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关于原核基因表达调控模式第1页，讲稿共90张，创作于星期日主要内容：主要内容：主要内容：主要内容：基因表达调控的基本概念基因表达调控的基本概念原核基因调控机制原核基因调控机制乳糖操纵子乳糖操纵子色氨酸操纵子色氨酸操纵子其他操纵子其他操纵子转录后水平上的调控转录后水平上的调控第2页，讲稿共90张，创作于星期日一一 基因表达调控的基本概念基因表达调控的基本概念一）基因表达的概念gene expressiongene expression：从：从DNADNA到蛋白质的过程（到蛋白质的过程（基因转录及翻译的过程）。对这个过程的调节就称为基因表达调控（gene regulationgene regulation）。rRNArRNA、tRNAtRNA编码基因转录合成编码基因转录合成RNARNA的过程也属于基因表达的过程也属于基因表达第3页，讲稿共90张，创作于星期日二二 原核基因调控机制原核基因调控机制内容提要：原核基因表达调控环节原核基因表达调控环节操纵子学说操纵子学说原核基因调控机制的类型与特点原核基因调控机制的类型与特点转录水平上调控的其他形式转录水平上调控的其他形式 第4页，讲稿共90张，创作于星期日一）原核基因表达调控环节一）原核基因表达调控环节1 1、转录水平上的调控、转录水平上的调控（transcriptionalregulation）2 2、转录后水平上的调控、转录后水平上的调控（post-transcriptionalregulation）mRNA加工成熟水平上的调控加工成熟水平上的调控翻译水平上的调控翻译水平上的调控第5页，讲稿共90张，创作于星期日第6页，讲稿共90张，创作于星期日1 1、根据操纵子对调节蛋白（阻遏蛋白或激活蛋白）、根据操纵子对调节蛋白（阻遏蛋白或激活蛋白）的应的应答，可分为：答，可分为：正转录调控正转录调控 负转录调控负转录调控二）原核基因调控机制的类型与特点二）原核基因调控机制的类型与特点第7页，讲稿共90张，创作于星期日调节基因调节基因操纵基因操纵基因结构基因结构基因激活蛋白激活蛋白正转录调控正转录调控正转录调控正转录调控 如果在没有调节蛋白质存在时基因是关闭的，加入这如果在没有调节蛋白质存在时基因是关闭的，加入这种调节蛋白质后基因活性就被开启，这样的调控正转录种调节蛋白质后基因活性就被开启，这样的调控正转录调控。调控。第8页，讲稿共90张，创作于星期日调节基因调节基因操纵基因操纵基因结构基因结构基因阻遏蛋白阻遏蛋白负转录调控负转录调控负转录调控负转录调控 在没有调节蛋白质存在时基因是表达的，加入这种调节在没有调节蛋白质存在时基因是表达的，加入这种调节蛋白质后基因表达活性便被关闭，这样的调控负转录调控。蛋白质后基因表达活性便被关闭，这样的调控负转录调控。第9页，讲稿共90张，创作于星期日w可诱导调节可诱导调节（P196）：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下使基因活化。例：大肠杆菌的乳糖操纵子大肠杆菌的乳糖操纵子 分解代谢蛋白的基因2、根据操纵子对某些能调节它们的小分子的应答，可分为可诱导调节可诱导调节和可阻遏调节可阻遏调节两大类：第10页，讲稿共90张，创作于星期日调节基因调节基因操纵基因操纵基因结构基因结构基因阻遏蛋白阻遏蛋白调节基因调节基因操纵基因操纵基因结构基因结构基因阻遏蛋白阻遏蛋白诱导物诱导物mRNA酶蛋白酶蛋白酶合成的诱导操纵子模型酶合成的诱导操纵子模型诱导物如果某种物质能够促使细菌产生酶来分解它，这种物质就是诱导物。第11页，讲稿共90张，创作于星期日w可阻遏调节可阻遏调节（P197）：基因平时是开启的，处在产生蛋）：基因平时是开启的，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。