分子生物學(xué)原核基因表達(dá)調(diào)控-課件

分子生物學(xué)原核基因表達(dá)調(diào)控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geneexpression

:基因轉(zhuǎn)錄及翻譯的過程。對這個過程的調(diào)節(jié)就稱為generegulation

。rRNA、tRNA編碼基因轉(zhuǎn)錄合成RNA的過程也屬于基因表達(dá)

永久型性表達(dá)(constitutiveexpression)習(xí)慣型表達(dá)(adaptiveexpression)二、基因表達(dá)的方式

1、永久型表達(dá):

指不大受環(huán)境變動而變化的一類基因表達(dá)。某些基因在一個個體的幾乎所有細(xì)胞中持續(xù)表達(dá),通常被稱為管家基因(housekeepinggene)。2、習(xí)慣性表達(dá)指環(huán)境的變化容易使其表達(dá)水平變動的一類基因表達(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(induciblegene);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(repressiblegene)。

三、基因表達(dá)的規(guī)律

——時間性和空間性1、時間特異性(temporalspecificity)按功能需要，某一特定基因的表達(dá)嚴(yán)格按特定的時間順序發(fā)生，稱之為基因表達(dá)的時間特異性。多細(xì)胞生物基因表達(dá)的時間特異性又稱階段特異性(stagespecificity)。

2、空間特異性(spatialspecificity)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,因此空間特異性又稱細(xì)胞或組織特異性(cellortissuespecificity)。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(dá)的空間特異性。四、基因表達(dá)調(diào)控的生物學(xué)意義

習(xí)慣環(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)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

一、基因表達(dá)調(diào)控環(huán)節(jié)1、轉(zhuǎn)錄水平上的調(diào)控(transcriptionalregulation)2、轉(zhuǎn)錄后水平上的調(diào)控(post-transcriptionalregulation)①

mRNA加工成熟水平上的調(diào)控②

翻譯水平上的調(diào)控二、操縱子學(xué)說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JacobandMonod2、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。

1、依照操縱子對調(diào)節(jié)蛋白(阻遏蛋白或激活蛋白)的應(yīng)答,可分為:正轉(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)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)控假如在沒有調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)存在時基因是關(guān)閉的,加入這種調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)后基因活性就被開啟,如此的調(diào)控正轉(zhuǎn)錄調(diào)控。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)控在沒有調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)存在時基因是表達(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,如此的調(diào)控負(fù)轉(zhuǎn)錄調(diào)控?？烧T導(dǎo)調(diào)節(jié)(P235):指一些基因在特別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),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、依照操縱子對某些能調(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: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)物假如某種物質(zhì)能夠促使細(xì)菌產(chǎn)生酶來分解它,這種物質(zhì)就是誘導(dǎo)物?？勺瓒粽{(diào)節(jié)(P235):基因平常是開啟的,處在產(chǎn)生蛋白質(zhì)或酶的工作過程中,由于一些特別代謝物或化合物的積累而將其關(guān)閉,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假如某種物質(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。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。依照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,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,結(jié)構(gòu)基因不轉(zhuǎn)錄。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)。依照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)。四、轉(zhuǎn)錄水平上調(diào)控的其他形式1、σ因子的更換

在E、coli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,需要不同的因子指導(dǎo)RNA聚合酶與各種啟動子結(jié)合。大腸桿菌中的各種σ因子比較σ因子編碼基因主要功能σ70rpoD參與對數(shù)生長期和大多數(shù)碳代謝過程基因的調(diào)控σ54rpoN參與多數(shù)氮源利用基因的調(diào)控σ38rpoH分裂間期特異基因的表達(dá)調(diào)控σ32rpoS熱休克基因的表達(dá)調(diào)控σ28rpoF鞭毛趨化相關(guān)基因的表達(dá)調(diào)控σ24rpoE過度熱休克基因的表達(dá)調(diào)控溫度較高,誘導(dǎo)產(chǎn)生各種熱休克蛋白由σ32參與構(gòu)成的RNA聚合酶與熱休克應(yīng)答基因啟動子結(jié)合,誘導(dǎo)產(chǎn)生大量的熱休克蛋白,習(xí)慣環(huán)境需要枯草芽孢桿菌芽孢形成有序的σ因子的替換,RNA聚合酶識別不同基因的啟動子,使芽孢形成有關(guān)的基因有序地表達(dá)σ

