第四章原核基因表達(dá)調(diào)控詳解演示文稿

第四章原核基因表達(dá)調(diào)控詳解演示文稿當(dāng)前1頁，總共131頁。優(yōu)選第四章原核基因表達(dá)調(diào)控當(dāng)前2頁，總共131頁。基因表達(dá)調(diào)控基本概念和特征乳糖操縱子色氨酸操縱子半乳糖操縱子阿拉伯糖操縱元原核基因調(diào)控的其他機(jī)制當(dāng)前3頁，總共131頁。第一節(jié)基因表達(dá)調(diào)控的基本概念和特征1、基因表達(dá)調(diào)控的概念基因轉(zhuǎn)錄及翻譯的過程叫做基因表達(dá),對(duì)這個(gè)過程的調(diào)節(jié)就稱為基因表達(dá)調(diào)控。rRNA、tRNA編碼基因轉(zhuǎn)錄合成RNA的過程也屬于基因表達(dá)當(dāng)前4頁，總共131頁。2、基因表達(dá)的時(shí)間性及空間性（一）時(shí)間特異性

按功能需要某一特定基因表達(dá)嚴(yán)格按特定的時(shí)間順序發(fā)生,如病毒感染。當(dāng)前5頁，總共131頁。（二）空間特異性

指在個(gè)體生長全過程，某種基因產(chǎn)物在個(gè)體不同組織器官表達(dá)存在差異,又稱細(xì)胞或組織特異性。當(dāng)前6頁，總共131頁。

組成性表達(dá)(constitutiveexpression)適應(yīng)性表達(dá)(adaptiveexpression）3、基因表達(dá)的方式當(dāng)前7頁，總共131頁。組成性表達(dá)

(constitutivegeneexpression)基因較少受環(huán)境因素影響，而是在個(gè)體各個(gè)生長階段的大多數(shù)或幾乎全部組織中持續(xù)表達(dá)，或變化很小。如管家基因。當(dāng)前8頁，總共131頁。管家基因(housekeepinggene)某些基因在一個(gè)個(gè)體的幾乎所有細(xì)胞中持續(xù)表達(dá)。Xa21β-actin12當(dāng)前9頁，總共131頁。常用的管家基因中文名稱英文縮寫B(tài)eta－肌動(dòng)蛋白β-actin甘油醛3-磷酸脫氫酶GAPDHTATABox結(jié)合蛋白 TBP微管蛋白α

α-Tubulin當(dāng)前10頁，總共131頁。誘導(dǎo)和阻遏表達(dá)在特定環(huán)境信號(hào)刺激下，有些基因的表達(dá)表現(xiàn)為開放或增強(qiáng)。誘導(dǎo)表達(dá)(inductionexpression)在特定環(huán)境信號(hào)刺激下，有些基因的表達(dá)表現(xiàn)為關(guān)閉或下降。阻遏表達(dá)(repressionexpression)當(dāng)前11頁，總共131頁。4、基因表達(dá)的調(diào)控因子：蛋白質(zhì)(主要)小分子RNA(某些環(huán)節(jié))當(dāng)前12頁，總共131頁。5、基因表達(dá)的調(diào)控水平

基因組轉(zhuǎn)錄

轉(zhuǎn)錄后

翻譯

翻譯后中心法則(centraldogma)當(dāng)前13頁，總共131頁。原核生物基因表達(dá)的特點(diǎn)

1.只有一種RNA聚合酶。RNA聚合酶用來識(shí)別原核細(xì)胞的啟動(dòng)子，催化所有RNA的合成。2.基因表達(dá)以操縱子為基本單位。原核基因一般不含內(nèi)含子，基因是連續(xù)的。原核基因轉(zhuǎn)錄單位多為多順反子。當(dāng)前14頁，總共131頁。

多順反子(polycistron)

