微生物转录调控 ppt课件

1、第七章 原核生物基因的表达调控主讲：陈兆贵 生物的遗传信息是以基因的方式贮藏在细胞生物的遗传信息是以基因的方式贮藏在细胞内的内的DNA(或或RNA)分子中的。随着个体的发分子中的。随着个体的发育，育，DNA有序地将遗传信息，经过转录和翻有序地将遗传信息，经过转录和翻译的过程转变成蛋白质，执行各种生理生化译的过程转变成蛋白质，执行各种生理生化功能，完成生命的全过程。从功能，完成生命的全过程。从DNA到蛋白质到蛋白质的过程，叫做基因表达的过程，叫做基因表达(gene expression)，对这个过程的调理就称为基因表达调控对这个过程的调理就称为基因表达调控(gene regulation或或ge

2、ne control)。 基因调控是现阶段分子生物学研讨基因调控是现阶段分子生物学研讨的中心课题。要了解动、植物生长的中心课题。要了解动、植物生长发育的规律、形状构造特征和生物发育的规律、形状构造特征和生物学功能，就必需弄清楚基因表达调学功能，就必需弄清楚基因表达调控的时间和空间概念控的时间和空间概念基因表达调控在两个程度上表达基因表达调控在两个程度上表达(1)转录程度上的调控转录程度上的调控(transcriptional regulation); (2)转录后程度上的调控转录后程度上的调控(post-transcriptional regulation)，包括，包括mRNA加工成熟程度上加

3、工成熟程度上的调控的调控(differential processing of RNA transcript);翻译程度上的调控翻译程度上的调控(differential translation of mRNA)。 对于原核生物，以营养情况对于原核生物，以营养情况(nutritional status)和环境要素和环境要素(environmental factor)为主要的基因表达影响要素。在真核生物尤为主要的基因表达影响要素。在真核生物尤其是高等真核生物中，激素程度其是高等真核生物中，激素程度(hormone level)和发育阶段和发育阶段(developmental stage)是是基因

4、表达调控的最主要手段，而营养和环境基因表达调控的最主要手段，而营养和环境要素的影响力大为下降。要素的影响力大为下降。 在转录程度上对基因表达调控取决于在转录程度上对基因表达调控取决于DNA的的构造、构造、RNA聚合酶的功能、蛋白因子及其他聚合酶的功能、蛋白因子及其他小分子配基的相互作用。小分子配基的相互作用。第一节 大肠杆菌乳糖支配子的正负调控一、支配子与支配子模型 原核生物基因表达调控主要发生在转录程度，转录调控的根本单元是支配子。1、支配子的概念：根据支配子学说，很多功能上相关的构造基因在染色体上串连陈列，由一个共同的控制区来支配这些基因的转录。包含这些构造基因和控制区的整个核苷酸序列就称

5、为支配子operon。 2、支配子构造 由启动子P、支配基因O、调理基因、构造基因所组成。 1、在正转录调控系统中，调理基因的产物是、在正转录调控系统中，调理基因的产物是激活蛋白激活蛋白(activator)，激活蛋白结合与，激活蛋白结合与DNA的启动子及的启动子及RNA聚合酶后，转录才会进展。聚合酶后，转录才会进展。 1在正控诱导系统中，诱导物的存在使激在正控诱导系统中，诱导物的存在使激活蛋白处于活性形状，转录进展。活蛋白处于活性形状，转录进展。 2在正控阻遏系统中，效应物分子的存在在正控阻遏系统中，效应物分子的存在使激活蛋白处于非活性形状，转录不进展。使激活蛋白处于非活性形状，转录不进展。

