第七章 乳糖操纵子知识讲解.ppt

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第七章第七章乳糖操纵子乳糖操纵子12022/10/25基因表达基因表达=基因转录基因转录+翻译翻译基因表达的调控基因表达的调控:

生物体生物体随时调整不同基因的表达状态随时调整不同基因的表达状态,以适应环境以适应环境、维持生长维持生长和和发育发育需要。

需要。

什么是基因表达与什么是基因表达与调控？

控？

7.17.1基因表达调控总论基因表达调控总论22022/10/25面对恶劣环境，面对恶劣环境，适者生存。

适者生存。

32022/10/25基因表达调控的生物学意基因表达调控的生物学意义义适应环境、维持生长和增殖适应环境、维持生长和增殖适应环境、维持生长和增殖适应环境、维持生长和增殖（原核、真核）（原核、真核）（原核、真核）（原核、真核）维持个体发育与分化维持个体发育与分化维持个体发育与分化维持个体发育与分化（真核）（真核）（真核）（真核）了解生物生长发育规律、形态结构特征和生物学功了解生物生长发育规律、形态结构特征和生物学功了解生物生长发育规律、形态结构特征和生物学功了解生物生长发育规律、形态结构特征和生物学功能。

能。

能。

能。

42022/10/25n基基基基因因因因转转转转录录录录及及及及翻翻翻翻译译译译的的的的过过过过程程程程，从从从从DNADNADNADNA到到到到蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质或或或或功功功功能能能能RNARNARNARNA的的的的过过过过程程程程称称称称为为为为基基基基因因因因表表表表达达达达，对对对对这这这这个个个个过过过过程程程程的的的的调调调调节节节节就就就就称为表达调控。

称为表达调控。

称为表达调控。

称为表达调控。

注注意意：

rRNArRNA、tRNAtRNA编编码码基基因因转转录录合合成成RNARNA的的过过程也属于基因表达。

程也属于基因表达。

（11）基因表达调控的概念）基因表达调控的概念52022/10/25l同同一一细细胞胞内内，有有的的基基因因表表达达高高，有有的的表表达达量量低低，甚甚至不表达。

至不表达。

l不同的组织器官，基因表达数目及表达量不同不同的组织器官，基因表达数目及表达量不同。

l同一基因在不同组织器官中表达量也不相同。

同一基因在不同组织器官中表达量也不相同。

l仅仅少少部部分分基基因因在在不不同同细细胞胞类类型型及及生生长长发发育育时时期期表表达达相相同同，这这类类基基因因被被称称为为组组成成性性表表达达基基因因，或或被被称称为为管家基因管家基因。

l与与细细胞胞分分化化，组组织织、器器官官及及生生物物体体适适应应环环境境所所需需而而表表达达的的基基因因，被被称称为为适适应应性性表表达达基基因因，或或被被称称为为奢奢侈基因侈基因。

（2）基因表达模式）基因表达模式62022/10/25l基因水平的调控基因水平的调控l转录水平的调控转录水平的调控l转录产物加工的调控转录产物加工的调控l翻译水平的调控以及翻译后翻译水平的调控以及翻译后的加工等的加工等转录水平调控转录后水平调控（33）基因的表达调控方式）基因的表达调控方式72022/10/25原核生物与真核生物原核生物与真核生物转录及翻及翻译调控的控的总体特征体特征原核生物原核生物-营养和环境营养和环境真核生物真核生物-激素水平和发育阶段激素水平和发育阶段82022/10/25根据调控机制：

根据调控机制：

7.1.17.1.1原核基因表达调控分类原核基因表达调控分类负转录调控控正正转录调控控调节基因编码阻遏蛋白，调节基因编码阻遏蛋白，阻止结构基因转录。

阻止结构基因转录。

调节基因编码激活蛋白，调节基因编码激活蛋白，促进结构基因转录。

促进结构基因转录。

正控正控诱导正控阻遏正控阻遏负控控诱导负控阻遏控阻遏92022/10/25几个重要概念几个重要概念n结构基因与调节基因结构基因与调节基因n阻遏物、操纵基因与操纵子阻遏物、操纵基因与操纵子n正调控与负调控正调控与负调控n诱导与阻遏诱导与阻遏n顺式作用元件与反式作用因子顺式作用元件与反式作用因子启动子启动子启动子启动子操纵序列操纵序列多个结构基因多个结构基因终止子终止子终止子终止子调节基因调节基因调节基因调节基因102022/10/25l结构基因（结构基因（structuralgene）编码各类具有不同结构和功能的蛋白质和编码各类具有不同结构和功能的蛋白质和RNA的基因。

