第八章-原核生物基因的表达调控-1

第八章原核生物基因的表达调控生物的遗传信息是以基因的形式储藏在细胞内的DNA(或RNA)分子中的。随着个体的发育，DNA有序地将遗传信息，通过转录和翻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DNA到蛋白质的过程，叫做基因表达(geneexpression)，对这个过程的调节就称为基因表达调控(generegulation或genecontrol)。基因调控是现阶段分子生物学研究的中心课题。要了解动、植物生长发育的规律、形态结构特征和生物学功能，就必须弄清楚基因表达调控的时间和空间概念基因表达调控在两个水平上体现(1)转录水平上的调控(transcriptionalregulation);(2)转录后水平上的调控(post-transcriptionalregulation)，包括①mRNA加工成熟水平上的调控(differentialprocessingofRNAtranscript);②翻译水平上的调控(differentialtranslationofmRNA)。对于原核生物，以营养状况(nutritionalstatus)和环境因素(environmentalfactor)为主要的基因表达影响因素。在真核生物尤其是高等真核生物中，激素水平(hormonelevel)和发育阶段(developmentalstage)是基因表达调控的最主要手段，而营养和环境因素的影响力大为下降。在转录水平上对基因表达调控取决于DNA的结构、RNA聚合酶的功能、蛋白因子及其他小分子配基的相互作用。第一节大肠杆菌乳糖操纵子的正负调控一、操纵子与操纵子模型原核生物基因表达调控主要发生在转录水平，转录调控的基本单元是操纵子。1、操纵子的概念：根据操纵子学说，很多功能上相关的结构基因在染色体上串连排列，由一个共同的控制区来操纵这些基因的转录。包含这些结构基因和控制区的整个核苷酸序列就称为操纵子（operon）。2、操纵子结构由启动子（P）、操纵基因（O）、调节基因、结构基因所组成。1、在正转录调控系统中，调节基因的产物是激活蛋白(activator)，激活蛋白结合与DNA的启动子及RNA聚合酶后，转录才会进行。（1）在正控诱导系统中，诱导物的存在使激活蛋白处于活性状态，转录进行。（2）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状态，转录不进行。二、正调控与负调控2、在负转录调控系统中，调节基因的物质是阻遏蛋白(repressor)－－阻止结构基因转录。其作用部位是操纵区。它与操纵区结合，转录受阻。（1）负控诱导系统－－阻遏蛋白不与诱导物结合时，阻遏蛋白与操纵区相结合，结构基因不转录，阻遏蛋白结合上诱导物时，阻遏蛋白与操纵区分离，结构基因转录。（2）负控阻遏系统－－阻遏蛋白与效应物结合时，结构基因不转录。调控模式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、大肠杆菌乳糖操纵子的负调控

（一）大肠杆菌的乳糖利用系统大肠杆菌的乳糖代谢需要有β-半乳糖苷酶（β-galactosidas