的积累而将其关闭，阻遏了基因的表达。例：例：色氨酸操纵子色氨酸操纵子 合成代谢蛋白的基因第12页，讲稿共90张，创作于星期日酶合成的阻遏操纵子模型酶合成的阻遏操纵子模型调节基因调节基因操纵基因操纵基因结构基因结构基因mRNAmRNA酶蛋白酶蛋白调节基因调节基因操纵基因操纵基因结构基因结构基因辅阻遏物辅阻遏物辅阻遏物如果某种物质能够阻止细菌产生合成这种物质的酶，这种物质就是辅阻遏物。第13页，讲稿共90张，创作于星期日3、在在负负负负转转转转录录录录调调调调控控控控系系系系统统统统中中，调调节节基基因因的的产产物物是是阻阻遏遏蛋蛋白白（repressor），起着阻止结构基因转录的作用。），起着阻止结构基因转录的作用。根据其作用特征又可分为根据其作用特征又可分为负控诱导负控诱导和和负控阻遏负控阻遏：w在在负负控控诱诱导导系系统统中中，阻阻遏遏蛋蛋白白与与效效应应物物（诱诱导导物物）结结合合时时，结构基因转录；结构基因转录；w在在负负控控阻阻遏遏系系统统中中，阻阻遏遏蛋蛋白白与与效效应应物物（辅辅阻阻遏遏物物）结合时，结构基因不转录。结合时，结构基因不转录。第14页，讲稿共90张，创作于星期日第15页，讲稿共90张，创作于星期日4 4、在、在正转录调控正转录调控正转录调控正转录调控系统中，调节基因的产物是系统中，调节基因的产物是激活蛋白激活蛋白（activator）。）。根据激活蛋白的作用性质分为根据激活蛋白的作用性质分为正控诱导正控诱导和和正控阻遏正控阻遏w在在正控诱导正控诱导系统中，效应物分子（诱导物）的存在使激活系统中，效应物分子（诱导物）的存在使激活蛋白处于活性状态；蛋白处于活性状态；w在在正控阻遏正控阻遏系统中，效应物分子系统中，效应物分子（辅阻遏物）辅阻遏物）的存在的存在使激活蛋白处于非活性状态使激活蛋白处于非活性状态。第16页，讲稿共90张，创作于星期日第17页，讲稿共90张，创作于星期日三）转录水平上调控的其他形式三）转录水平上调控的其他形式1、因子的更换 在E.coli中,当细胞从基本的转录机制转入各种特定基因表达时，需要不同的因子指导RNA聚合酶与各种启动子结合。第18页，讲稿共90张，创作于星期日大肠杆菌中的各种因子比较因子编码基因主要功能70rpoD参与对数生长期和大多数碳代谢过程基因的调控54rpoN参与多数氮源利用基因的调控38rpoH分裂间期特异基因的表达调控32rpoS热休克基因的表达调控28rpoF鞭毛趋化相关基因的表达调控24rpoE过度热休克基因的表达调控第19页，讲稿共90张，创作于星期日w温度较高,诱导产生各种热休克蛋白 由32参与构成的RNA聚合酶与热休克应答基因启动子结合,诱导产生大量的热休克蛋白,适应环境需要w枯草芽孢杆菌芽孢形成 有序的因子的替换,RNA聚合酶识别不同基因的启动子,使芽孢形成有关的基因有序地表达第20页，讲稿共90张，创作于星期日2、降解物对基因活性的调节3、弱化子对基因活性的影响第21页，讲稿共90张，创作于星期日三三 乳糖操纵子乳糖操纵子(lac operon)(lac operon)(lac operon)(lac operon)负控诱导系统负控诱导系统内容提要：内容提要：乳糖操纵子的结构乳糖操纵子的结构酶的诱导酶的诱导laclac体系受调控的证据体系受调控的证据乳糖操纵子调控模型乳糖操纵子调控模型影响因子影响因子LacLac操纵子中的其他问题操纵子中的其他问题第22页，讲稿共90张，创作于星期日1 1 1 1、操纵子概念、操纵子概念操纵子：操纵子：是基因表达的协调单位，由启动子、操纵基是基因表达的协调单位，由启动子、操纵基因及其所控制的一组功能上相关的结构基因所组成。因及其所控制的一组功能上相关的结构基因所组成。操纵基因受调节基因产物的控制。操纵基因受调节基因产物的控制。