原核基因表达调控课件.ppt

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1、第七章原核基因表达调控原核基因表达调控总论操纵子调控转录水平上的其他调控转录后的调控第一节原核基因表达调控总论遗传信息有序地传递到蛋白质或功能RNA分子的过程称为基因表达。对该过程的调节就称为基因表达调控。基因表达调控主要表现在转录水平上和转录后水平上的调控。原核生物中，营养状况和环境因素对基因的表达有重要影响。如某些代谢物（降解物）的出现、应急条件下细菌鸟苷四磷酸和鸟苷五磷酸的产生等均会导致基因表达受到调节。一、原核基因表达调控分类在正转录调控系统中，调节基因的产物是激活蛋白(activator)

2、。根据其作用特征又可分为正控诱导系统和正控阻遏系统。在负转录调控系统中，调节基因的产物是阻遏蛋白(repressor)。也可分为负控诱导系统和负控阻遏系统二大类。阻遏蛋白激活蛋白转录激活负控诱导正控诱导转录抑制负控阻遏正控阻遏二、原核基因表达调控主要特点这种表达的调节主要是通过体内DNA区段与相应蛋白及其他因子相互作用来实现的原核生物通过特殊代谢物调节的基因活性主要分为可诱导和可阻遏两大类:1.可诱导调节。是指一些基因在特殊的代谢物或化合物的作用下，由原来关闭的状态转变为工作状态，即在某些物质的诱导

3、下使基因活化。这类基因中最突出的例子是大肠杆菌的乳糖操纵子（分解代谢相关基因）。2.可阻遏调节。这类基因平时都是开启的，处在产生蛋白质或酶的工作过程中，由于一些特殊代谢物或化合物的积累而将其关闭，阻遏了基因的表达。比如大肠杆菌中的色氨酸操纵子（合成代谢相关基因）。三、与基因表达调控相关的名词1.看家基因（Housekeepinggenes）:呈组成型表达,使细胞复制和生长所必需的基本过程能够正常进行。2.诱导性基因（Induciblegenes）:在诱导因子或细胞因子的诱导下才活化表达的基因。3.顺

4、式作用元件和反式作用因子Cis-actingelement：是指具有调节功能的特定DNA序列或影响自身基因表达活性的DNA序列，在基因的同一条DNA分子上；如启动子。Trans-actingfactor（转录因子TF）：由调节基因编码，调节基因是一种特殊的结构基因，其编码产物（RNA或蛋白质）可以扩散，控制其他基因的表达。基因表达的调节控制基本上是反式作用因子与顺式作用元件的相互作用。反式作用因子只识别DNA上非常短的一段序列（顺式元件）。Cis-elementTrans-actingfactorR

5、egulatorRNApolymarase反式作用因子（转录因子）含有两种不同的结构域：a、DNA结合结构域（domaim）（1）、螺旋-反转-螺旋（Helix-turn-helix）（2）、锌指（Znicfinger）（3）、Basicdomains(Helix-loop-helix,andleucinezipper).基域通常以二聚体形式结合于DNA上.b、转录激活结构域（功能域）（1）、酸性激活域（2）、谷酰胺丰富域（3）、脯氨酸丰富域阻遏域（repressordomain）：专一性的直接阻遏

6、的结构域三种DNA结合结构域模式：Zinc-finger蛋白结构特征Zinc-finger蛋白结构特征HLH结构特征HLH的结构特征Leucine-zipper的结构特征Lwucine-zipper结构特征转录激活结构域主要有如下三个特征：（1）、酸性激活域（2）、谷酰胺丰富域（3）、脯氨酸丰富域阻遏域（repressordomain）是专一性的直接阻遏的结构域，也是一种功能结构域。4.操纵子（Operon）:是原核生物基因表达和调控的基本单元，一个典型的操纵子包括:1.结构基因：是指参与特异性生物

7、合成途径酶的基因，这些基因共同被调控。2.控制元件：如操纵基因3.调节基因：其产物识别控制元件可以是另一个操纵子所编码的基因原核生物的基因往往成套的诱导表达一、TheLacOperon（乳糖操纵子）二、TheTrpOperon（色氨酸操纵子）三、其他操纵子调节第二节操纵子调控一、乳糖操纵子(ThelactoseOperon，Lac)乳糖作为碳源起作用所需要的酶只有在乳糖作为唯一碳源时才能合成。E.coli能够利用乳糖作为碳源.iOperonRegulatoryGenepozyaDNAm-RNAβ-G

8、alactosidasePermeaseTransacetylaseProtein一个乳糖操纵子由三个结构基因组成lacZControlelements编码β-半乳糖苷酶,用于裂解乳糖产生半乳糖和葡萄糖-5+21repressorlacY编码半乳糖苷透过酶用于乳糖透过细胞壁lacA编码硫代半乳糖苷转乙酰酶，用于乳糖代谢lac操纵子Lacrepressor阻遏物转录阻滞诱导剂活化Plac转录CRP+cAMP(glucoserepressed)高水平转录(Lactose)