第5章分子水平上的基因功能下

5.8 基因表达的调控5.8.1 基因表达调控的多水平性v生物体的每个活细胞都含有相同的一整套基因。v基因表达具有高度的时空专一化：如肌红蛋白基因（肌细胞）v基因表达的调控：生物有机体对其基因表达的时空程序、表达速率等所进行的调节和控制。v本底水平表达：调控处于关闭状态，只翻译极少量的蛋白质5.8.2 原核类基因的表达调控一、操纵子与操纵子模型 操纵子学说 /操纵子模型： F.Jacob J.Mond（1960） E.coli lac operon( 1965诺贝尔医学生理学奖 ) 操纵子：核酸分子上调控基因转录活性的基本单元，由结构基因、操作子（ O） 和启动子（ P） 组成。转录、翻译、合成蛋白 结合调节蛋白 结合 RNA聚合酶 promoter structural genes operator启动基因 操纵基因 结构基因操纵子 (operon)模型调控（节）蛋白 操纵子RNAR P O structural genesDNAProtein 正调控（正调控（ positive regulation) 负调控负调控 (negative regulation)调控蛋白的作用机制注： R： Regulator P： Promoter O： Operator正调控系统中的正调控蛋白又被称为无辅基诱导蛋白（ apoinducer)负调控系统中的负调控蛋白又被称为阻遏蛋白（ repressor)二、正调控与负调控 调节基因 RNA 调节蛋白正调节蛋白 +操作子 结构基因转录、表达 基因失活，结构基因不表达 （正控制 /正调节 ） 负调节蛋白 +操作子 结构基因转录、表达 基因失活，结构基因组成型表达 （负控制 /负调节 ）根据调节蛋白基因突变失活所产生的后果，可分：隐性的组成型表达 负控制系统结构基因处于不可诱导状态 正控制系统根据辅因子（小分子）结合后调控效果，可分： 开启调控系统中结构基因的转录活性 诱导关闭调控系统中结构基因的转录活性 阻遏操纵子调控系统的基本类型v可诱导负控制系统v可诱导正控制系统v可阻遏负控制系统v可阻遏正控制系统 正调控与负调控并非互相排斥的两种机制，而是生物体适应环境的需要，有的系统既有正调控又有负调控；原核生物以负调控为主，真核生物以正调控为主；降解代谢途径中既有正调控又有负调控；合成代谢途径中一般以负调控来控制产物自身的合成。 如：大肠杆菌乳糖代谢的调控需要三种酶参加 : . -半乳糖酶：将乳糖分解成半乳糖和葡萄糖 . 渗透酶：增加糖的渗透，易于摄取乳糖和半乳糖 . 转乙酰酶： -半乳糖转变成乙酰半乳糖 大量乳糖时：大肠杆菌三种酶的数量急剧增加，几分钟即可达到千倍以上，这三种酶能够成比例地增加 . 乳糖消耗完：这三种酶的合成也即同时停止 .5.8.2.1 乳糖操纵子1 调控位点 (1) Operator 操纵基因 (2) CAP(catabolite gene activation protein)or CRP(cAMP受体蛋白 )结合位点 (3) Promotor 2 诱导物为 乳糖 诱导物的加入和去除对 lac mRNA的影响Jacob和 Monod构建了局部二倍体（merodiploid），携带着野生型和组成型的等位基因。野生型等位基因证明是显性的。野生型细胞可以产生某种物质使lac基因关闭。这种物质也可以使组成型基因表达关闭，从而局部二倍体也是诱导型的。这种物质他们命名为 repressor。组成型菌株的 repressor基因有缺陷性突变，即 lacI-。 5.8.2.2 色氨酸操纵子 1.结构2.特点 :(1) trpR(89)和 trpABCDE(25)不连锁；(2) 操纵基因在启动子内(3) 有衰减子 (attenuator)(4) 启动子和结构基因不直接相连，二者被前导顺序 (Leader)所 隔开 trp 操纵子的结构3.调节(1) Trp作为辅阻遏物 (corepressor)(2)阻遏物和 RNA pol 在 P,O重叠区产生竞争性抑制；(3)阻遏物的阻遏能力低，是 LacR的 1/千；(4) trpO调节合成代谢，存在衰减作用。 5.8.3 真核生物基因表达的调控在真核生物中基因表达的调节其特点是（ 1）多层次（ 2）无操纵子和衰减子（ 3）个体发育复杂（ 4）受环境影响较小5.8.3.1 DNA结构与基因的表达调控 DNA分子的核苷酸序列不仅带有编码信息，也带有构象信息。 DNA的结构与功能是紧密相关的，实验证实，某一基因表达与否及表达效率的高低既与DNA的一级结构有关，也与 DNA的高级结构有关。 1、染色质的结构与基因的表达调控在真核生物中， DNA包装成染色质的高度有序核蛋白复合物 (图 7-13)，它的结构在有潜在转录