1961年，年，Monod和和Jacob提出提出获获1965年诺贝尔生理学和医学奖年诺贝尔生理学和医学奖一）乳糖操纵子的结构一）乳糖操纵子的结构第23页，讲稿共90张，创作于星期日Jacob and Monod第24页，讲稿共90张，创作于星期日w wlacZlacZ：半半乳乳糖糖苷苷酶酶，将将乳乳糖糖分分解解成成半半乳乳糖糖和和葡葡萄糖萄糖w wlacYlacY：半半乳乳糖糖渗渗透透酶酶，使使外外界界的的-半半乳乳糖糖苷苷（如如乳乳糖糖）能透过大肠杆菌细胞壁和原生质膜进入细胞内能透过大肠杆菌细胞壁和原生质膜进入细胞内w wlacAlacAlacAlacA：半乳糖苷转乙酰酶，使乙酰辅酶半乳糖苷转乙酰酶，使乙酰辅酶A A上的乙酰基转到上的乙酰基转到-半乳糖苷上，形成乙酰半乳糖半乳糖苷上，形成乙酰半乳糖w wI I I I：阻遏蛋白阻遏蛋白2 2、乳糖操纵子的结构乳糖操纵子的结构第25页，讲稿共90张，创作于星期日二）酶的诱导二）酶的诱导laclac体系受调控的证据体系受调控的证据第26页，讲稿共90张，创作于星期日w安慰诱导物：如果某种物质能够促使细菌产生酶而本身又不被分解，这种物质被称为安慰诱导物，如IPTG（异丙基-D-硫代半乳糖苷）。第27页，讲稿共90张，创作于星期日第28页，讲稿共90张，创作于星期日三）乳糖操纵子调控模型三）乳糖操纵子调控模型主要内容：主要内容：主要内容：主要内容：Z Z、Y Y、A A基因的产物由同一条多顺反子的基因的产物由同一条多顺反子的mRNAmRNA分子所编码分子所编码 这个这个mRNAmRNA分子的启动区（分子的启动区（P P）位于阻遏基因（）位于阻遏基因（I I）与操纵区（）与操纵区（O O）之间，）之间，不能单独启动合成不能单独启动合成-半乳糖苷酶和透过酶的生理过程。半乳糖苷酶和透过酶的生理过程。操纵基因是操纵基因是DNADNA上的一小段序列（仅为上的一小段序列（仅为26bp26bp），是阻遏物的结合位点。），是阻遏物的结合位点。当阻遏物与操纵基因结合时，当阻遏物与操纵基因结合时，lac mRNAlac mRNA的转录起始受到抑制。的转录起始受到抑制。诱导物通过与阻遏物结合，改变它的三维构象，使之不能与操纵诱导物通过与阻遏物结合，改变它的三维构象，使之不能与操纵基因结合，从而激发基因结合，从而激发lac mRNAlac mRNA的合成。当有诱导物存在时，操纵基因的合成。当有诱导物存在时，操纵基因区没有被阻遏物占据，所以启动子能够顺利起始区没有被阻遏物占据，所以启动子能够顺利起始mRNAmRNA的合成。的合成。第29页，讲稿共90张，创作于星期日第30页，讲稿共90张，创作于星期日第31页，讲稿共90张，创作于星期日四）影响因子四）影响因子1 1、laclac操纵子的本底水平表达操纵子的本底水平表达有两个矛盾是操纵子理论所不能解释的：诱导物需要穿过细胞膜才能与阻遏物结合，而转运诱导物需要透过酶，后者的合成有需要诱导。解释解释解释解释：一些诱导物可以在透过酶不存在时进入细胞？一些透过酶可以在没有诱导物的情况下合成？第32页，讲稿共90张，创作于星期日真正的诱导物是异构乳糖而非乳糖，前者是在真正的诱导物是异构乳糖而非乳糖，前者是在-半半乳糖甘酶的催化下由乳糖形成的，因此，需要有乳糖甘酶的催化下由乳糖形成的，因此，需要有-半半乳糖甘酶的预先存在。乳糖甘酶的预先存在。解释：解释：本底水平的组成型合成：非诱导状态下有少量的本底水平的组成型合成：非诱导状态下有少量的lacmRNA合成。合成。