的基因。

1.结构基因与构基因与调节基因基因启动子启动子启动子启动子操纵序列操纵序列多个结构基因多个结构基因终止子终止子终止子终止子调节基因调节基因调节基因调节基因RNAPro112022/10/25l调节基因（调节基因（regulatorgene）编码蛋白质或编码蛋白质或RNA来调节其他基因表达的来调节其他基因表达的基因。

基因。

1.结构基因与构基因与调节基因基因启动子启动子启动子启动子操纵序列操纵序列多个结构基因多个结构基因终止子终止子终止子终止子调节基因调节基因调节基因调节基因122022/10/25n阻阻遏遏物物（repressor）:

阻阻止止基基因因表表达达的的蛋蛋白白质质，可可与与操操纵纵基基因因结结合合来来阻阻止止转转录录或或结结合合RNA来来阻阻止止蛋蛋白白质质的翻译。

的翻译。

n操操纵纵基基因因（operator）:

DNA上上的的一一个个位位点点，阻阻遏遏物物能与之结合抑制相邻启动子起始转录能与之结合抑制相邻启动子起始转录。

n操操纵纵子子（operon）:

细细菌菌基基因因表表达达和和调调控控的的单单位位，包包括括结结构构基基因因和和能能被被调调控控基基因因产产物物识识别别的的DNA控控制制元元件。

件。

2.阻遏物、操纵基因与操纵子阻遏物、操纵基因与操纵子132022/10/25p正调控（正调控（positivecontrol）:

调节基因调节基因编码编码的激活因子通过与启动子元件结合来的激活因子通过与启动子元件结合来促进基促进基因的表达因的表达。

p负调控（负调控（negativecontrol）:

调节基因调节基因编码阻编码阻抑因子与操纵基因结合来抑因子与操纵基因结合来阻止基因的表达阻止基因的表达。

3.正正调控与控与负调控控142022/10/25l诱导诱导（induction）：

通通过过小小分分子子诱诱导导物物参参与与,使使阻阻抑抑物物失失活活或或活活化激活剂化激活剂来实现对基因或操纵子表达的调控来实现对基因或操纵子表达的调控。

l阻遏阻遏（repression）:

通通过过小小分分子子辅辅阻阻遏遏物物参参与与，使使激激活活剂剂失失活活或或活活化化阻阻抑抑物物来来实实现现基基因因或或操操纵纵子子不不表表达达的的调调控。

控。

4.诱导与阻遏与阻遏152022/10/25u顺式作用元件（顺式作用元件（cis-actingelement）:

指指与与结结构构基基因因串串联联的的特特定定DNADNA序序列列，包包括括启启动动子子、增增强强子子、调调控控序序列列和和可可诱诱导导元元件件等等；顺顺式式作作用用元元件件要要与与反式作用因子相互作用而起作用。

反式作用因子相互作用而起作用。

u反式作用因子（反式作用因子（trans-actingfactor）:

指指能能直直接接或或间间接接地地识识别别或或结结合合在在各各类类顺顺式式作作用用元元件件核核心心序序列列上上，参参与与调调控控靶靶基基因因转转录录效效率率的的蛋蛋白白质质（有有时时为为RNA）。

）。

也称转录因子也称转录因子。

5.顺式作用元件与反式作用因子式作用元件与反式作用因子162022/10/25基因表达的调控方式基因表达的调控方式阻遏阻遏负调控负调控:

调控蛋白调控蛋白+DNA序列序列基因的表达基因的表达（相应蛋白质相应蛋白质降低降低）促进促进正调控正调控:

调控蛋白调控蛋白+DNA序列序列基因的表达基因的表达（相应蛋白质相应蛋白质增加增加）阻遏蛋白阻遏蛋白激活蛋白激活蛋白172022/10/25n负转录调控负转录调控负转录调控负转录调控没有调节蛋白质存在时基因是没有调节蛋白质存在时基因是没有调节蛋白质存在时基因是没有调节蛋白质存在时基因是的，加入的，加入的，加入的，加入调节蛋白质后基因表达活性便被调节蛋白质后基因表达活性便被调节蛋白质后基因表达活性便被调节蛋白质后基因表达活性便被，为负转录，为负转录，为负转录，为负转录调控。