原核基因中多個(gè)功能相關(guān)的結(jié)構(gòu)基因串聯(lián)在一起構(gòu)成一個(gè)轉(zhuǎn)錄單位。通常依賴同一調(diào)控序列對(duì)其轉(zhuǎn)錄進(jìn)行調(diào)節(jié)，使這些相關(guān)基因?qū)崿F(xiàn)協(xié)同表達(dá)。操縱子（operon）一個(gè)多順反子轉(zhuǎn)錄單位與其調(diào)控序列即構(gòu)成操縱子。當(dāng)前15頁，總共131頁。

tayz

opStructural

genepromoter啟動(dòng)子promoterterminator終止子terminatoroperator操縱元件operator操縱子結(jié)構(gòu)示意圖當(dāng)前16頁，總共131頁。3.轉(zhuǎn)錄和翻譯偶聯(lián)進(jìn)行：原核生物裸露的環(huán)形DNA，在擬核內(nèi)轉(zhuǎn)錄成mRNA后，直接在胞漿中與核糖體結(jié)合翻譯為蛋白質(zhì)。4.mRNA翻譯起始部位有特殊的堿基序列----SD序列。

當(dāng)前17頁，總共131頁。

5.原核生物基因表達(dá)的調(diào)控主要在轉(zhuǎn)錄水平，即對(duì)RNA合成的調(diào)控。通常有兩種方式：

(1)起始調(diào)控，即啟動(dòng)子調(diào)控；

(2)終止調(diào)控，即衰減子調(diào)控。當(dāng)前18頁，總共131頁。第二節(jié)乳糖操縱子內(nèi)容提要：操縱子學(xué)說的基本概念乳糖操縱子的結(jié)構(gòu)酶的誘導(dǎo)——lac體系受調(diào)控的證據(jù)乳糖操縱子調(diào)控模型影響因子Lac操縱子中的其他問題當(dāng)前19頁，總共131頁。一、基本概念1、操縱子模型的提出1961年，Monod和Jacob提出獲1965年諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)當(dāng)前20頁，總共131頁。當(dāng)前21頁，總共131頁。當(dāng)前22頁，總共131頁。當(dāng)前23頁，總共131頁。當(dāng)前24頁，總共131頁。2、操縱子的定義操縱子：是基因表達(dá)的協(xié)調(diào)單位，由調(diào)節(jié)基因、啟動(dòng)子、操縱基因及其所控制的一組功能上相關(guān)的結(jié)構(gòu)基因所組成。操縱基因受調(diào)節(jié)基因產(chǎn)物的控制。當(dāng)前25頁，總共131頁。根據(jù)操縱子對(duì)調(diào)節(jié)蛋白（阻遏蛋白或激活蛋白）的應(yīng)答，可分為：正轉(zhuǎn)錄調(diào)控和負(fù)轉(zhuǎn)錄調(diào)控

當(dāng)前26頁，總共131頁。調(diào)節(jié)基因操縱基因結(jié)構(gòu)基因阻遏蛋白激活蛋白正轉(zhuǎn)錄調(diào)控負(fù)轉(zhuǎn)錄調(diào)控正轉(zhuǎn)錄調(diào)控如果在沒有調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)存在時(shí)基因是關(guān)閉的，加入這種調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)后基因活性就被開啟，這樣的調(diào)控正轉(zhuǎn)錄調(diào)控。當(dāng)前27頁，總共131頁。調(diào)節(jié)基因操縱基因結(jié)構(gòu)基因阻遏蛋白激活蛋白正轉(zhuǎn)錄調(diào)控負(fù)轉(zhuǎn)錄調(diào)控負(fù)轉(zhuǎn)錄調(diào)控在沒有調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)存在時(shí)基因是表達(dá)的，加入這種調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)后基因表達(dá)活性便被關(guān)閉，這樣的調(diào)控負(fù)轉(zhuǎn)錄調(diào)控。當(dāng)前28頁，總共131頁。可誘導(dǎo)調(diào)節(jié)：指一些基因在特殊的代謝物或化合物的作用下，由原來關(guān)閉的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ鳡顟B(tài)，即在某些物質(zhì)的誘導(dǎo)下使基因活化。例：大腸桿菌的乳糖操縱子

