第五章 基因表达的调控.ppt

第五章基因表达的调控
基因表达调控可在几个不同水平上进行。在高度复杂的生物、细胞及其代谢过程中,基因表达是高度有序的。如在高等生物中,特定的细胞已分化成高度特化的细胞,人类眼睛的细胞只能合成眼色特有的蛋白,其决不可能合成肝细胞中特有的解毒酶,各种特定细胞能阻遏不同类别基因的表达。
基因表达的调控对生物是极端重要的。
:各种不同类型的细胞能阻遏不同类型基因的表达。
。
在进化中,细胞具备了一套机制,它能抑制那些并非必须的酶的基因和激活那些在某一时间内明显必须的酶的基因。达到这一目的的二个条件:
(1)必须具备关闭或打开每种特定基因的方法;(2)对应该激活一种特定基因或一组基因的特定环境具备正确识别的能力。
第一节基本的调控路线
乳糖操纵子的调控
一、原核生物的操纵子学说——乳糖操纵子
□乳糖代谢中的酶和基因
(1)透性酶permease:能使乳糖进入细胞(Y)
(2)β半乳糖苷酶β-galactosidase:水解乳糖为葡萄糖和半乳糖(Z)
(3)转乙酰基酶transacetylase(A)
三种酶的基因转录成一条mRNA,称多顺反子的 mRNA(polycistronic)。
Repressor gene
Promoter
Operator
Β-galactosidase
gene
Permease
gene
Transacetylase
gene
Regulatory
region
Structure gene
I P O lacZ lacY lacA
Lac operon
1961年法国科学家Jacob和Monod发现大肠杆菌在含有乳糖的培养基中会合成大量的β-半乳糖苷酶,使乳糖水解,在没有乳糖的环境中不产生β-半乳糖苷酶。从而提出了乳糖操纵子学说来解释β-半乳糖苷酶基因表达调控的问题
The structural genes of the loc operon are transcribed into a single polycistronic mRNA ,which is traslated simulated simultaneously by several ribosmes into the three enzmes encoded by the operon.
□乳糖操纵子
ponents
of the wild-type
lac operon and
the response in
the absence and
the presence of
lactose,
(Operator,简称O),起到基因开关的作用。
(Promoter,简称P),是RNA聚合酶结合的部位,能起动ZYA基因的表达,POZYA在DNA上几个相邻接的基因共同组成一个功能单位称操纵子(operon)。
(I基因),能编码产生一种阻遏蛋白,该蛋白能识别和结合到操纵基因上,并能阻止RNA聚合酶启动的转录,使乳糖操纵子处于关闭状态,一般情况下,阻遏蛋白总是结合在操纵基因O区。使操纵子关闭。
如何开启操纵子表达?
当环境中存在乳糖及其类似物时(称为诱导物),它们能与阻遏物分子结合,改变阻遏蛋白的构型,使其不能再与操纵基因O区结合。这时,操纵基因便开启,结合到启动子上的RNA聚合酶能顺利启动ZYA基因的表达,合成相应的三种酶。
二、其它基因
I基因:编码阻遏蛋白,能阻断ZYA基因的表达。
O操纵基因operator:是DNA上与阻遏物结合的特异性位置。阻遏物一旦结合到O基因上,就能阻制由RNA聚合酶催化的转录起动。
启动基因promoter
* 操纵子operon:是几个基因协同表达的遗传功能单位。由启动基因,操纵基因和转录成一条mRNA分子的几个相邻接的基因组成的功能单位。POZYA。