第八章-原核生物基因的表達調控-1

第八章原核生物基因的表達調控生物的遺傳信息是以基因的形式儲藏在細胞內的DNA(或RNA)分子中的。隨著個體的發(fā)育，DNA有序地將遺傳信息，通過轉錄和翻譯的過程轉變成蛋白質，執(zhí)行各種生理生化功能，完成生命的全過程。從DNA到蛋白質的過程，叫做基因表達(geneexpression)，對這個過程的調節(jié)就稱為基因表達調控(generegulation或genecontrol)?；蛘{控是現(xiàn)階段分子生物學研究的中心課題。要了解動、植物生長發(fā)育的規(guī)律、形態(tài)結構特征和生物學功能，就必須弄清楚基因表達調控的時間和空間概念基因表達調控在兩個水平上體現(xiàn)(1)轉錄水平上的調控(transcriptionalregulation);(2)轉錄后水平上的調控(post-transcriptionalregulation)，包括①mRNA加工成熟水平上的調控(differentialprocessingofRNAtranscript);②翻譯水平上的調控(differentialtranslationofmRNA)。對于原核生物，以營養(yǎng)狀況(nutritionalstatus)和環(huán)境因素(environmentalfactor)為主要的基因表達影響因素。在真核生物尤其是高等真核生物中，激素水平(hormonelevel)和發(fā)育階段(developmentalstage)是基因表達調控的最主要手段，而營養(yǎng)和環(huán)境因素的影響力大為下降。在轉錄水平上對基因表達調控取決于DNA的結構、RNA聚合酶的功能、蛋白因子及其他小分子配基的相互作用。第一節(jié)大腸桿菌乳糖操縱子的正負調控一、操縱子與操縱子模型原核生物基因表達調控主要發(fā)生在轉錄水平，轉錄調控的基本單元是操縱子。1、操縱子的概念：根據(jù)操縱子學說，很多功能上相關的結構基因在染色體上串連排列，由一個共同的控制區(qū)來操縱這些基因的轉錄。包含這些結構基因和控制區(qū)的整個核苷酸序列就稱為操縱子（operon）。2、操縱子結構由啟動子（P）、操縱基因（O）、調節(jié)基因、結構基因所組成。1、在正轉錄調控系統(tǒng)中，調節(jié)基因的產物是激活蛋白(activator)，激活蛋白結合與DNA的啟動子及RNA聚合酶后，轉錄才會進行。（1）在正控誘導系統(tǒng)中，誘導物的存在使激活蛋白處于活性狀態(tài)，轉錄進行。（2）在正控阻遏系統(tǒng)中，效應物分子的存在使激活蛋白處于非活性狀態(tài)，轉錄不進行。二、正調控與負調控2、在負轉錄調控系統(tǒng)中，調節(jié)基因的物質是阻遏蛋白(repressor)－－阻止結構基因轉錄。其作用部位是操縱區(qū)。它與操縱區(qū)結合，轉錄受阻。（1）負控誘導系統(tǒng)－－阻遏蛋白不與誘導物結合時，阻遏蛋白與操縱區(qū)相結合，結構基因不轉錄，阻遏蛋白結合上誘導物時，阻遏蛋白與操縱區(qū)分離，結構基因轉錄。（2）負控阻遏系統(tǒng)－－阻遏蛋白與效應物結合時，結構基因不轉錄。調控模式1、可誘導負調控2、可誘導正調控3、可阻遏負調控4、可阻遏正調控三、大腸桿菌乳糖操縱子的負調控

（一）大腸桿菌的乳糖利用系統(tǒng)大腸桿菌的乳糖代謝需要有β-半乳糖苷酶（β-galactosidas