根據(jù)操縱子對(duì)某些能調(diào)節(jié)它們的小分子的應(yīng)答，可分為可誘導(dǎo)調(diào)節(jié)和可阻遏調(diào)節(jié)兩大類：當(dāng)前29頁，總共131頁。調(diào)節(jié)基因操縱基因結(jié)構(gòu)基因阻遏蛋白調(diào)節(jié)基因操縱基因結(jié)構(gòu)基因阻遏蛋白誘導(dǎo)物mRNA酶蛋白酶合成的誘導(dǎo)操縱子模型誘導(dǎo)物如果某種物質(zhì)能夠促使細(xì)菌產(chǎn)生酶來分解它，這種物質(zhì)就是誘導(dǎo)物。當(dāng)前30頁，總共131頁?？勺瓒粽{(diào)節(jié)：基因平時(shí)是開啟的，處在產(chǎn)生蛋白質(zhì)或酶的工作過程中，由于一些特殊代謝物或化合物的積累而將其關(guān)閉，阻遏了基因的表達(dá)。例：色氨酸操縱子

當(dāng)前31頁，總共131頁。酶合成的阻遏操縱子模型調(diào)節(jié)基因操縱基因結(jié)構(gòu)基因mRNA酶蛋白調(diào)節(jié)基因操縱基因結(jié)構(gòu)基因輔阻遏物輻阻遏物如果某種物質(zhì)能夠阻止細(xì)菌產(chǎn)生合成這種物質(zhì)的酶，這種物質(zhì)就是輔阻遏物。（色氨酸）當(dāng)前32頁，總共131頁。二、乳糖操縱子的結(jié)構(gòu)當(dāng)前33頁，總共131頁。Z編碼β-半乳糖苷酶：將乳糖水解成葡萄糖和半乳糖Y編碼β-半乳糖苷透過酶：使外界的β-半乳糖苷（如乳糖）能透過大腸桿菌細(xì)胞壁和原生質(zhì)膜進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)。A編碼β-半乳糖苷乙?；D(zhuǎn)移酶：乙酰輔酶A上的乙?；D(zhuǎn)到β-半乳糖苷上，形成乙酰半乳糖。當(dāng)前34頁，總共131頁。三，酶的誘導(dǎo)——lac體系受調(diào)控的證據(jù)當(dāng)前35頁，總共131頁。安慰誘導(dǎo)物：

如果某種物質(zhì)能夠促使細(xì)菌產(chǎn)生酶而本身又不被分解，這種物質(zhì)被稱為安慰誘導(dǎo)物，如IPTG（異丙基-β–D-硫代半乳糖苷）。當(dāng)前36頁，總共131頁。當(dāng)前37頁，總共131頁。當(dāng)前38頁，總共131頁。四、乳糖操縱子調(diào)控模型主要內(nèi)容：①Z、Y、A基因的產(chǎn)物由同一條多順反子的mRNA分子所編碼

當(dāng)前39頁，總共131頁。當(dāng)前40頁，總共131頁。②這個(gè)mRNA分子的啟動(dòng)子緊接著O區(qū)，而位于I與O之間的啟動(dòng)子區(qū)（P），不能單獨(dú)啟動(dòng)合成β-半乳糖苷酶和透過酶的生理過程。當(dāng)前41頁，總共131頁。當(dāng)前42頁，總共131頁。③操縱基因是DNA上的一小段序列（僅為26bp），是阻遏物的結(jié)合位點(diǎn)。當(dāng)前43頁，總共131頁。RNA聚合酶結(jié)合部位阻遏物結(jié)合部位當(dāng)前44頁，總共131頁。操縱位點(diǎn)的回文序列當(dāng)前45頁，總共131頁。

④當(dāng)阻遏物與操縱基因結(jié)合時(shí)，lacmRNA的轉(zhuǎn)錄起始受到抑制。當(dāng)前46頁，總共131頁。當(dāng)前47頁，總共131頁。⑤誘導(dǎo)物通過與阻遏物結(jié)合，改變它的三維構(gòu)象，使之不能與操縱基因結(jié)合，從而激發(fā)lacmRNA的合成。當(dāng)有誘導(dǎo)物存在時(shí)，操縱基因區(qū)沒有被阻遏物占據(jù)，所以啟動(dòng)子能夠順利起始mRNA的合成。當(dāng)前48頁，總共131頁。當(dāng)前49頁，總共131頁。組成型突變：lacOc

