PowerPoint-演示文稿汇总课件.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《PowerPoint-演示文稿汇总课件.ppt》由用户(晟晟文业)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- PowerPoint 演示 文稿 汇总 课件
- 资源描述:
-
1、 第十章(第十章(1 1)原核生物基因表达调控)原核生物基因表达调控 一、基本概念一、基本概念 二、复制水平的调控二、复制水平的调控 三、转录水平的调控三、转录水平的调控 四、翻译水平的调控四、翻译水平的调控 生命科学学院生命科学学院 卢龙斗卢龙斗 一、基本概念一、基本概念 1、调节基因、操纵基因、调节基因、操纵基因 可以产生调节蛋白或阻遏物,对转录起调可以产生调节蛋白或阻遏物,对转录起调 节作用的基因节作用的基因 可与调节基因的产物结合,对转录起开关可与调节基因的产物结合,对转录起开关 作用的基因作用的基因 2、结构基因、启动基因、结构基因、启动基因 在操纵基因下游、可以表达形成功能蛋白在操
2、纵基因下游、可以表达形成功能蛋白 质的基因质的基因 在操纵基因上游、可以让在操纵基因上游、可以让RNA聚合酶结合聚合酶结合 使转录启动的基因使转录启动的基因 3、基因表达、基因调控、基因表达、基因调控 基因通过转录、翻译等一系列步骤形成 有活性蛋白质的过程 基因活动过程中的有序状态以及对环境 变化作出的一整套控制机制 4、组成型基因、组成型基因、可调节基因、可调节基因 可以不受外界环境影响连续不断的表达 的基因。(组成型基因来源:野生型基因 本身就是、野生型基因突变而成、其他基 因突变导致)易受外界环境影响、不能连续地表达的基因易受外界环境影响、不能连续地表达的基因 (来源:基因本身、由组成型
3、基因突变成)来源:基因本身、由组成型基因突变成)5、组成酶、诱导酶、组成酶、诱导酶 不论诱导与否都能够产生的酶。是组成型不论诱导与否都能够产生的酶。是组成型 基因的产物基因的产物 经过诱导才能产生的酶。是可调节基因的经过诱导才能产生的酶。是可调节基因的 产物产物 6、阻遏型、超阻遏型、阻遏型、超阻遏型 培养基中没有诱导物时阻遏蛋白与操纵基培养基中没有诱导物时阻遏蛋白与操纵基 因结合阻止转录,当存在诱导物时阻遏蛋因结合阻止转录,当存在诱导物时阻遏蛋 白与操纵基因脱离使转录启动的现象白与操纵基因脱离使转录启动的现象 在培养基中不管有没有诱导物,阻遏蛋白在培养基中不管有没有诱导物,阻遏蛋白 都与操纵
4、基因结合,阻止转录的现象都与操纵基因结合,阻止转录的现象 7 7、正控制、负控制、正控制、负控制 调节基因的产物起促进结构基因转录作用的调节基因的产物起促进结构基因转录作用的 控制(有调节蛋白操纵子开放、无时关闭)控制(有调节蛋白操纵子开放、无时关闭)调节基因的产物起抑制阻遏结构基因转录作调节基因的产物起抑制阻遏结构基因转录作 用的控制用的控制(有调节蛋白操纵子关闭、无时开(有调节蛋白操纵子关闭、无时开 放)放)8、阻遏蛋白、辅阻遏物、阻遏蛋白、辅阻遏物 结合在操纵基因上阻止转录启动的一类蛋白结合在操纵基因上阻止转录启动的一类蛋白 质质 能与阻遏蛋白结合激活阻遏蛋白的一种小分能与阻遏蛋白结合激
5、活阻遏蛋白的一种小分 子物质(小分子物质如:代谢的终产物)子物质(小分子物质如:代谢的终产物)9 9、诱导物、安慰诱导物、诱导物、安慰诱导物(无偿诱导物)(无偿诱导物)能使细胞产生大量诱导酶的小分子物质能使细胞产生大量诱导酶的小分子物质 (外界的糖类、氨基酸、核苷等,能被诱导(外界的糖类、氨基酸、核苷等,能被诱导 酶分解)酶分解)一类有强的诱导操纵子开放的效应,但不一类有强的诱导操纵子开放的效应,但不被被 诱导的酶所分解的的物质诱导的酶所分解的的物质 1010、可阻遏操纵子、可诱导操纵子、可阻遏操纵子、可诱导操纵子 指可以被培养基中的效应分子阻止转录启指可以被培养基中的效应分子阻止转录启动动
