文档介绍：8 原核生物基因表达的调控
乳糖操纵元 lactose operon
色氨酸操纵元
基因转录的时序调控
小分子RNA的翻译调节
Discovery of Operon
1961年, F. Jacob & , 此后不断完善。获1965年诺贝尔生理学和医学奖
1940年, Monod发现:细菌在含葡萄糖和乳糖的培养基上生长时,细菌先利用葡萄糖,葡萄糖用完后,才利用乳糖;在糖源转变期,细菌的生长会出现停顿。即产生“二次生长曲线”。
文献:细胞中存在两种酶,即组成酶与诱导酶
1947年,报告:“酶的适应现象及其在细胞分化中的意义”
Francis Jacob
Jacques Monod
乳糖操纵元
1951年,Monod与Jacob合作,发现两对基因:
Z基因:与合成β-半乳糖苷酶有关;
I基因:决定细胞对诱导物的反应。
Szilard:I基因决定阻遏物的合成,当阻遏物存在时,酶无法合成,只有有诱导物存在,才能去掉该阻遏物。
Jacob:结构基因旁有开关基因(操纵基因),阻遏物通过与开关基因的结合,控制结构基因的表达。
乙酰基转移酶
半乳糖苷透性酶
ß-半乳糖苷酶
操作位点
乳糖操纵元结构
调节基因
操纵元是一种完整的具有特定功能的细菌基因表达和调节的单位,包括调节基因,操纵位点,结构基因,组成一个控制单元
结构基因:产生mRNA,合成蛋白质
操纵位点 promotor,operator:启动子结合位点
调节基因:产生调节蛋白(与操纵位点结合)
→结构基因不转录
诱导物存在时,可与阻遏蛋白结合
→结构基因转录
Control element
Structural genes
酶的诱导现象
B-半乳糖苷酶
分解底物的酶只有在底物存在时才出现!
无乳糖时,几个B-gal/cell
加入乳糖时,5000个
再去掉乳糖,lac mRNA下降
乳糖能激发lac mRNA的合成
乳糖的诱导作用是由酶前体转化而来,还是诱导新酶合成?
培养基(35S-aa, 无乳糖)→ →
培养基(无35S -aa, 加入乳糖)
→β-gal(无35S)
调控机理
1 调控区结构
lacI, 1045bp,独立Pi
P, 82bp,-82~+1
O, 35bp,-7~+28
lacZYA
体外结合竞争实验: 阻遏物+RNA pol, off RNA pol+阻遏物, on
2. 阻遏状态
3 诱导状态
诱导物
诱导作用:在可诱导的操纵元中,加入对基因表达有调节作用的小分子后,开启基因的转录活性