當(dāng)前50頁，總共131頁。組成型突變：

lacI-當(dāng)前51頁，總共131頁。不可誘導(dǎo)突變（超阻遏）：當(dāng)前52頁，總共131頁。五、影響因子1、lac操縱子的本底水平表達(dá)有兩個(gè)矛盾是操縱子理論所不能解釋的：①誘導(dǎo)物需要穿過細(xì)胞膜才能與阻遏物結(jié)合，而轉(zhuǎn)運(yùn)誘導(dǎo)物需要透過酶，后者的合成有需要誘導(dǎo)。當(dāng)前53頁，總共131頁。②真正的誘導(dǎo)物是異構(gòu)乳糖而非乳糖，前者是在β-半乳糖甘酶的催化下由乳糖形成的，因此，需要有β-半乳糖甘酶的預(yù)先存在。解釋：本底水平的組成型合成：非誘導(dǎo)狀態(tài)下有少量的lacmRNA合成。當(dāng)前54頁，總共131頁。2、大腸桿菌對(duì)乳糖的反應(yīng)培養(yǎng)基：甘油

按照lac操縱子本底水平的表達(dá)，每個(gè)細(xì)胞內(nèi)有幾個(gè)分子的β-半乳糖苷酶和β-半乳糖苷透過酶；培養(yǎng)基：加入乳糖少量乳糖透過酶進(jìn)入細(xì)胞β-半乳糖苷酶異構(gòu)乳糖誘導(dǎo)物誘導(dǎo)lacmRNA的生物合成大量乳糖進(jìn)入細(xì)胞多數(shù)被降解為葡萄糖和半乳糖（碳源和能源）異構(gòu)乳糖當(dāng)前55頁，總共131頁。乳糖當(dāng)前56頁，總共131頁。誘導(dǎo)物的加入和去除對(duì)lacmRNA的影響當(dāng)前57頁，總共131頁。3、阻遏物lacI基因產(chǎn)物及功能Lac操縱子阻遏物mRNA是由弱啟動(dòng)子控制下組成型合成的，每個(gè)細(xì)胞中有5-10個(gè)阻遏物分子。當(dāng)I基因由弱啟動(dòng)子突變成強(qiáng)啟動(dòng)子，細(xì)胞內(nèi)就不可能產(chǎn)生足夠的誘導(dǎo)物來克服阻遏狀態(tài)，整個(gè)lac操縱子在這些突變體中就不可誘導(dǎo)。當(dāng)前58頁，總共131頁。4、葡萄糖對(duì)lac操縱子的影響如果將葡萄糖和乳糖同時(shí)加入培養(yǎng)基中，lac操縱子處于阻遏狀態(tài)，不能被誘導(dǎo)；一旦耗盡外源葡萄糖，乳糖就會(huì)誘導(dǎo)lac操縱子表達(dá)分解乳糖所需的三種酶。

當(dāng)前59頁，總共131頁。5、cAMP與受體蛋白

腺苷酸環(huán)化酶將ATP轉(zhuǎn)變?yōu)閏AMP,cAMP與其受體蛋白結(jié)合,形成cAMP—CAP復(fù)合物,當(dāng)前60頁，總共131頁。ZYAOPDNA調(diào)控區(qū)CAP結(jié)合位點(diǎn)啟動(dòng)序列操縱序列結(jié)構(gòu)基因Z：β-半乳糖苷酶Y：透酶A：乙?；D(zhuǎn)移酶cAMP—CAP復(fù)合物當(dāng)前61頁，總共131頁。當(dāng)前62頁，總共131頁。ATP腺甘酸環(huán)化酶cAMP（環(huán)腺甘酸）