6、的操纵子(负责合成代谢的酶类的操纵子)的操纵子(负责合成代谢的酶类的操纵子)指可以被培养基中的效应分子启动转录的指可以被培养基中的效应分子启动转录的 操纵子(负责分解代谢的酶类的操纵子)操纵子(负责分解代谢的酶类的操纵子)1111、操纵子、操纵基因、操纵子、操纵基因 由结构基因、操纵基因和启动基因组成的 功能单位。DNA分子内由一定的核苷酸序列组成的一 个或几个基因表达的协同单位,包括几个 结构基因和基因表达的共同调控序列 位于结构基因前端、与阻遏蛋白一起操纵 所控制的结构基因转录的基因12、顺式作用、顺式作用 顺式作用因子(顺式元件)顺式作用因子(顺式元件)只能对其位于同一条染色体上或同一个
7、只能对其位于同一条染色体上或同一个DNA 分子上的效应基因发生作用。(增强子、启分子上的效应基因发生作用。(增强子、启 动子、操纵基因等仅作用于与自己在同一个动子、操纵基因等仅作用于与自己在同一个 DNA分子上的结构基因)分子上的结构基因)指受其调控的效应基因位于同一条染色体或同指受其调控的效应基因位于同一条染色体或同 一个一个DNA分子上的转录调控区的遗传元件。分子上的转录调控区的遗传元件。(增强子、启动子、操纵基因等)(增强子、启动子、操纵基因等)1313、反式作用、反式作用 反式作用因子(反式元件)反式作用因子(反式元件)位于独立的另一条染色体上或位于独立的另一条染色体上或DNADNA分
8、子上的分子上的 遗传单元(阻遏基因、转录因子等)通过遗传单元(阻遏基因、转录因子等)通过 产生一种能够间隔距离发生作用的扩散性产生一种能够间隔距离发生作用的扩散性 物质(蛋白质、物质(蛋白质、RNARNA分子等)来干扰调控位分子等)来干扰调控位 于另一条染色体上或于另一条染色体上或DNADNA分子上的其它基因分子上的其它基因 的活动。的活动。能够同特定的顺式元件结合,进而调节效能够同特定的顺式元件结合,进而调节效 应基因转录反应的特异性蛋白质分子。(激应基因转录反应的特异性蛋白质分子。(激 活蛋白、阻遏蛋白等)活蛋白、阻遏蛋白等)二、二、DNADNA水平的调控水平的调控 1 1、鼠伤寒沙门氏菌
9、鞭毛基因的相变、鼠伤寒沙门氏菌鞭毛基因的相变 相转变:在分裂过程中细菌鞭毛抗原结相转变:在分裂过程中细菌鞭毛抗原结 构的经常性(构的经常性(1/10001/1000)反复变异)反复变异 相控制:鞭毛蛋白由非等位的相控制:鞭毛蛋白由非等位的H H1 1、H H2 2 基因基因 控制,控制,H H1 1 基因表达时细菌处于基因表达时细菌处于 相,相,H H2 2 基因表达细菌处基因表达细菌处 于于相相 意意 义:在于逃脱寄主抗体的进攻义:在于逃脱寄主抗体的进攻 机机 制:制:DNADNA重排(重排(DNA rearrangementDNA rearrangement)是通过某一是通过某一DNADN
10、A片段的排列方向片段的排列方向 和位置发生改变来调控基因的转和位置发生改变来调控基因的转 录的开启和关闭,录的开启和关闭,1 1)功能单位的结构)功能单位的结构IRL Hin P IRR I H2 rh1 H1IRL、IRR:左右倒转重复序列,14bpHin:995bp,正常时此基因与rh1基因同时表达,rh1 产物可以阻遏下游H1基因表达,使细菌处于相 有特殊情况时,Hin基因会表达产生Hin蛋白,此 蛋白可使950bp的序列倒转,使启动子远离H2、rh1基因,而无法转录,使H1基因的抑制被解除,H1基因表达,使细菌处于相 P:是Hin基因的组成部分,同时又是H2基因的 启动子 I:间隔雪列
