(fù)控阻遏第二十四張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4、在正轉(zhuǎn)錄調(diào)控系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)基因的產(chǎn)物是激活蛋白（activator）。 根據(jù)激活蛋白的作用性質(zhì)分為正控誘導(dǎo)和正控阻遏在正控誘導(dǎo)系統(tǒng)中，效應(yīng)物分子（誘導(dǎo)物）的存在使激活蛋白處于活性狀態(tài)；在正控阻遏系統(tǒng)中，效應(yīng)物分子（輔阻遏物）的存在使激活蛋白處于非活性狀態(tài)。第二十五張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月正轉(zhuǎn)錄調(diào)控系統(tǒng)正控誘導(dǎo)正控阻遏第二十六張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月四、轉(zhuǎn)錄水平上調(diào)控的其他形式1、因子的更換 在E.c

10、oli中,當(dāng)細(xì)胞從基本的轉(zhuǎn)錄機(jī)制轉(zhuǎn)入各種特定基因表達(dá)時(shí)，需要不同的因子指導(dǎo)RNA聚合酶與各種啟動(dòng)子結(jié)合。第二十七張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月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(duì)數(shù)生長(zhǎng)期和大多數(shù)碳代謝過(guò)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(dá)調(diào)控32rpoS熱休克基因的表達(dá)調(diào)控28rpoF鞭毛趨化相關(guān)基因的表達(dá)調(diào)控24rpoE過(guò)度熱休克基因的表達(dá)調(diào)控第二十八張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月溫度較高,誘導(dǎo)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(yīng)答基因啟動(dòng)子結(jié)合,誘導(dǎo)產(chǎn)生大量的熱休

11、克蛋白,適應(yīng)環(huán)境需要枯草芽孢桿菌芽孢形成 有序的因子的替換,RNA聚合酶識(shí)別不同基因的啟動(dòng)子,使芽孢形成有關(guān)的基因有序地表達(dá)第二十九張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 70與 54的比較（P234）與DNA結(jié)合區(qū)域不同 70 -35區(qū)和-10區(qū) 54 -24區(qū)和-12區(qū)與啟動(dòng)子結(jié)合順序不同 70 在核心酶結(jié)合到DNA鏈上后才能與啟動(dòng)子結(jié)合 54 可在無(wú)核心酶的情況下獨(dú)立結(jié)合到啟動(dòng)子上，類似于真核TATA區(qū)結(jié)合蛋白。第三十張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2、弱化子對(duì)基因活性的影響起信號(hào)作用的是：有特殊負(fù)載的氨酰-tRNA的濃度例：大腸桿菌中的色氨酸操縱子、苯丙氨酸操縱子

12、、蘇氨酸操縱子、異亮氨酸操縱子和纈氨酸操縱子；沙門(mén)菌的組氨酸操縱子和亮氨酸操縱子、嘧啶合成操縱子等弱化子：當(dāng)操縱子被阻遏，RNA合成被終止時(shí)，起終止轉(zhuǎn)錄信號(hào)作用的那一段核苷酸被稱為弱化子。屬于轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)中的微調(diào)整。第三十一張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3、降解物對(duì)基因活性的調(diào)節(jié)降解物抑制作用的調(diào)節(jié)：提高基因的轉(zhuǎn)錄水平，使它由原來(lái)的低水平表達(dá)變成高水平表達(dá)。葡萄糖效應(yīng)（降解物抑制作用）：有葡萄糖存在時(shí)，即使加入乳糖、半乳糖或其他的誘導(dǎo)物，與其相應(yīng)的操縱子也不會(huì)啟動(dòng)，不會(huì)產(chǎn)生出代謝這些糖的酶來(lái)，這種現(xiàn)象就稱。Why?P236降解物抑制作用是通過(guò)提高轉(zhuǎn)錄強(qiáng)度來(lái)調(diào)節(jié)基因表達(dá)的，是一種積極