大腸桿菌中：無葡萄糖，cAMP濃度高；

有葡萄糖，cAMP濃度低當(dāng)前63頁，總共131頁。++++轉(zhuǎn)錄無葡萄糖，cAMP濃度高時(shí)促進(jìn)轉(zhuǎn)錄有葡萄糖，cAMP濃度低時(shí)不促進(jìn)轉(zhuǎn)錄ZYAOPDNACAPCAPCAPCAPCAPCAPCAP的正調(diào)控當(dāng)前64頁，總共131頁。當(dāng)阻遏蛋白封閉轉(zhuǎn)錄時(shí)，CAP對(duì)該系統(tǒng)不能發(fā)揮作用如無CAP存在，即使沒有阻遏蛋白與操縱序列結(jié)合，操縱子仍無轉(zhuǎn)錄活性。cAMP—CAP復(fù)合物與啟動(dòng)子區(qū)的結(jié)合是轉(zhuǎn)錄起始所必需的。協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)單純?nèi)樘谴嬖跁r(shí)，細(xì)菌利用乳糖作碳源；若有葡萄糖或葡萄糖/乳糖共同存在時(shí)，細(xì)菌首先利用葡萄糖。當(dāng)前65頁，總共131頁。乳糖操縱元的主要結(jié)構(gòu)當(dāng)前66頁，總共131頁。第三節(jié)色氨酸操縱子（trpoperon）內(nèi)容提要：色氨酸操縱子的結(jié)構(gòu)色氨酸操縱子的阻遏系統(tǒng)色氨酸操縱子的弱化機(jī)制當(dāng)前67頁，總共131頁。一、色氨酸操縱子的結(jié)構(gòu)

調(diào)控基因結(jié)構(gòu)基因

催化分枝酸轉(zhuǎn)變?yōu)樯彼岬拿?/p>

當(dāng)前68頁，總共131頁。合成色氨酸的操縱子當(dāng)前69頁，總共131頁。色氨酸操縱子特點(diǎn):(1)trpR和trpABCDE不連鎖；

(2)操縱基因在啟動(dòng)子內(nèi)

(3)有衰減子(attenuator)/弱化子(4)啟動(dòng)子和結(jié)構(gòu)基因不直接相連，二者被前導(dǎo)序列(Leader)所隔開當(dāng)前70頁，總共131頁。二、trp操縱子的阻遏系統(tǒng)低Trp時(shí)：阻遏物不結(jié)合操縱基因;高Trp時(shí)：阻遏物+Trp結(jié)合操縱基因當(dāng)前71頁，總共131頁。

問題？對(duì)trp酶系統(tǒng)來說,本底合成是除阻遏合成的1/70，而實(shí)際情況下是1/700，為什么???當(dāng)前72頁，總共131頁。1、弱化子：在trp操縱子的DNA中，可導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄過早終止的一段核苷酸序列。當(dāng)前73頁，總共131頁。引起終止的mRNA堿基序列，發(fā)現(xiàn)該區(qū)mRNA通過自我配對(duì)可以形成莖-環(huán)結(jié)構(gòu)，有典型的終止子特點(diǎn)。當(dāng)前74頁，總共131頁。2、前導(dǎo)序列：在trpmRNA5’端trpE基因的起始密碼前一個(gè)長162bp的mRNA片段，把此片段叫做前導(dǎo)序列。當(dāng)前75頁，總共131頁。當(dāng)前76頁，總共131頁。3、弱化機(jī)制當(dāng)前77頁，總共131頁。當(dāng)前78頁，總共131頁。當(dāng)前79頁，總共131頁。當(dāng)前80頁，總共131頁。當(dāng)前81頁，總共131頁。當(dāng)前82頁，總共131頁。當(dāng)前83頁，總共131頁。作用機(jī)理：1轉(zhuǎn)錄和翻譯是緊密耦連的2前導(dǎo)序列中存在終止子結(jié)構(gòu)3前導(dǎo)序列中有兩個(gè)色氨酸密碼子衰減子作用的實(shí)質(zhì)是以翻譯手段控制基因的轉(zhuǎn)錄當(dāng)前84頁，總共131頁。二級(jí)控制的生物學(xué)意義？1活性阻遏物和非活性阻遏物的轉(zhuǎn)變較慢,而tRNA荷載與否可能更為靈敏;2氨基酸的主要用途是用來合成蛋白質(zhì),tRNA荷載為標(biāo)準(zhǔn)來控制可能更為恰當(dāng);3活性阻遏物決定基礎(chǔ)水平的控制系統(tǒng),(主旋鈕)衰減子在此基礎(chǔ)上進(jìn)行微細(xì)調(diào)節(jié)(細(xì)旋鈕),避免浪費(fèi),提高效率。當(dāng)前85頁，總共131頁?？偨Y(jié)：色氨酸操縱子:1操作子完全位于啟動(dòng)子的內(nèi)部,活性阻遏物與操作子的結(jié)合,排斥了RNA聚合酶的結(jié)合;2色氨酸作為輔阻遏物激活無活性的無輔基阻遏蛋白(trpR的產(chǎn)物);3存在前導(dǎo)序列和衰減子序列,便于對(duì)色氨酸操縱子進(jìn)行精細(xì)的調(diào)控。當(dāng)前86頁，總共131頁。第四節(jié)半乳糖操縱子(galactoseoperon)半乳糖表異構(gòu)酶(galE)半乳糖轉(zhuǎn)移酶(galT)