70與σ

54的比較(P234)與DNA結(jié)合區(qū)域不同σ

70-35區(qū)和-10區(qū)σ

54-24區(qū)和-12區(qū)與啟動子結(jié)合順序不同σ

70

在核心酶結(jié)合到DNA鏈上后才能與啟動子結(jié)合σ

54

可在無核心酶的情況下獨(dú)立結(jié)合到啟動子上,類似于真核TATA區(qū)結(jié)合蛋白。2、弱化子對基因活性的影響起信號作用的是:有特別負(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、蘇氨酸操縱子、異亮氨酸操縱子和纈氨酸操縱子;沙門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,起終止轉(zhuǎn)錄信號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。3、降解物對基因活性的調(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,即使加入乳糖、半乳糖或其他的誘導(dǎo)物,與其相應(yīng)的操縱子也可不能啟動,可不能產(chǎn)生出代謝這些糖的酶來,這種現(xiàn)象就稱~。Why?P236降解物抑制作用是通過提高轉(zhuǎn)錄強(qiáng)度來調(diào)節(jié)基因表達(dá)的,是一種積極的調(diào)節(jié)方式。4、細(xì)菌的應(yīng)急反應(yīng)應(yīng)急反應(yīng)的信號是:鳥苷四磷酸和鳥苷五磷酸。產(chǎn)生這兩種物質(zhì)的誘導(dǎo)物是:空載tRNA當(dāng)AA饑餓時,空載tRNA大量存在,激活焦磷酸轉(zhuǎn)移酶,使鳥苷四磷酸大量合成,而鳥苷四磷酸的出現(xiàn)會關(guān)閉許多基因,也會打開一些合成AA的基因,以應(yīng)付這種緊急狀況。鳥苷四磷酸作用原理有待深入研究影響一大批操縱了,屬于超級調(diào)控因子。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)控一、乳糖操縱子的結(jié)構(gòu)Z編碼β-半乳糖苷酶:將乳糖水解成葡萄糖和半乳糖。Y編碼β-半乳糖苷透過酶:使外界的β-半乳糖苷(如乳糖)能透過大腸桿菌細(xì)胞壁和原生質(zhì)膜進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)。A編碼β-半乳糖苷乙酰基轉(zhuǎn)移酶:乙酰輔酶A上的乙?；D(zhuǎn)到β-半乳糖苷上,形成乙酰半乳糖。二、酶的誘導(dǎo)——lac體系受調(diào)控的證據(jù)科學(xué)家把大腸桿菌細(xì)胞放在加有放射性35S標(biāo)記的氨基酸但沒有任何半乳糖誘導(dǎo)物的培養(yǎng)基中繁殖幾代。再將這些帶有放射活性的細(xì)菌轉(zhuǎn)移到不含35S、無放射性的培養(yǎng)基中,隨著培養(yǎng)基中誘導(dǎo)物的加入,β-半乳糖苷酶便開始合成。分離β-半乳糖苷酶,發(fā)現(xiàn)這種酶無35S標(biāo)記。說明酶的合成不是由前體轉(zhuǎn)化而來的,而是加入誘導(dǎo)物后新合成的。

安慰誘導(dǎo)物:

假如某種物質(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-β

–D-硫代半乳糖苷)。三、乳糖操縱子調(diào)控模型主要內(nèi)容:①Z、Y、A基因的產(chǎn)物由同一條多順反子的mRNA分子所編碼

②這個mRNA分子的啟動子緊接著O區(qū),而位于I與O之間的啟動子區(qū)(P),不能單獨(dú)起動合成β-半乳糖苷酶和透過酶的生理過程。lacP:從I基因結(jié)束到mRNA轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)止,共長82bp(-82～+1)③操縱基因O是DNA上的一小段序列(僅為26bp),是阻遏物的結(jié)合位點(diǎn)。位于P區(qū)后半部分和轉(zhuǎn)錄起始區(qū)。實(shí)驗表明,阻遏物與O區(qū)的結(jié)合影響了RNA聚合酶與啟動子結(jié)合形成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的效率。RNA聚合酶結(jié)合部位阻遏物結(jié)合部位

④當(dāng)阻遏物與操縱基因結(jié)合時,lacmRNA的轉(zhuǎn)錄起始受到抑制。

⑤誘導(dǎo)物通過與阻遏物結(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)lacmRNA的合成。當(dāng)有誘導(dǎo)物存在時,操縱基因區(qū)沒有被阻遏物占據(jù),因此啟動子能夠順利起始mRNA的合成。永久型突變:lacOc

——改變“鎖頭”永久型突變:lacI-——丟失“鑰匙”