6、二、正调控与负调控2、在负转录调控系统中，调理基因的物质是、在负转录调控系统中，调理基因的物质是阻遏蛋白阻遏蛋白(repressor)阻止构造基因转录。阻止构造基因转录。其作用部位是支配区。它与支配区结合，转其作用部位是支配区。它与支配区结合，转录受阻。录受阻。1负控诱导系统阻遏蛋白不与诱导物负控诱导系统阻遏蛋白不与诱导物结合时，阻遏蛋白与支配区相结合，构造基结合时，阻遏蛋白与支配区相结合，构造基因不转录，阻遏蛋白结合上诱导物时，阻遏因不转录，阻遏蛋白结合上诱导物时，阻遏蛋白与支配区分别，构造基因转录。蛋白与支配区分别，构造基因转录。2负控阻遏系统阻遏蛋白与效应物结负控阻遏系统阻遏蛋白与效应物

7、结合时，构造基因不转录。合时，构造基因不转录。调控方式1、可诱导负调控2、可诱导正调控3、可阻遏负调控4、可阻遏正调控三、大肠杆菌乳糖支配子的负调控 一大肠杆菌的乳糖利用系统 大肠杆菌的乳糖代谢需求有-半乳糖苷酶-galactosidase的催化 。这种酶能把乳糖水解为半乳糖和葡萄糖 .另外有半乳糖苷透性酶 和巯基半乳糖苷转乙酰酶。三种酶协同作用，使得乳糖得以分解和利用。乳糖支配子的构造和功能二乳糖支配子的调控机制1、没有乳糖时，具有活性的阻遏物和支配基因结合，转录不能进展。2、有乳糖时，乳糖与阻遏物结合，使阻遏物发生构象变化而失活，不能与支配子结合，构造基因正常转录，进而再翻译出蛋白质。原核

8、生物基因表达的调控原核生物基因表达的调控乳糖代谢基因表达调控图解：乳糖代谢基因表达调控图解：(没有乳糖时没有乳糖时) lacZ lacY lacA 调理基因调理基因启动子启动子 支配基因支配基因构造基因构造基因RNA聚合酶聚合酶信使信使RNA转录转录翻译翻译阻抑物与阻抑物与支配基因支配基因结合，结结合，结构基因转构基因转录受阻录受阻阻抑物阻抑物原核生物基因表达的调控原核生物基因表达的调控乳糖代谢基因表达调控图解：乳糖代谢基因表达调控图解：(有乳糖时有乳糖时) lacZ lacY lacA 调理基因调理基因启动子启动子 支配基因支配基因构造基因构造基因RNA聚合酶聚合酶信使信使RNA转录转录翻译

9、翻译阻抑物与乳糖结合后构象发生了改动，阻抑物与乳糖结合后构象发生了改动，因此不能与支配基因结合，使得构造因此不能与支配基因结合，使得构造基因进展转录。基因进展转录。阻抑物阻抑物乳糖乳糖转录转录半乳糖苷酶半乳糖苷酶酶酶酶酶乳糖分解代乳糖分解代谢调控过程谢调控过程是一个自我是一个自我调控过程调控过程 四、大肠杆菌乳糖支配子的正调控1、葡萄糖敏感支配子 有一些控制某一种糖如乳糖、半乳糖、阿拉伯糖和麦芽糖等分解代谢的支配子，当培育基含有葡萄糖时，会阻止这些支配子的功能，称为葡萄糖敏感支配子。 例如：当大肠杆菌生长的培育基中既有葡萄糖又有乳糖的条件，只利用葡萄糖，而不利用乳糖。 换句话说，只需在培育基中有葡萄糖存在，便可抑制了利用其他各种酶的产生，称为分解物阻遏。 2、CAP-cAMP调控 另外一种起调理作用的诱导物为cAMP环化腺苷酸 分析一组实验几种情况： 1当培育基中含用大量葡萄糖时，cAMP程度明显下降。 2当以乳糖为独一碳源时， -半乳糖苷酶的合成添加。3当有乳糖和葡萄糖为碳源时，假设参与cAMP ， -半乳糖苷酶的合成速率大大提高。结论：？ cAMP 浓度能影响到-半乳糖苷酶的合成速率。主要是cAMP能激活CAP分解物基因激活蛋白，起转录因子的作用。 3、lac支配子的正调控机制1 cAMP-CAP复合物与DNA结合，改动DNA构造，促进了RNA聚合酶结合区的解链，从而