半乳糖激酶(galk)當(dāng)前87頁，總共131頁。半乳糖操縱子當(dāng)前88頁，總共131頁。激酶K半乳糖轉(zhuǎn)移酶T差向異構(gòu)酶E半乳糖半乳糖+葡萄糖半乳糖-1-磷酸乳糖UDP-葡萄糖UDP-半乳糖葡萄糖UDP轉(zhuǎn)移酶T細(xì)胞壁1．半乳糖操縱子當(dāng)前89頁，總共131頁。包括3個(gè)結(jié)構(gòu)基因：

異構(gòu)酶(galE)，

半乳糖-磷酸尿嘧啶核苷轉(zhuǎn)移酶(galT)，

半乳糖激酶(galk)。

這3個(gè)酶的作用是使半乳糖變成葡萄糖-1-磷酸。GalR與galE、T、K及操縱區(qū)O等離得很遠(yuǎn)，而galR產(chǎn)物對(duì)galO的作用與lacI-lacO的作用相同。galEgalTgalkgalRPOP當(dāng)前90頁，總共131頁。當(dāng)前91頁，總共131頁。因?yàn)榘肴樘堑睦眯时绕咸烟堑?，人們猜想葡萄糖存在時(shí)半乳糖操縱子不被誘導(dǎo)，但實(shí)際上有葡萄糖存在時(shí)，gal操縱子仍可被誘導(dǎo)。當(dāng)前92頁，總共131頁。半乳糖操縱子的結(jié)構(gòu)當(dāng)前93頁，總共131頁。①它有兩個(gè)啟動(dòng)子，其mRNA可從兩個(gè)不同的起始點(diǎn)開始轉(zhuǎn)錄；②它有兩個(gè)操作基因位點(diǎn)，一個(gè)在P區(qū)上游，另一個(gè)在結(jié)構(gòu)基因galE內(nèi)部。半乳糖操縱子的特點(diǎn)當(dāng)前94頁，總共131頁。當(dāng)前95頁，總共131頁。從S1起始的轉(zhuǎn)錄只有在培養(yǎng)基中無葡萄糖時(shí)，才能順利進(jìn)行，RNA聚合酶與S1的結(jié)合需要半乳糖、CAP和較高濃度的cAMP。從S2起始的轉(zhuǎn)錄則完全依賴于葡萄糖，高水平的cAMP-CAP能抑制由這個(gè)啟動(dòng)子起始的轉(zhuǎn)錄。當(dāng)有cAMP-CAP時(shí)，轉(zhuǎn)錄從S1開始，當(dāng)無cAMP-CAP時(shí)，轉(zhuǎn)錄從S2開始。當(dāng)前96頁，總共131頁。為什么gal操縱子需要兩個(gè)啟動(dòng)子？(重要基因)

半乳糖不僅可以作為唯一碳源供細(xì)胞生長，而且與之相關(guān)的物質(zhì)--尿苷二磷酸半乳糖（UDPgal）是大腸桿菌細(xì)胞壁合成的前體。在沒有外源半乳糖的情況下，UDP-gal是通過半乳糖差向異構(gòu)酶的作用由UDP-葡萄糖合成的，該酶是galE基因的產(chǎn)物。當(dāng)前97頁，總共131頁。阿拉伯糖操縱元第五節(jié)當(dāng)前98頁，總共131頁。