13、的調(diào)節(jié)方式。第三十二張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4、細(xì)菌的應(yīng)急反應(yīng)應(yīng)急反應(yīng)的信號(hào)是：鳥(niǎo)苷四磷酸和鳥(niǎo)苷五磷酸。產(chǎn)生這兩種物質(zhì)的誘導(dǎo)物是：空載tRNA當(dāng)AA饑餓時(shí)，空載tRNA大量存在，激活焦磷酸轉(zhuǎn)移酶，使鳥(niǎo)苷四磷酸大量合成，而鳥(niǎo)苷四磷酸的出現(xiàn)會(huì)關(guān)閉許多基因，也會(huì)打開(kāi)一些合成AA的基因，以應(yīng)付這種緊急狀況。鳥(niǎo)苷四磷酸作用原理有待深入研究影響一大批操縱子，屬于超級(jí)調(diào)控因子。第三十三張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月習(xí)題1、基因表達(dá)調(diào)控主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：和。其中，后者又包括mRNA加工成熟水平上的調(diào)控和。2、不同生物使用不同的信號(hào)來(lái)指揮基因調(diào)控。原核生物中，和對(duì)基因表達(dá)

14、起主要影響。在高等真核生物中，和是基因表達(dá)調(diào)控的最主要手段。3、原核生物的基因調(diào)控主要發(fā)生在轉(zhuǎn)錄水平上，根據(jù)調(diào)控機(jī)制的不同可分為和兩面大類。在第二種調(diào)控系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)基因的產(chǎn)物是。根據(jù)其性質(zhì)可分為和系統(tǒng)。第三十四張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4、在葡萄糖存在的情況下，即使在細(xì)菌中加入乳糖、半乳糖或其他的誘導(dǎo)物，與其相應(yīng)的操縱子也不會(huì)啟動(dòng)，不會(huì)產(chǎn)生出代謝這些糖的酶來(lái)，這種現(xiàn)象稱為或稱為降解物抑制作用。5、細(xì)菌實(shí)施應(yīng)急反應(yīng)的信號(hào)是和。 產(chǎn)生這兩種物質(zhì)的誘導(dǎo)物是。6、原核生物調(diào)節(jié)基因表達(dá)的意義是為適應(yīng)環(huán)境，維持（）A、細(xì)胞分裂 B、細(xì)胞分化 C 器官分化 D 組織分化7、原核生物的基因

15、調(diào)控主要發(fā)生在（）。A 轉(zhuǎn)錄水平 B 轉(zhuǎn)譯水平 C 轉(zhuǎn)錄后水平 D 轉(zhuǎn)譯后水平第三十五張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月Contents基因表達(dá)調(diào)控的基本概念原核基因調(diào)控機(jī)制乳糖操縱子色氨酸操縱子其他操縱子轉(zhuǎn)錄后水平上的調(diào)控第三十六張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月一、乳糖操縱子的結(jié)構(gòu)-半乳糖苷酶透過(guò)酶乙酰基轉(zhuǎn)移酶阻遏蛋白第三十七張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月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(guò)酶：使外界的-半乳糖苷（如乳糖）能透過(guò)大腸桿菌細(xì)胞壁和原生質(zhì)膜進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)。A編碼-半乳糖苷乙?；D(zhuǎn)移酶：乙酰輔酶A上的乙?；D(zhuǎn)到-半

16、乳糖苷上，形成乙酰半乳糖。第三十八張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、酶的誘導(dǎo)lac體系受調(diào)控的證據(jù)第三十九張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月安慰誘導(dǎo)物： 如果某種物質(zhì)能夠促使細(xì)菌產(chǎn)生酶而本身又不被分解，這種物質(zhì)被稱為安慰誘導(dǎo)物，如IPTG（異丙基- D-硫代半乳糖苷）。第四十張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第四十一張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三、乳糖操縱子調(diào)控模型主要內(nèi)容： Z、Y、A基因的產(chǎn)物由同一條多順?lè)醋拥膍RNA分子所編碼 第四十二張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 這個(gè)mRNA分子的啟動(dòng)子緊接著O區(qū)，而位于I與O