不可誘導(dǎo)突變(超阻遏)——改善鑰匙四、影響因子1、lac操縱子的本底水平表達(dá)有兩個矛盾是操縱子理論所不能解釋的:①誘導(dǎo)物需要穿過細(xì)胞膜才能與阻遏物結(jié)合,而轉(zhuǎn)運(yùn)誘導(dǎo)物需要透過酶,后者的合成又需要誘導(dǎo)。解釋:一些誘導(dǎo)物能夠在透過酶不存在時進(jìn)入細(xì)胞？一些透過酶能夠在沒有誘導(dǎo)物的情況下合成？√②真正的誘導(dǎo)物是異構(gòu)乳糖而非乳糖,前者是在β-半乳糖甘酶的催化下由乳糖形成的,因此,需要有β-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lacmRNA合成。2、大腸桿菌對乳糖的反應(yīng)培養(yǎng)基:甘油

依照lac操縱子本底水平的表達(dá),每個細(xì)胞內(nèi)有幾個分子的β-半乳糖苷酶和β-半乳糖苷透過酶;培養(yǎng)基:加入乳糖少量乳糖透過酶進(jìn)入細(xì)胞β-半乳糖苷酶異構(gòu)乳糖誘導(dǎo)物誘導(dǎo)lacmRNA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(碳源和能源)異構(gòu)乳糖(誘導(dǎo)物)乳糖誘導(dǎo)物的加入和去除對lacmRNA的影響3、阻遏物lacI基因產(chǎn)物及功能Lac操縱子阻遏物mRNA是由弱啟動子控制下組成型合成的,每個細(xì)胞中有5-10個阻遏物分子。當(dāng)I基因由弱啟動子突變成強(qiáng)啟動子,細(xì)胞內(nèi)就不估計產(chǎn)生足夠的誘導(dǎo)物來克服阻遏狀態(tài),整個lac操縱子在這些突變體中就不可誘導(dǎo)。4、葡萄糖對lac操縱子的影響假如將葡萄糖和乳糖同時加入培養(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)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)菌對它的需要是獨(dú)立的,與阻遏體系無關(guān),轉(zhuǎn)錄必需有cAMP

–CRP復(fù)合物結(jié)合在啟動子區(qū)域上。cAMP-CRP復(fù)合物是一個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相互獨(dú)立的調(diào)控體系作用下實(shí)現(xiàn)的。ZYAOPDNA調(diào)控區(qū)CAP結(jié)合位點(diǎn)啟動序列操縱序列結(jié)構(gòu)基因Z：β-半乳糖苷酶Y：透酶A：乙?；D(zhuǎn)移酶cAMP—CRP復(fù)合物P244圖7-15cAMP-CAP不但能與DNA相結(jié)合,造成雙螺旋彎曲,易于形成三元轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物,它還能直截了當(dāng)影響RNA聚合酶的活性。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。

++++轉(zhuǎn)錄無葡萄糖,cAMP濃度高時促進(jìn)轉(zhuǎn)錄有葡萄糖,cAMP濃度低時不促進(jìn)轉(zhuǎn)錄ZYAOPDNACAPCAPCAPCAPCAPCAPCAP的正調(diào)控TheLacOperon:

WhenGlucoseIsPresentButNotLactoseRepressorPromoterLacYLacALacZOperatorCAPBindingRNAPol、RepressorRepressorRepressormRNAHeyman,I’mconstitutiveeon,letmethroughNowayJose!CAPTheLacOperon:

WhenLactoseIsPresentButNotGlucoseRepressorPromoterLacYLacALacZOperatorCAPBindingRepressorRepressormRNAHeyman,I’mconstitutiveCAPcAMPLacRepressorRepressorXThislactosehasbentmeoutofshapeCAPcAMPCAPcAMPBindtomePolymeraseRNAPol.RNAPol、Yipee…!TheLacOperon:

WhenNeitherLactoseNorGlucoseIsPresentRepressorPromoterLacYLacALacZOperatorCAPBindingCAPcAMPCAPcAMPCAPcAMPBindtomePolymeraseRNAPol、RepressorRepressormRNAHeyman,I’mconstitutiveRepressorSTOPRighttherePolymeraseAlright,I’mofftotheraces...eon,letmethrough!五、Lac操縱子中的其他問題1、A基因及其生理功能半乳糖苷分子β-半乳糖苷酶分解產(chǎn)物(體內(nèi)積累,抑制生長)β-半乳糖苷乙?；D(zhuǎn)移酶半乳糖苷分子乙?；肴樘擒辗肿应?半乳糖苷酶×2、lac基因產(chǎn)物數(shù)量上的比較β-半乳糖苷酶:透過酶: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)lacmRNA估計與翻譯過程中的核糖體相脫離,從而終止蛋白質(zhì)鏈的翻譯;(后續(xù)的AUG密碼子再度起始翻譯的概率)(2)在lacmRNA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。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lacoperonpuroperon控制細(xì)胞對T6噬菌體敏感性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?/p>