第33页，讲稿共90张，创作于星期日2 2、大肠杆菌对乳糖的反应、大肠杆菌对乳糖的反应培养基：甘油培养基：甘油按照按照lac操纵子本底水平的表达，每个细胞内有几个分子操纵子本底水平的表达，每个细胞内有几个分子的的-半乳糖苷酶和半乳糖苷酶和-半乳糖苷透过酶；半乳糖苷透过酶；培养基：加入乳糖培养基：加入乳糖少量乳糖少量乳糖透过酶透过酶进入细胞进入细胞-半乳糖苷酶半乳糖苷酶异构乳糖异构乳糖诱导物诱导物诱导诱导lacmRNA的生物合成的生物合成大量乳糖进入细胞大量乳糖进入细胞多数被降解为葡萄糖和半乳糖（碳源和能源）多数被降解为葡萄糖和半乳糖（碳源和能源）异构乳糖异构乳糖第34页，讲稿共90张，创作于星期日乳糖第35页，讲稿共90张，创作于星期日诱导物的加入和去除对lac mRNA的影响第36页，讲稿共90张，创作于星期日3 3、阻遏物、阻遏物lac Ilac Ilac Ilac I基因产物及功能基因产物及功能基因产物及功能基因产物及功能 Lac Lac 操纵子阻遏物操纵子阻遏物mRNA是由弱启动子控制下组成型合成是由弱启动子控制下组成型合成的，每个细胞中有的，每个细胞中有5-10个阻遏物分子。个阻遏物分子。当当I基因由弱启动子突变成强启动子，细胞内就不可能基因由弱启动子突变成强启动子，细胞内就不可能产生足够的诱导物来克服阻遏状态，整个产生足够的诱导物来克服阻遏状态，整个lac操纵子在操纵子在这些突变体中就不可诱导。这些突变体中就不可诱导。第37页，讲稿共90张，创作于星期日4 4、葡萄糖对、葡萄糖对、葡萄糖对、葡萄糖对laclac操纵子的影响操纵子的影响在乳糖代谢中，在乳糖代谢中，-半乳糖苷酶把乳糖分解成葡萄糖和半乳糖半乳糖苷酶把乳糖分解成葡萄糖和半乳糖（半乳糖将在（半乳糖将在gal操纵子的作用下再转化为葡萄糖）。如果将操纵子的作用下再转化为葡萄糖）。如果将葡萄糖和乳糖同时加入培养基中葡萄糖和乳糖同时加入培养基中，laclac操纵子处于阻遏状态，操纵子处于阻遏状态，不能被诱导；一旦耗尽外源葡萄糖，乳糖就会诱导不能被诱导；一旦耗尽外源葡萄糖，乳糖就会诱导laclac操纵子操纵子表达分解乳糖所需的三种酶。表达分解乳糖所需的三种酶。代谢物阻遏效应代谢物阻遏效应第38页，讲稿共90张，创作于星期日5 5 5 5、cAMPcAMPcAMPcAMP与代谢物激活蛋白与代谢物激活蛋白（降解物对基因活性的调节）（降解物对基因活性的调节）（降解物对基因活性的调节）（降解物对基因活性的调节）代谢物激活蛋白（代谢物激活蛋白（CAP）/环腺甘酸受体蛋白（环腺甘酸受体蛋白（CRP）第39页，讲稿共90张，创作于星期日ZYAOPDNA调控区调控区CAP结合位点结合位点启动序列启动序列操纵序列操纵序列结构基因结构基因Z：-半乳糖苷酶半乳糖苷酶Y：透酶透酶A：乙酰基转移酶：乙酰基转移酶cAMPCAP复合物第40页，讲稿共90张，创作于星期日第41页，讲稿共90张，创作于星期日ATPATP腺甘酸环化酶腺甘酸环化酶cAMP（环腺甘酸）（环腺甘酸）大肠杆菌中：无葡萄糖，大肠杆菌中：无葡萄糖，cAMP浓度高；浓度高；有葡萄糖，有葡萄糖，cAMP浓度低浓度低第42页，讲稿共90张，创作于星期日+转录转录无葡萄糖，无葡萄糖，cAMP浓度高时浓度高时促进转录促进转录有葡萄糖，有葡萄糖，cAMP浓度低时浓度低时不促进转录不促进转录ZYAOPDNACAPCAPCAPCAPCAPCAPCAPCAP的正调控的正调控第43页，讲稿共90张，创作于星期日当阻遏蛋白封闭转录时，CAP对该系统不能发挥作用如无如无CAP存在，即使没有阻遏蛋白与操纵序列结合，操纵子仍无转存在，即使没有阻遏蛋白与操纵序列结合，操纵子仍无转录活性。录活性。cAMPCAP复合物与启动子区的结合是转录起始所必需复合物与启动子区的结合是转录起始所必需的。的。协调调节协调调节葡葡萄萄糖糖对对lac操操纵纵子子的的阻阻遏遏作作用用称称分分解解代代谢谢阻阻遏遏(catabolicrepression)。单纯乳糖存在时，细菌利用乳糖作碳源；若有单纯乳糖存在时，细菌利用乳糖作碳源；若有葡萄糖或葡萄糖葡萄糖或葡萄糖/乳糖共同存在时，细菌首先利用葡萄乳糖共同存在时，细菌首先利用葡萄糖。糖。