17、之間的啟動(dòng)子區(qū)（P），不能單獨(dú)起動(dòng)合成-半乳糖苷酶和透過(guò)酶的生理過(guò)程。 操縱基因是DNA上的一小段序列（僅為26bp），是阻遏物的結(jié)合位點(diǎn)。第四十三張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月RNA聚合酶結(jié)合部位阻遏物結(jié)合部位第四十四張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 操縱位點(diǎn)的回文序列第四十五張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 當(dāng)阻遏物與操縱基因結(jié)合時(shí)，lac mRNA的轉(zhuǎn)錄起始受到抑制。第四十六張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月誘導(dǎo)物通過(guò)與阻遏物結(jié)合，改變它的三維構(gòu)象，使之不能與操縱基因結(jié)合，從而激發(fā)lac mRNA的合成。當(dāng)有誘導(dǎo)物存在時(shí)，操縱基因區(qū)

18、沒(méi)有被阻遏物占據(jù)，所以啟動(dòng)子能夠順利起始mRNA的合成。第四十七張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第四十八張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月永久型突變： lacOc 第四十九張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月永久型突變： lacI- 第五十張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月不可誘導(dǎo)突變（超阻遏）：第五十一張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月四、影響因子1、lac操縱子的本底水平表達(dá)有兩個(gè)矛盾是操縱子理論所不能解釋的：誘導(dǎo)物需要穿過(guò)細(xì)胞膜才能與阻遏物結(jié)合，而轉(zhuǎn)運(yùn)誘導(dǎo)物需要透過(guò)酶，后者的合成又需要誘導(dǎo)。解釋：一些誘導(dǎo)物可以在透過(guò)酶不存在時(shí)進(jìn)

19、入細(xì)胞？ 一些透過(guò)酶可以在沒(méi)有誘導(dǎo)物的情況下合成？第五十二張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月真正的誘導(dǎo)物是異構(gòu)乳糖而非乳糖，前者是在-半乳糖甘酶的催化下由乳糖形成的，因此，需要有-半乳糖甘酶的預(yù)先存在。解釋：本底水平的組成型合成：非誘導(dǎo)狀態(tài)下有少量的lac mRNA合成。第五十三張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2、大腸桿菌對(duì)乳糖的反應(yīng) 培養(yǎng)基：甘油 按照l(shuí)ac操縱子本底水平的表達(dá)，每個(gè)細(xì)胞內(nèi)有幾個(gè)分子的-半乳糖苷酶和-半乳糖苷透過(guò)酶；培養(yǎng)基：加入乳糖少量乳糖透過(guò)酶進(jìn)入細(xì)胞-半乳糖苷酶異構(gòu)乳糖誘導(dǎo)物誘導(dǎo)lac mRNA的生物合成大量乳糖進(jìn)入細(xì)胞多數(shù)被降解為葡萄糖和半乳糖

20、（碳源和能源）異構(gòu)乳糖第五十四張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月乳糖第五十五張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月誘導(dǎo)物的加入和去除對(duì)lac mRNA的影響-半乳糖苷酶活性第五十六張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3、阻遏物lac I基因產(chǎn)物及功能 Lac 操縱子阻遏物mRNA是由弱啟動(dòng)子控制下組成型合成的，每個(gè)細(xì)胞中有5-10個(gè)阻遏物分子。 當(dāng)I基因由弱啟動(dòng)子突變成強(qiáng)啟動(dòng)子，細(xì)胞內(nèi)就不可能產(chǎn)生足夠的誘導(dǎo)物來(lái)克服阻遏狀態(tài)，整個(gè)lac操縱子在這些突變體中就不可誘導(dǎo)。第五十七張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4、葡萄糖對(duì)lac操縱子的影響 如果將葡萄糖和

21、乳糖同時(shí)加入培養(yǎng)基中， lac操縱子處于阻遏狀態(tài)，不能被誘導(dǎo)；一旦耗盡外源葡萄糖，乳糖就會(huì)誘導(dǎo)lac操縱子表達(dá)分解乳糖所需的三種酶。 代謝物阻遏效應(yīng)第五十八張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5、cAMP與代謝物激活蛋白代謝物激活蛋白CRP由Crp基因編碼，它可與cAMP形成復(fù)合物（ cAMP -CRP），此復(fù)合物是激活lac的重要組成部分，細(xì)菌對(duì)它的需要是獨(dú)立的，與阻遏體系無(wú)關(guān)，轉(zhuǎn)錄必需有cAMP CRP復(fù)合物結(jié)合在啟動(dòng)子區(qū)域上。cAMP-CRP復(fù)合物是一個(gè)不同于阻遏物的正調(diào)控因子。Lac操縱子的功能是在這兩個(gè)相互獨(dú)立的調(diào)控體系作用下實(shí)現(xiàn)的。第五十九張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于