阿拉伯糖操縱子(araoperon)阿拉伯糖(arabinose)是可作為碳源的五碳糖。參與阿拉伯糖代謝酶的基因分布于3個(gè)操縱子中，但由一個(gè)調(diào)節(jié)基因（araC）的產(chǎn)物調(diào)控。當(dāng)前99頁，總共131頁。araBAD是一個(gè)基因簇，araB基因編碼核酮糖激酶，araA編碼L-阿拉伯糖異構(gòu)酶，araD編碼L-核酮糖-5-磷酸-4-差向異構(gòu)酶,共同參與阿拉伯糖的降解。阿拉伯糖L-核酮糖L-核酮糖5-PL-木糖5-PL-核酮糖激酶L-阿拉伯糖異構(gòu)酶L-核酮糖異構(gòu)酶調(diào)控蛋白當(dāng)前100頁，總共131頁。araBAD和araC基因的轉(zhuǎn)錄是分別在兩條鏈上以相反的方向進(jìn)行的，araBAD基因簇從啟動(dòng)子PBAD開始向右進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，而araC基因則是從Pc向左轉(zhuǎn)錄。當(dāng)前101頁，總共131頁。AraC蛋白具有Pr和Pi兩種形式,Pr是起阻遏作用的形式，可與操縱區(qū)位點(diǎn)相結(jié)合，而Pi是起誘導(dǎo)作用的形式(AraC蛋白+阿拉伯糖)，它通過與PBAD啟動(dòng)子結(jié)合進(jìn)行調(diào)節(jié)。AraC蛋白同時(shí)顯示正、負(fù)調(diào)節(jié)因子的功能。當(dāng)前102頁，總共131頁。沒有AraC蛋白時(shí)，由Pc啟動(dòng)子起始araC本底水平的轉(zhuǎn)錄,然后AraC蛋白(Pr)結(jié)合araO1

,轉(zhuǎn)錄馬上被抑制；當(dāng)前103頁，總共131頁。葡萄糖水平較高時(shí)，AraC二聚體(Pr)結(jié)合在araO2和araI使DNA成環(huán)，阻遏araBAD的表達(dá);araC基因本底水平表達(dá).當(dāng)前104頁，總共131頁。有阿拉伯糖但無葡萄糖存在時(shí)，AraC與阿拉伯糖相結(jié)合，變構(gòu)成為激活蛋白(Pi)

，與araI區(qū)相結(jié)合，在CRP-cAMP的共同作用下起始結(jié)構(gòu)基因表達(dá)。此時(shí)也可激活A(yù)raC蛋白的大量表達(dá).當(dāng)AraC蛋白表達(dá)量過大時(shí),結(jié)合于araO1位點(diǎn),阻遏AraC蛋白的表達(dá).當(dāng)前105頁，總共131頁。本底水平的轉(zhuǎn)錄,馬上被抑制本底水平的轉(zhuǎn)錄,馬上被抑制araC,araBAD高效表達(dá),當(dāng)前106頁，總共131頁。

總結(jié)1)阿拉伯糖操縱子有兩個(gè)啟動(dòng)子Pc和PBAD，可以雙向轉(zhuǎn)錄；2)AraC蛋白是雙功能的，單純的C蛋白結(jié)合于araO1，起到阻遏的作用；當(dāng)C蛋白和誘導(dǎo)物Ara結(jié)合成復(fù)合體時(shí)，即誘導(dǎo)型的C蛋白，它結(jié)合于araI區(qū),使RNA聚合酶結(jié)合于PBAD位點(diǎn)，轉(zhuǎn)錄BAD三個(gè)基因和C基因；3)過量的C蛋白結(jié)合araO1時(shí)也反饋性阻遏了其本身的表達(dá)4)C蛋白的兩種狀態(tài)功能不同，結(jié)合的位點(diǎn)也不同。誘導(dǎo)型的C結(jié)合于araI；阻遏型的C可結(jié)合于araO1和araO2；當(dāng)前107頁，總共131頁。第六節(jié)原核基因表達(dá)調(diào)控的其他形式σ亞基的替換RNA聚合酶的代換DNA重排對(duì)轉(zhuǎn)錄起始的調(diào)控核糖體蛋白與rRNA基因的協(xié)調(diào)表達(dá)翻譯釋放因子的自我調(diào)控當(dāng)前108頁，總共131頁。