第44页，讲稿共90张，创作于星期日第45页，讲稿共90张，创作于星期日The Lac Operon:When Glucose Is Present But Not LactoseRepressorPromoterLacYLacALacZOperatorCAPBindingRNAPol.RepressorRepressorRepressorRepressorRepressormRNAmRNAHeyman,ImconstitutiveComeon,letmethroughNo wayJose!CAPCAP第46页，讲稿共90张，创作于星期日The Lac Operon:When Lactose Is Present But Not GlucoseRepressorPromoterLacYLacALacZOperatorCAPBindingRepressorRepressormRNAHeyman,ImconstitutiveCAPcAMPLacRepressorRepressorXThislactosehasbentmeoutofshapeCAPcAMPCAPcAMPBindtomePolymeraseRNAPol.RNAPol.Yipee!第47页，讲稿共90张，创作于星期日The Lac Operon:When Neither Lactose Nor Glucose Is PresentRepressorPromoterLacYLacALacZOperatorCAPBindingCAPcAMPCAPcAMPCAPcAMPBindtomePolymeraseRNAPol.RepressorRepressormRNAHeyman,ImconstitutiveRepressorSTOPRighttherePolymeraseAlright,Imofftotheraces.Comeon,letmethrough!第48页，讲稿共90张，创作于星期日五）五）LacLac操纵子中的其他问题操纵子中的其他问题1 1 1 1、A A基因及其生理功能基因及其生理功能基因及其生理功能基因及其生理功能半乳糖甘分子（IPTG）-半乳糖甘酶分解产物（体内积累）-半乳糖甘乙酰基转移酶半乳糖甘分子（IPTG）乙酰基第49页，讲稿共90张，创作于星期日2 2 2 2、laclac基因产物数量上的比较基因产物数量上的比较基因产物数量上的比较基因产物数量上的比较 -半乳糖苷酶：透过酶：乙酰基转移酶=1：0.5：0.2翻译水平上受到调节：（1）lac mRNA可能与翻译过程中的核糖体相脱离，从而终止蛋白质链的翻译；（2）在 lac mRNA分子内部，A基因比Z基因更容易受内切酶作用发生降解。第50页，讲稿共90张，创作于星期日3 3、操纵子的融合与基因工程、操纵子的融合与基因工程、操纵子的融合与基因工程、操纵子的融合与基因工程POZYAtsxPOpur结构基因缺失lac operonpur operon第51页，讲稿共90张，创作于星期日四四 色氨酸操纵子色氨酸操纵子（trp operontrp operon）内容提要：内容提要：w色氨酸操纵子的结构色氨酸操纵子的结构w色氨酸操纵子的色氨酸操纵子的阻遏系统w色氨酸操纵子的弱化机制第52页，讲稿共90张，创作于星期日一）色氨酸操纵子的结构一）色氨酸操纵子的结构 调控基因调控基因 结构基因结构基因 催化分枝酸转变为色氨酸的酶催化分枝酸转变为色氨酸的酶trpRtrp第53页，讲稿共90张，创作于星期日第54页，讲稿共90张，创作于星期日w w特点特点特点特点:(1)trpR和trpABCDE不连锁；(2)操纵基因在启动子内(3)有衰减子(attenuator)/弱化子(4)启动子和结构基因不直接相连，二者被 前导序列(Leader)所隔开 第55页，讲稿共90张，创作于星期日TrpTrp高时高时Trp低时低时mRNA