22、2022年6月ZYAOPDNA 調(diào)控區(qū)CAP結(jié)合位點(diǎn)啟動(dòng)序列操縱序列 結(jié)構(gòu)基因Z： -半乳糖苷酶Y： 透酶A：乙酰基轉(zhuǎn)移酶cAMPCRP復(fù)合物第六十張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月P244圖7-15第六十一張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月ATP腺甘酸環(huán)化酶cAMP（環(huán)腺甘酸） 大腸桿菌中，cAMP的濃度受到葡萄糖代謝的調(diào)節(jié)： 缺乏碳源， cAMP濃度高有葡萄糖，cAMP濃度低只有甘油或乳糖等不進(jìn)行糖酵解途徑的碳源，cAMP濃度高；推測(cè)糖酵解途徑中位于葡糖-6-磷酸與甘油之間的某些代謝產(chǎn)物是腺苷酸環(huán)化酶活性的抑制劑。 第六十二張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年

23、6月+ + + + 轉(zhuǎn)錄無(wú)葡萄糖，cAMP濃度高時(shí)促進(jìn)轉(zhuǎn)錄有葡萄糖，cAMP濃度低時(shí)不促進(jìn)轉(zhuǎn)錄ZYAOPDNACAPCAPCAPCAPCAPCAPCAP的正調(diào)控第六十三張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第六十四張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月The Lac Operon:When Glucose Is Present But Not LactoseRepressorPromoterLacYLacALacZOperatorCAPBindingRNAPol.RepressorRepressorRepressor mRNAHey man, Im constitutiveCo

24、me on, let me throughNo wayJose!CAP第六十五張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月The Lac Operon:When Lactose Is Present But Not GlucoseRepressorPromoterLacYLacALacZOperatorCAPBindingRepressorRepressor mRNAHey man, Im constitutiveCAPcAMPLacRepressorRepressorXThis lactose has bent me out of shapeCAPcAMPCAPcAMPBind to me

25、PolymeraseRNAPol.RNAPol.Yipee!第六十六張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月The Lac Operon:When Neither Lactose Nor Glucose Is PresentRepressorPromoterLacYLacALacZOperatorCAPBindingCAPcAMPCAPcAMPCAPcAMPBind to mePolymeraseRNAPol.RepressorRepressor mRNAHey man, Im constitutiveRepressorSTOPRight therePolymeraseAlright,

26、Im off to the races . . .Come on, let me through!第六十七張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月五、Lac操縱子中的其他問(wèn)題1、A基因及其生理功能半乳糖苷分子-半乳糖苷酶分解產(chǎn)物（體內(nèi)積累，抑制生長(zhǎng)）-半乳糖苷乙?；D(zhuǎn)移酶半乳糖苷分子乙?；肴樘擒辗肿?半乳糖苷酶第六十八張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2、lac基因產(chǎn)物數(shù)量上的比較-半乳糖苷酶：透過(guò)酶：乙?；D(zhuǎn)移酶=1：0.5：0.2，Why?不同的酶在數(shù)量上的差異是由于在翻譯水平上受到調(diào)節(jié)所致。（1）lac mRNA可能與翻譯過(guò)程中的核糖體相脫離，從而終止蛋白質(zhì)鏈的翻譯；