一、σ亞基的替換枯草桿菌（B.subtilis）中σ因子用于轉(zhuǎn)錄起始的調(diào)節(jié)大部分σ因子轉(zhuǎn)換的例子都發(fā)生在孢子形成（sporulation）中,孢子形成分為三個(gè)階段:（1）DNA復(fù)制；（2）在細(xì)胞的一端基因組被分離；（3）分離的基因組外包上一層外殼。當(dāng)前109頁，總共131頁。當(dāng)前110頁，總共131頁。σ55(分子量55kD)識(shí)別營養(yǎng)階段的啟動(dòng)子σ28負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)錄探測(cè)營養(yǎng)耗盡和起始芽孢形成反應(yīng)的基因σ32,σ37負(fù)責(zé)早期芽孢形成基因σ29負(fù)責(zé)中晚期芽孢形成基因σ55σ28無活性σ32,σ37枯草芽胞桿菌芽胞的形成過程基因啟動(dòng)順序:當(dāng)前111頁，總共131頁。修飾核心酶、替換σ亞基T4噬菌體的時(shí)序調(diào)節(jié)依賴本身攜帶的蛋白對(duì)宿主的核心酶加以修飾,改變其和σ亞基的結(jié)合能力,乘機(jī)將本身編碼的蛋白取代原來的σ亞基,從而改變RNA聚合酶的識(shí)別能力。ADP-核糖轉(zhuǎn)移酶（ADPRT）蛋白Mot取代原來的σ亞基當(dāng)前112頁，總共131頁。ADP-核糖基（ADPR）修飾α亞基,降低與σ亞基的親和力,而與蛋白Mot結(jié)合,啟動(dòng)晚期基因的表達(dá)當(dāng)前113頁，總共131頁。二、RNA聚合酶的代換T7(烈性)噬菌體生活周期約25分鐘,可以分為早期和晚期轉(zhuǎn)錄兩個(gè)基本點(diǎn)階段;T7噬菌體的時(shí)序調(diào)控根據(jù)自身的感染特點(diǎn)采用了RNA聚合酶的代換來進(jìn)行。早期使用大腸桿菌的RNA聚合酶，晚期使用T7基因1所編碼的RNA聚合酶（基因0.7編碼一種蛋白質(zhì)激酶，使寄主的RNA聚合酶磷酸化而失活）．當(dāng)前114頁，總共131頁。當(dāng)前115頁，總共131頁。沙門氏菌的相變（phasevariation）Mu噬菌體的G片斷倒位3,DNA重排對(duì)基因表達(dá)的調(diào)控當(dāng)前116頁，總共131頁。在沙門氏細(xì)菌中，特定基因的表達(dá)與基因組內(nèi)DNA重排有關(guān)。沙門氏菌含有兩個(gè)不同的結(jié)構(gòu)基因H1和H2，它們編碼不同的鞭毛蛋白，有利于逃脫寄主抗體的進(jìn)攻。沙門氏菌的相變當(dāng)前117頁，總共131頁。H1基因表達(dá)則產(chǎn)生Hl型鞭毛蛋白，這時(shí)細(xì)菌就處于I相(Phasel)；若是H2基因表達(dá)就產(chǎn)生H2鞭毛蛋白，細(xì)菌處于Ⅱ相(PhaseⅡ);處于I相的細(xì)菌生長時(shí)，其中少數(shù)細(xì)菌以1／1000的頻率而自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)棰蛳嗉?xì)菌；處于Ⅱ相的細(xì)菌也以同樣的頻率轉(zhuǎn)變?yōu)镮相細(xì)菌，這一過程稱為相變(phasevariation)當(dāng)前118頁，總共131頁。相變的轉(zhuǎn)變受基因上游一段DNA序列控制（倒轉(zhuǎn)重復(fù)序列）14bp的倒轉(zhuǎn)重復(fù)序列(IRL和IRR)之間含有基因hin，它的產(chǎn)物是相變酶，可催化這段995核苷酸對(duì)序列發(fā)生包括hin基因在內(nèi)的倒位;H2基因的起始密碼子開始于IRR右邊的第17核苷酸對(duì)處，還