调控。

调控。

调控。

n正转录调控正转录调控正转录调控正转录调控没有调节蛋白质存在时基因是（关闭没有调节蛋白质存在时基因是（关闭没有调节蛋白质存在时基因是（关闭没有调节蛋白质存在时基因是（关闭/开启）的，开启）的，开启）的，开启）的，加入这种调节蛋白质后基因活性就被（关闭加入这种调节蛋白质后基因活性就被（关闭加入这种调节蛋白质后基因活性就被（关闭加入这种调节蛋白质后基因活性就被（关闭/开启），开启），开启），开启），为正转录调控。

为正转录调控。

为正转录调控。

为正转录调控。

开启开启关闭关闭182022/10/25n负转录调控分类负转录调控分类:

负控诱导负控诱导负控阻碍负控阻碍阻遏蛋白阻止基因阻遏蛋白阻止基因转录，与效，与效应物物结合后基因表达合后基因表达阻遏蛋白无活性，与效阻遏蛋白无活性，与效应物物结合后合后阻止基因阻止基因转录n正转录调控分类正转录调控分类:

正控诱导正控诱导正控阻碍正控阻碍激活蛋白与效激活蛋白与效应物物结合后激活基因合后激活基因转录激活蛋白与效激活蛋白与效应物物结合后阻遏基因合后阻遏基因转录192022/10/25基因基因表达表达调控调控4种种模型模型负控诱导正控诱导负控阻遏正控阻遏202022/10/257.1.2原核生物表达调控的原核生物表达调控的主要特点主要特点1111、可诱导调节、可诱导调节、可诱导调节、可诱导调节2222、可阻遏调节、可阻遏调节、可阻遏调节、可阻遏调节212022/10/25定义：

指一些基因在特殊的定义：

指一些基因在特殊的定义：

指一些基因在特殊的定义：

指一些基因在特殊的代谢物或化合物的作代谢物或化合物的作代谢物或化合物的作代谢物或化合物的作用下用下用下用下，由原来关闭的状态转变为工作状态由原来关闭的状态转变为工作状态由原来关闭的状态转变为工作状态由原来关闭的状态转变为工作状态，即在，即在，即在，即在某些物质的诱导下某些物质的诱导下某些物质的诱导下某些物质的诱导下使基因活化使基因活化使基因活化使基因活化。

例：

例：

例：

例：

大肠杆菌的乳糖操纵子大肠杆菌的乳糖操纵子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分解代谢蛋白的基因可可诱导调节222022/10/25定义：

基因平时是开启的，处在产生蛋白质或酶定义：

基因平时是开启的，处在产生蛋白质或酶定义：

基因平时是开启的，处在产生蛋白质或酶定义：

基因平时是开启的，处在产生蛋白质或酶的工作过程中，的工作过程中，的工作过程中，的工作过程中，由于一些特殊代谢物或化合物的由于一些特殊代谢物或化合物的由于一些特殊代谢物或化合物的由于一些特殊代谢物或化合物的积累而将其关闭积累而将其关闭积累而将其关闭积累而将其关闭，阻遏了基因的表达阻遏了基因的表达阻遏了基因的表达阻遏了基因的表达。

例：

色氨酸操纵子例：

色氨酸操纵子例：

色氨酸操纵子例：

色氨酸操纵子合成代谢蛋白的基因合成代谢蛋白的基因合成代谢蛋白的基因合成代谢蛋白的基因可阻遏可阻遏调节232022/10/257.1.37.1.3弱化子对基因活性的影响弱化子对基因活性的影响弱化子对基因活性的影响弱化子对基因活性的影响大肠杆菌的色氨酸操纵子和苯丙氨酸大肠杆菌的色氨酸操纵子和苯丙氨酸大肠杆菌的色氨酸操纵子和苯丙氨酸大肠杆菌的色氨酸操纵子和苯丙氨酸操纵子具有这种调节方式。

操纵子具有这种调节方式。

操纵子具有这种调节方式。

操纵子具有这种调节方式。

242022/10/25在在在在含含含含葡葡葡葡萄萄萄萄糖糖糖糖和和和和乳乳乳乳糖糖糖糖的的的的培培培培养养养养基基基基上上上上，在在在在葡葡葡葡萄萄萄萄糖糖糖糖没没没没有有有有被被被被利利利利用用用用完完完完之之之之前前前前，乳乳乳乳糖糖糖糖操操操操纵纵纵纵子子子子就就就就一一一一直直直直被被被被阻阻阻阻遏遏遏遏，乳乳乳乳糖糖糖糖不不不