27、（后續(xù)的AUG密碼子再度起始翻譯的概率）（2）在 lac mRNA分子內(nèi)部，A基因比Z基因更容易受內(nèi)切酶作用發(fā)生降解。第六十九張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3、操縱子的融合與基因工程（基因融合技術(shù)）POZYAtsxPOpur結(jié)構(gòu)基因缺失lac operonpur operon控制細(xì)胞對(duì)T6噬菌體敏感性第七十張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月Contents基因表達(dá)調(diào)控的基本概念原核基因調(diào)控機(jī)制乳糖操縱子色氨酸操縱子其他操縱子轉(zhuǎn)錄后水平上的調(diào)控第七十一張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月一、色氨酸操縱子的結(jié)構(gòu) 調(diào)控基因 結(jié)構(gòu)基因 催化分枝酸轉(zhuǎn)變?yōu)樯彼?的酶

28、（P247圖7-77）trpRtrpGF第七十二張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第七十三張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月特點(diǎn): (1) trpR和trpABCDE不連鎖； (2) 操縱基因在啟動(dòng)子內(nèi) (3) 有衰減子(attenuator)/弱化子 (4) 啟動(dòng)子和結(jié)構(gòu)基因不直接相連，二者被 前導(dǎo)序列(Leader)所隔開(kāi) 第七十四張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、trp 操縱子的阻遏系統(tǒng)低Trp時(shí)：阻遏物不結(jié)合操縱基因;高Trp時(shí)：阻遏物+Trp 結(jié)合操縱基因第七十五張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三、trp 操縱子的弱化機(jī)制衰減子（

29、attenuator）/弱化子前導(dǎo)序列（leader sequence）第七十六張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1、弱化子： DNA中可導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄過(guò)早終止的一段核甘酸序列（123-150區(qū)）。123150第七十七張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 研究引起終止的mRNA堿基序列，發(fā)現(xiàn)該區(qū)mRNA通過(guò)自我配對(duì)可以形成莖-環(huán)結(jié)構(gòu)，有典型的終止子特點(diǎn)。第七十八張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2、前導(dǎo)序列：在trp mRNA5端trpE基因的起始密碼前一個(gè)長(zhǎng)162bp的mRNA片段。第七十九張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第八十張，PPT共一百一十一

30、頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3、弱化機(jī)制第八十一張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第八十二張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月前導(dǎo)肽轉(zhuǎn)錄終止結(jié)構(gòu)第八十三張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 細(xì)菌通過(guò)弱化作用彌補(bǔ)阻遏作用的不足，因?yàn)樽瓒糇饔弥荒苁罐D(zhuǎn)錄不起始，對(duì)于已經(jīng)起始的轉(zhuǎn)錄，只能通過(guò)弱化作用使之中途停下來(lái)。阻遏作用的信號(hào)是細(xì)胞內(nèi)色氨酸的多少；弱化作用的信號(hào)則是細(xì)胞內(nèi)載有色氨酸的tRNA的多少。它通過(guò)前導(dǎo)肽的翻譯來(lái)控制轉(zhuǎn)錄的進(jìn)行，在細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)這兩種作用相輔相成，體現(xiàn)著生物體內(nèi)周密的調(diào)控作用。第八十四張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月Contents基因表達(dá)

31、調(diào)控的基本概念原核基因調(diào)控機(jī)制乳糖操縱子色氨酸操縱子其他操縱子轉(zhuǎn)錄后水平上的調(diào)控第八十五張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第五節(jié) 其他操縱子一、半乳糖操縱子(galactose operon)異構(gòu)酶(galE)乳糖-磷酸尿嘧啶核苷轉(zhuǎn)移酶(galT)半乳糖激酶(galk)。第八十六張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月gal操縱子的特點(diǎn)： 它有兩個(gè)啟動(dòng)子，其mRNA可從兩個(gè)不同的起始點(diǎn)開(kāi)始轉(zhuǎn)錄； 它有兩個(gè)O區(qū)，一個(gè)在P區(qū)上游，另一個(gè)在結(jié)構(gòu)基因galE內(nèi)部。第八十七張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、阿拉伯糖操縱子（arabinose operon)araB基因、