OPtrpR调节区调节区 结构基因结构基因 RNARNA聚合酶聚合酶 RNARNA聚合酶聚合酶 二）二）trp trp 操纵子的阻遏系统操纵子的阻遏系统第56页，讲稿共90张，创作于星期日三）三）trp trp 操纵子的弱化机制操纵子的弱化机制衰减子（attenuator）/弱化子前导序列（leader sequence）第57页，讲稿共90张，创作于星期日UUUUUUUU调节区调节区 结构基因结构基因 trpROP前导序列前导序列 衰减子区域衰减子区域 UUUU前导前导mRNA1234衰减子结构衰减子结构第第1010、1111密码子为密码子为trptrp密码子密码子 终止密码子终止密码子14aa14aa前导肽编码区前导肽编码区:包含序列包含序列1 1 形成发夹结构能力强弱：形成发夹结构能力强弱：序列序列1/21/2序列序列2/32/3序列序列3/4 3/4 trp 密码子密码子UUUU第58页，讲稿共90张，创作于星期日UUUU34UUUU334核糖体核糖体 前导肽前导肽 前导前导mRNA1.1.当色氨酸浓度高时当色氨酸浓度高时 转录衰减机制转录衰减机制 125 trp 密码子密码子 衰减子结构衰减子结构就是终止子就是终止子可使转录可使转录前导前导DNAUUUU3 RNARNARNARNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶 终止终止终止终止第59页，讲稿共90张，创作于星期日UUUU342423UUUU核糖体核糖体 前导肽前导肽 前导前导mRNA15 trp 密码子密码子结构基因结构基因前导前导DNA RNARNARNARNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶 2.2.当色氨酸浓度低时当色氨酸浓度低时 Trp合成酶系相关合成酶系相关结构基因被转录结构基因被转录序列序列3 3、4 4不能不能形成衰减子结构形成衰减子结构 第60页，讲稿共90张，创作于星期日前导肽前导肽转录终止结构转录终止结构转录终止结构转录终止结构第61页，讲稿共90张，创作于星期日细菌通过弱化作用弥补阻遏作用的不足，因为阻细菌通过弱化作用弥补阻遏作用的不足，因为阻遏作用只能使遏作用只能使转录不起始转录不起始，对于已经起始的转录，只能，对于已经起始的转录，只能通过弱化作用使之中途停下来。阻遏作用的信号是通过弱化作用使之中途停下来。阻遏作用的信号是细胞细胞内色氨酸的多少内色氨酸的多少；弱化作用的信号则是；弱化作用的信号则是细胞内载有色细胞内载有色氨酸的氨酸的tRNA的多少的多少。它通过前导肽的翻译来控制转录的。它通过前导肽的翻译来控制转录的进行，在细菌细胞内这两种作用相辅相成，体现着生物体进行，在细菌细胞内这两种作用相辅相成，体现着生物体内周密的调控作用。内周密的调控作用。第62页，讲稿共90张，创作于星期日w什么是操纵子（operon)?试说明色氨酸操纵子（Trp operon)在原核基因表达调控中的调控机制和重要作用。2003年武汉大学分子生物学试题第63页，讲稿共90张，创作于星期日第五节 其他操纵子一、半乳糖操纵子(galactose operon)(galactose operon)异构酶异构酶(galE)乳糖乳糖-磷酸尿嘧啶核苷转移酶磷酸尿嘧啶核苷转移酶(galT)半乳糖激酶半乳糖激酶(galk)。第64页，讲稿共90张，创作于星期日gal操纵子的特点：操纵子的特点：它有两个启动子，其它有两个启动子，其mRNA可从两个不同的起始点开始可从两个不同的起始点开始转录；转录；它有两个它有两个O区，一个在区，一个在P区上游，另一个在结构基因区上游，另一个在结构基因galE内部。内部。