最新第13章基因表达调节ppt课件.ppt

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1、第13章基因表达调节第一节基因与基因组1.概念基因组（genome）是细胞或生物体的全套遗传物质。原核生物的基因组是指单个染色体上所含的全部基因，真核生物的基因组是指维持配子或配子体正常功能的最基本的一套染色体及其所携带的全部基因，不同种生物及同种生物的不同个体之间基因组的大小或基因数目不是固定不变的。基因是基因组中的一个功能性遗传单位，它的本质是DNA，是DNA链上能决定一种蛋白质或一种RNA或一种功能性的片段。22.基因的分类基因按其产物的功能可分为：结构基因、调控基因和RNA基因结构基因：可被转录形成mRNA，并进而翻译成多肽，构

2、成各种结构蛋白质，催化各种生化反应的酶和激素等；调控基因：指某些可调节控制结构基因表达的基因RNA基因：是一些只转录不翻译的基因，包括核糖体RNA基因，专门转录rRNA；以及tRNA基因，专门转录tRNA。37(2)正调控和负调控在没有调节蛋白质与目标序列结合时，基因表达；当调节蛋白质与目标序列结合时，基因表达被关闭，这种控制系统叫做负调控。负调控中的调节蛋白质称为阻抑蛋白（repressor）。在没有调节蛋白质与目标序列结合时，基因是关闭的；当调节蛋白质后与目标序列结合时，基因就被开启，这种控制系统叫做正调控。正调控中的调节蛋白质称为

3、激活蛋白（activator）。8(3)大肠杆菌的乳糖操纵子1)模型的提出没有乳糖时，与其分解代谢有关的β-半乳糖苷酶只有0.5-5个分子/细胞；有乳糖时，在2-3分钟内开始出现β-半乳糖苷酶，很快达到5000个分子/细胞。如撤除底物，合成迅速停止，就象当初加入底物时迅速合成一样。酶的诱导现象是一种有效、经济的调控。Monod和Jacob提出乳糖操纵子模型成功地解释了β-半乳糖苷酶诱导合成的机理，于1965年获得Nobel奖。92)乳糖操纵子的结构主要有结构基因区和上游的调控区。调控区Promoter（P）启动子Operator（O）操

4、纵基因结构区lacZ-------β-半乳糖苷酶lacY-------透性酶lacA-------转乙酰酶103)乳糖操纵子的负调控和正调控负调控系统中主要的作用因子是阻抑蛋白，诱导物乳糖的结合可使之失活。阻抑蛋白由四个相同亚基组成为4聚体，每个亚基含360个氨基酸。可与Lac操纵基因结合，然而与诱导物结合后，使其与操纵基因的亲和力大大降低。正调控系统中主要的作用因子是cAMP-CAP，葡萄糖通过降低细胞内的cAMP的含量来抑制它的作用。CAP（Catabolitegeneactivatorprotein）分解代谢物基因激活蛋白，又称c

5、AMP受体蛋白（CRP）。是一个二聚体，与cAMP结合后，其构象改变，极大增加了与DNA位点的亲和力。11乳糖操纵子的负调控机制12乳糖操纵子的正调控在葡萄糖存在时，E.coli优先利用葡萄糖；此时即使培养基中含有乳糖，乳糖操纵子蛋白仍然含量很低。这一选择是通过阻止乳糖操纵子表达来完成的。这种效应称为降解物抑制（cataboliterepression）。13乳糖操纵子的正调控机制14cAMPAMP磷酸二酯酶腺苷酸环化酶ATP葡萄糖XcAMP葡萄糖对其它糖的代谢抑制，是通过对cAMP的抑制完成的。抑制激活15cAMP的受体：CAP（Ca

6、tabolitegeneactivatorprotein）或（cAMPreceptorprotein,CRP）是一些启动子起始转录必需的正调控因子。CAP只有与cAMP结合后才能与其结合区域结合。16(4)大肠杆菌的色氨酸操纵子被最终合成产物所阻遏，是一个典型的可阻遏操纵子。1)结构结构基因：trpE，trpD，trpC，trpB，trpA，分别编码色氨酸合成过程中的五个酶。调控区:启动子、操纵基因、前导肽和弱化子(衰减子)。与trpO结合的阻抑蛋白由相距甚远的trpR编码。17trpR2)色氨酸操纵子负调控基本模式与结构基因远离的tr

7、pR表达，合成阻遏蛋白；在无色氨酸时，阻遏蛋白无活性；当存在色氨酸时，阻遏蛋白与色氨酸（辅阻遏物）结合，阻遏活性被激活，与操作子结合，阻断trp操纵子基因表达。18193)衰减子对基因表达的调节除阻遏蛋白对色氨酸操纵子调控外，在存在其它调控机制。阻遏发生时，转录的起始频率下降到1/70，但trp酶系统活性却下降到1/700。衰减（attenuation）：参与控制一些细菌操纵子表达的转录终止的调节。衰减子/弱化子（attenuator）：衰减发生的终止子序列。20trpmRNA前导序列结构21低浓度色氨酸高浓度色氨酸22衰减子的生物学意

8、义1）tRNA载荷可能比阻遏物活性转变更灵敏；2）氨基酸的主要用途是合成蛋白质，因此以tRNA载荷为标准进行控制可能更恰当；3）衰减子仍然要合成一段肽链，因此当氨基酸浓度比较高时，直接使用阻遏蛋白阻断转录更