32、araA基因和araD, 形成一個(gè)基因簇，簡(jiǎn)寫(xiě)為araBAD 三個(gè)基因的表達(dá)受到ara操縱子中araC基因產(chǎn)物AraC蛋白的調(diào)控。第八十八張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月ara操縱子的調(diào)控有兩個(gè)特點(diǎn)：第一，araC表達(dá)受到AraC的自身調(diào)控。第二，AraC既是ara操縱子的正調(diào)節(jié)蛋白（需cAMP-CRP的共同參與，起始轉(zhuǎn)錄），又是其負(fù)調(diào)節(jié)蛋白。這種雙重功能是通過(guò)AraC蛋白的兩種異構(gòu)體來(lái)實(shí)現(xiàn)的（Pi和Pr)。第八十九張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第九十張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第九十一張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第九十二張，P

33、PT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月Contents基因表達(dá)調(diào)控的基本概念原核基因調(diào)控機(jī)制乳糖操縱子色氨酸操縱子其他操縱子轉(zhuǎn)錄后水平上的調(diào)控第九十三張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月一、翻譯起始的調(diào)控 RBS（核糖體結(jié)合位點(diǎn)）：mRNA鏈上起始密碼子AUG上游的一段非翻譯區(qū)。 RBS的結(jié)合強(qiáng)度取決于SD序列的結(jié)構(gòu)及其與起始密碼子AUG之間的距離。 SD- 4-10（9）-AUG第六節(jié) 轉(zhuǎn)錄后水平上的調(diào)控第九十四張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、稀有密碼子對(duì)翻譯的影響dnaG(引物酶) RNA引物dnaG、rpoD和rpsU屬于大腸桿菌基因組上的同一個(gè)操縱子50個(gè)

34、拷貝的dnaG蛋白、2800個(gè)拷貝的rpoD和40000個(gè)拷貝的rpsU第九十五張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月幾種蛋白質(zhì)中異亮氨酸密碼子使用頻率比較蛋白質(zhì)AUU/%AUC%AUA%結(jié)構(gòu)蛋白37621亞基26740DnaG蛋白363232細(xì)胞內(nèi)對(duì)應(yīng)于稀有密碼子的tRNA較少，高頻率使用這些密碼子的基因翻譯過(guò)程容易受阻，影響了蛋白質(zhì)合成的總量。第九十六張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三、重疊基因?qū)Ψg的影響第九十七張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月TrpB 谷氨酸- 異亮氨酸-終止 GAA - AUC - UGA - UGG - AA AUG - GAA

35、甲硫氨酸 谷氨酸t(yī)rpAtrpE蘇氨酸苯丙氨酸終止 ACU - UUC - UGA - UGG - CU AUG AUG GCU 甲硫氨酸 - 丙氨酸- trpD 翻譯終止時(shí)核糖體立即處在起始環(huán)境中，這種重疊的密碼子保證了同一核糖體對(duì)兩個(gè)連續(xù)基因進(jìn)行翻譯的機(jī)制。第九十八張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1、關(guān)于管家基因敘述錯(cuò)誤的是 (A) 在生物個(gè)體的幾乎各生長(zhǎng)階段持續(xù)表達(dá) (B) 在生物個(gè)體的幾乎所有細(xì)胞中持續(xù)表達(dá) (C) 在生物個(gè)體全生命過(guò)程的幾乎所有細(xì)胞中表達(dá) (D) 在生物個(gè)體的某一生長(zhǎng)階段持續(xù)表達(dá) (E) 在一個(gè)物種的幾乎所有個(gè)體中持續(xù)表達(dá) D第九十九張，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2、一個(gè)操縱子（元）通常含有 (A) 數(shù)個(gè)啟動(dòng)序列和一個(gè)編碼基因 (B) 一個(gè)啟動(dòng)序列和數(shù)個(gè)編碼基因 (C) 一個(gè)啟動(dòng)序列和一個(gè)編碼基因 (D) 兩個(gè)啟動(dòng)序列和數(shù)個(gè)編碼基因 (E) 數(shù)個(gè)啟動(dòng)序列和數(shù)個(gè)編碼基因 B第一百?gòu)?，PPT共一百一十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3、下列情況不屬于基因表達(dá)階段特異性的是，一個(gè)基因在 (A) 分化的骨骼肌細(xì)胞表達(dá)，在未分化的心肌細(xì)胞不表達(dá) (B) 胚胎發(fā)育過(guò)程不