第65页，讲稿共90张，创作于星期日二、阿拉伯糖操纵子（二、阿拉伯糖操纵子（arabinose operon)arabinose operon)waraB基因、araA基因和araD,形成一个基因簇，简写为araBAD 三个基因的表达受到ara操纵子中araC基因产物AraC蛋白的调控。第66页，讲稿共90张，创作于星期日ara操纵子的调控有两个特点：w第一，araC表达受到AraC的自身调控。w第二，AraC既是ara操纵子的正调节蛋白（需cAMP-CRP的共同参与，起始转录），又是其负调节蛋白。这种双重功能是通过AraC蛋白的两种异构体来实现的（Pi和Pr)。第67页，讲稿共90张，创作于星期日第68页，讲稿共90张，创作于星期日第69页，讲稿共90张，创作于星期日第70页，讲稿共90张，创作于星期日三、阻遏蛋白LexA的降解与细菌中的SOS应答SOS反应的机理：由 RecA 蛋白和 LexA 阻遏物的相互作用引起的。LexA阻遏物：是SOS DNA修复系统所有基因的阻遏物RecA蛋白：是SOS反应的最初的发动因子。在单链DNA和ATP存在时，RecA蛋白被激活，表现出水解酶活性，分解LexA阻遏物。当RecA水解LexA阻遏物后，导致SOS体系（包括recA基因）高效表达，DNA得到修复第71页，讲稿共90张，创作于星期日一、翻译起始的调控 RBS（核糖体结合位点）：mRNA链上起始密码子AUG上游的一段非翻译区。在RBS中有SD序列，长度一般为5个核苷酸，富含嘌呤，该序列与核糖体16S rRNA的3端互补配对，促使核糖体结合到mRNA上，有利于翻译开始。RBS的结合强度取决于SD序列的结构及其与起始密码子AUG之间的距离。SD 410（9）AUG第六节第六节 转录后水平上的调控转录后水平上的调控第72页，讲稿共90张，创作于星期日二、稀有密码子对翻译的影响dnaG(引物酶)RNA引物dnaG、rpoD和rpsU属于大肠杆菌基因组上的同一个操纵子50个拷贝的dnaG蛋白、2800个拷贝的rpoD和40000个拷贝的rpsU第73页，讲稿共90张，创作于星期日几种蛋白质中异亮氨酸密码子使用频率比较蛋白质AUU/%AUC%AUA%结构蛋白37621亚基26740DnaG蛋白363232细胞内对应于稀有密码子的tRNA较少，高频率使用这些密码子的基因翻译过程容易受阻，影响了蛋白质合成的总量。第74页，讲稿共90张，创作于星期日三、重叠基因对翻译的影响三、重叠基因对翻译的影响第75页，讲稿共90张，创作于星期日TrpB 谷氨酸-异亮氨酸-终止 GAA -AUC -UGA-UGG-AA AUG-GAA 甲硫氨酸 谷氨酸trpAtrpE苏氨酸苯丙氨酸终止 ACU -UUC -UGA -UGG -CU AUG AUG GCU 甲硫氨酸-丙氨酸-trpD 翻译终止时核糖体立即处在起始环境中，这种重叠的密码子保证了同一核糖体对两个连续基因进行翻译的机制。第76页，讲稿共90张，创作于星期日四、四、poly(A)对翻译的影响对翻译的影响五、魔斑核苷酸水平对翻译的影响五、魔斑核苷酸水平对翻译的影响了解了解第77页，讲稿共90张，创作于星期日1、关于管家基因叙述错误的是、关于管家基因叙述错误的是(A)在生物个体的几乎各生长阶段持续表达在生物个体的几乎各生长阶段持续表达(B)在生物个体的几乎所有细胞中持续表达在生物个体的几乎所有细胞中持续表达(C)在生物个体全生命过程的几乎所有细胞中表达在生物个体全生命过程的几乎所有细胞中表达(D)在生物个体的某一生长阶段持续表达在生物个体的某一生长阶段持续表达(E)在一个物种的几乎所有个体中持续表达在一个物种的几乎所有个体中持续表达D练习练习第78页，讲稿共90张，创作于星期日2、一个操纵子（元）通常含有、一个操纵子（元）通常含有(A)数个启动序列和一个编码基因数个启动序列和一个编码基因(B)一个启动序列和数个编码基因一个启动序列和数个编码基因(C)一个启动序列和一个