的酶(P247圖7-77)

trpRtrpGF特點(diǎn):(1)trpR和trpABCDE不連鎖;

(2)操縱基因在啟動子內(nèi)

(3)有衰減子(attenuator)/弱化子(4)啟動子和結(jié)構(gòu)基因不直截了當(dāng)相連,二者被前導(dǎo)序列(Leader)所隔開二、trp操縱子的阻遏系統(tǒng)低Trp時:阻遏物不結(jié)合操縱基因;高Trp時:阻遏物+Trp結(jié)合操縱基因三、trp操縱子的弱化機(jī)制衰減子(attenuator)/弱化子前導(dǎo)序列(leadersequence)1、弱化子:DNA中可導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄過早終止的一段核甘酸序列(123-150區(qū))。123~150

研究引起終止的mRNA堿基序列,發(fā)現(xiàn)該區(qū)mRNA通過自我配對能夠形成莖-環(huán)結(jié)構(gòu),有典型的終止子特點(diǎn)。2、前導(dǎo)序列:在trpmRNA5'端trpE基因的起始密碼前一個長162bp的mRNA片段。3、弱化機(jī)制

前導(dǎo)肽轉(zhuǎn)錄終止結(jié)構(gòu)細(xì)菌通過弱化作用彌補(bǔ)阻遏作用的不足,因為阻遏作用只能使轉(zhuǎn)錄不起始,關(guān)于差不多起始的轉(zhuǎn)錄,只能通過弱化作用使之中途停下來。阻遏作用的信號是細(xì)胞內(nèi)色氨酸的多少;弱化作用的信號則是細(xì)胞內(nèi)載有色氨酸的tRNA的多少。它通過前導(dǎo)肽的翻譯來控制轉(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。

——翻譯如何調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄終止？

——轉(zhuǎn)錄終止有哪些機(jī)制？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)控第五節(jié)其他操縱子一、半乳糖操縱子(galactoseoperon)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)。gal操縱子的特點(diǎn):①它有兩個啟動子,其mRNA可從兩個不同的起始點(diǎn)開始轉(zhuǎn)錄;②它有兩個O區(qū),一個在P區(qū)上游,另一個在結(jié)構(gòu)基因galE內(nèi)部。二、阿拉伯糖操縱子(arabinoseoperon)araB基因、araA基因和araD,形成一個基因簇,簡寫為araBAD三個基因的表達(dá)受到ara操縱子中araC基因產(chǎn)物AraC蛋白的調(diào)控。

ara操縱子的調(diào)控有兩個特點(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AraC蛋白的兩種異構(gòu)體來實(shí)現(xiàn)的(Pi和Pr)。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)控二、稀有密碼子對翻譯的影響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操縱子50個拷貝的dnaG蛋白、2800個拷貝的rpoD和40000個拷貝的rpsU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37621σ亞基26740DnaG蛋白363232細(xì)胞內(nèi)對應(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程容易受阻,影響了蛋白質(zhì)合成的總量。三、重疊基因?qū)Ψg的影響TrpB–谷氨酸-異亮氨酸-終止GAA--AUC--UGA--UGG--AAAUG--GAA

甲硫氨酸–

谷氨酸–trpAtrpE—蘇氨酸—苯丙氨酸—終止

ACU--UUC--UGA--UGG--CUAUGAUG–GCU

甲硫氨酸--丙氨酸--trpD翻譯終止時核糖體馬上處在起始環(huán)境中,這種重疊的密碼子保證了同一核糖體對兩個連續(xù)基因進(jìn)行翻譯的機(jī)制。1、關(guān)于管家基因敘述錯誤的是

(A)在生物個體的幾乎各生長時期持續(xù)表達(dá)

(B)在生物個體的幾乎所有細(xì)胞中持續(xù)表達(dá)

(C)在生物個體全生命過程的幾乎所有細(xì)胞中表達(dá)

(D)在生物個體的某一生長時期持續(xù)表達(dá)

(E)在一個物種的幾乎所有個體中持續(xù)表達(dá)D2、一個操縱子(元)通常含有

(A)數(shù)個啟動序列和一個編碼基因

(B)一個啟動序列和數(shù)個編碼基因

(C)一個啟動序列和一個編碼基因

(D)兩個啟動序列和數(shù)個編碼基因

(E)數(shù)個啟動序列和數(shù)個編碼基因B3、下列情況不屬于基因表達(dá)時期特異性的是,一個基因在

(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)育過程不表達(dá),出生后表達(dá)

(C)胚胎發(fā)育過程表達(dá),在出生后不表達(dá)

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