原核生物的基因表达调控

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1、第五章原核生物的基因表达调控Chapter5Regulationofgeneexpressioninprokaryote基因表达(geneexpression)：指基因转录、翻译，产生具有特异生物学功能的蛋白质分子的过程。基因表达表现为严格的规律性：即时间、空间特异性。时间、空间特异性由特异基因的启动子和(或)增强子与调节蛋白相互作用决定。基因表达按功能需要，某一特定基因的表达严格按特定的时间顺序发生，称之为基因表达的时间特异性（temporalspecificity）。多细胞生物基因表达的时间特异性又称阶段特异性

2、（stagespecificity）。时间特异性:在个体发育、生长的全过程，一种基因产物在个体的不同组织或器官表达，即在个体的不同空间出现，称之为基因表达的空间特异性（spatialspecificity）。基因表达的这种空间分布差异是由细胞在器官的分布决定的，因此又称细胞特异性（cellspecificity）或组织特异性(tissuespecificity)。空间特异性:RiceGenomeExpressionProfiles水稻基因时空动态HumanGenomeExpression人基因组时空动态一、原核生物基因

3、操纵子的概念操纵子（operon）：原核生物基因表达和调控的一个完整单元，包括调节基因、启动子、结构基因和操纵基因。原核生物基因表达在DNA、转录和翻译三个不同层次进行调控，但转录水平的调控是最主要的方式。操纵子是原核转录调控的主要形式。IPOZYA调节基因控制位点结构基因结构基因、调控基因结构基因：编码细胞结构和基本代谢活动所必要的RNA和蛋白质。调控基因：调节其它基因表达的基因。顺式作用因子（cis-actingelements）:调节基因表达的DNA序列。反式作用因子（trans-actingfactors）：调

4、节基因表达的蛋白质因子。诱导、阻遏开启基因的转录活性，这种作用及过程称为诱导（induction）关闭基因的转录活性，这种作用及过程称为阻遏（repression）诱导物、辅阻遏物（Corepressor）辅阻遏物：产生阻遏作用的小分子正调控（positiveregulation）与缺乏调控因子时比较，若调控因子使靶基因的表达水平上升。调控因子称激活蛋白（activator）分为：可诱导的正调控系统调节因子在诱导物的作用下，能与启动子结合开启结构基因的转录可阻遏的正调控系统调节因子可与启动子结合，促进结构基因的转录。但

5、当其与辅阻遏物结合后，不能启动结构基因的转录负调控（negativeregulation）与缺乏调控因子时比较，若调控因子使基因的表达水平下降，甚至关闭。调控因子称阻遏蛋白（repressor）分为：可诱导的负调控系统阻遏蛋白与操纵基因结合，可阻止结构基因的转录，但有诱导物时，它与阻遏蛋白结合从而解除对结构基因转录的抑制可阻遏的负调控系统阻遏蛋白不影响结构基因的转录，但它与辅阻遏物结合后，抑制结构基因的转录二、乳糖操纵子（lactoseoperon，lac）1、DiscoveryofOperon1940年，Monod发

6、现：细菌在含葡萄糖和乳糖的培养基上生长时，细菌先利用葡萄糖，葡萄糖用完后，才利用乳糖；在糖源转变期，细菌的生长会出现停顿。即产生“二次生长曲线”。JacquesMonod1951年，Monod与Jacob合作，发现两基因：Z基因：与合成β-半乳糖苷酶有关；I基因：决定细胞对诱导物的反应。1961年,F.Jacob&J.Monod提出乳糖操纵子学说,此后不断完善。获1965年诺贝尔生理学和医学奖FrancisJacobJacquesMonodIPOZYA调控基因控制位点结构基因DNA阻遏蛋白启动序列cAMP-CAP结合位

7、点操纵基因β半乳糖苷酶通透酶乙酰基转移酶2、lac的结构RNA聚合酶结合位点（－67~－59）（－7~＋28）（1）Lac阻遏物的作用---负调控3、lac的调控mRNA阻遏蛋白IDNAZYAOPpol没有乳糖存在时阻遏基因（1）Lac阻遏物的作用---负调控mRNA阻遏蛋白有乳糖存在时IDNAZYAOPpol启动转录mRNA乳糖异乳糖乳糖操纵子为一个可诱导的负控制系统突变分析结构基因：lacZ－,lacY－IZYAOP不能分解乳糖的原因？ICmut.(ICO+P+)constitutivemut.(组成型)ICgen

8、e产物repressor丧失与O位点结合的能力ISmut.(ISO+P+)super-repressionmut.(超阻型)ISgene产物repessor不能与inducer结合调控基因I：OC失去与repressor特异结合的能力OCmut.(I+OCP+)constitutivemut.（组成型）操纵基因O：Ogene(op