编码基因一个启动序列和一个编码基因(D)两个启动序列和数个编码基因两个启动序列和数个编码基因(E)数个启动序列和数个编码基因数个启动序列和数个编码基因B第79页，讲稿共90张，创作于星期日3、下列情况不属于基因表达阶段特异性的是，一个基因在、下列情况不属于基因表达阶段特异性的是，一个基因在(A)分化的骨骼肌细胞表达，在未分化的心肌细胞不表达分化的骨骼肌细胞表达，在未分化的心肌细胞不表达(B)胚胎发育过程不表达，出生后表达胚胎发育过程不表达，出生后表达(C)胚胎发育过程表达，在出生后不表达胚胎发育过程表达，在出生后不表达(D)分化的骨骼肌细胞表达，在未分化的骨骼肌细胞不表达分化的骨骼肌细胞表达，在未分化的骨骼肌细胞不表达(E)分化的骨骼肌细胞不表达，在未分化的骨骼肌细胞表达分化的骨骼肌细胞不表达，在未分化的骨骼肌细胞表达A第80页，讲稿共90张，创作于星期日4 4、乳糖操纵子（元）的直接诱导剂是、乳糖操纵子（元）的直接诱导剂是 (A)(A)葡萄糖葡萄糖 (B)(B)乳糖乳糖 (C)(C)一半乳糖苷酶一半乳糖苷酶 (D)(D)透酶透酶(E)(E)异构乳糖异构乳糖 E第81页，讲稿共90张，创作于星期日5 5、LacLac阻遏蛋白结合乳糖操纵子（元）的阻遏蛋白结合乳糖操纵子（元）的 (A)CAP(A)CAP结合位点结合位点 (B)O(B)O序列序列 (C)P(C)P序列序列 (D)Z(D)Z基因基因 (E)I(E)I基因基因B第82页，讲稿共90张，创作于星期日6 6、cAMPcAMP与与CAPCAP结合、结合、CAPCAP介导正性调节发生在介导正性调节发生在 (A)(A)葡萄糖及葡萄糖及cAMPcAMP浓度极高时浓度极高时 (B)(B)没有葡萄糖及没有葡萄糖及cAMPcAMP较低时较低时 (C)(C)没有葡萄糖及没有葡萄糖及cAMPcAMP较高时较高时 (D)(D)有葡萄糖及有葡萄糖及cAMPcAMP较低时较低时 (E)(E)有葡萄糖及有葡萄糖及CAMPCAMP较高时较高时 C第83页，讲稿共90张，创作于星期日7、Lac阻遏蛋白由阻遏蛋白由(A)Z基因编码基因编码(B)Y基因编码基因编码(C)A基因编码基因编码(D)I基因编码基因编码(E)以上都不是以上都不是D第84页，讲稿共90张，创作于星期日8、色氨酸操纵子（元）调节过程涉及、色氨酸操纵子（元）调节过程涉及(A)转录水平调节转录水平调节(B)转录延长调节转录延长调节(C)转录激活调节转录激活调节(D)翻译水平调节翻译水平调节(E)转录翻译调节转录翻译调节E第85页，讲稿共90张，创作于星期日(A)Lac阻遏蛋白阻遏蛋白(B)RNA聚合酶聚合酶(C)环一磷酸腺苷环一磷酸腺苷(D)CAP-cAMP(E)异构异构乳糖乳糖9、与、与O序列结合序列结合10、与、与P序列结合序列结合11、与与CAP结合结合12、与、与CAP位点结合位点结合ABCD第86页，讲稿共90张，创作于星期日13、乳糖、阿拉伯糖、色氨酸等小分子物质在基因表达调控中作用的共同特点是A与启动子结合B与DNA结合影响模板活性C与RNA聚合酶结合影响其活性D与蛋白质结合影响该蛋白质结合DNA E与操纵基因结合D第87页，讲稿共90张，创作于星期日14、DNA损伤修复的SOS系统A是一种保真性很高的复制过程BLexA蛋白是一系列操纵子的阻遏物CRecA蛋白是一系列操纵子的阻遏物D它只能修复嘧啶二聚体B第88页，讲稿共90张，创作于星期日15、以下关于cAMP对原核基因转录的调控作用的叙述错误的是AcAMP可与分解代谢基因活化蛋白(CAP)结合成复合物BcAMP-CAP复合物结合在启动子前方C葡萄糖充足时，cAMP水平不高D葡萄糖和乳糖并存时，细菌优先利用乳糖E葡萄糖和乳糖并存时，细菌优先利用葡萄糖D第89页，讲稿共90张，创作于星期日感感谢谢大大家家观观看看第90页，讲稿共90张，创作于星期日