11、,16bp 995bp H2 rh1Hin基因基因H2基因的启动子基因的启动子Hin基因的产物催基因的产物催化化995bp序列倒位序列倒位995bp H2 rh1H2基因的启动子基因的启动子 倒位使启动子远离倒位使启动子远离H2H2基因,不能启动转录,细菌处于基因,不能启动转录,细菌处于1 1相相2 2)基因活动的调控)基因活动的调控H2 rh1 H1H2型鞭型鞭毛蛋白毛蛋白转录转录翻译翻译2 2)基因活动的调控)基因活动的调控 2、Mu-1 phage的寄主范围改变 S U gin mon S U gin mon 3000bp4000bp倒位倒位G(+)G(+)方向时形方向时形成成S,US,
12、U蛋白,可蛋白,可感染感染E.coliE.coli k12,k12,不能感染不能感染E.coliE.coli C CG G()方向时()方向时形成形成S S 、U U 蛋白,可感染蛋白,可感染E.coliE.coli C C,不,不能感染能感染E.coliE.coli k12k12G片断片断 三、转录水平的控制三、转录水平的控制 1、乳糖操纵子(分解代谢)1)操纵子的结构 I:1040bpI:1040bp,调节基因,编码,调节基因,编码360360个氨基酸的阻遏蛋白个氨基酸的阻遏蛋白P:90bpP:90bp,RNARNA聚合酶识别和结合位点聚合酶识别和结合位点O:21-27bpO:21-27b
13、p,操纵基因,阻遏蛋白结合位点,操纵基因,阻遏蛋白结合位点Z:3510bpZ:3510bp,-半乳糖苷酶基因,使乳糖分解半乳糖苷酶基因,使乳糖分解Y:780bpY:780bp,-半乳糖苷透性酶基因,使乳糖进入细胞半乳糖苷透性酶基因,使乳糖进入细胞A:825bpA:825bp,-半乳糖苷转移酶基因半乳糖苷转移酶基因 I CAP R B Z PO -70 -35 -10 -3 +1 +21CAP:CAP:位于位于-70-70区,代谢降解物激活蛋白区,代谢降解物激活蛋白(catabolitecatabolite gene activator protein)gene activator protei
14、n),或叫,或叫CRPCRP蛋白的结合位点蛋白的结合位点R:R:位于位于-35-35区,是区,是RNARNA聚合酶的聚合酶的因子的识别位点因子的识别位点B B:位于位于-10-10区,是区,是RNARNA聚合酶的结合位点聚合酶的结合位点P P与与O O有部分重叠去,转录从操纵基因的有部分重叠去,转录从操纵基因的+1+1开始开始O O与结构基因与结构基因Z Z有部分重叠有部分重叠长度约为长度约为6343bp DNA.lacI 基因的末端区域和启动子基因的末端区域和启动子P连连接接.操纵基因占据了操纵基因占据了 lacZ 基因基因26 bp的长度的长度.2)操纵子的负控制(阻遏蛋白的控制)阻遏蛋白
15、结合操纵基因上,阻碍了阻遏蛋白结合操纵基因上,阻碍了RNA聚聚 合酶顺利通过从而关闭结构基因的转录合酶顺利通过从而关闭结构基因的转录 3)操纵子的正控制(操纵子的正控制(CAP-c-AMP)大肠杆菌细胞的CAP基因能形成CAP蛋白(代 谢降解物激活蛋白),又叫CR蛋白 大肠杆菌能量代谢中会形成c-AMP (环腺苷酸)CAP与c-AMP二者可以形成复合物 此复合物结合到起动基因的CAP位点后,能促使RNA多聚酶高效与启动基因结合,使转 录加强。I CAP R B Z PO -70 -35 -10 -3 +1 +21存在葡萄糖:c-AMP处于低水平,形成的CAP与c-AMP 复合物少,不能结合到启
16、动基因的CAP位 点,转录停止。没有葡萄糖:c-AMP处于高水平,形成的CAP与c-AMP 复合物多,能结合到起动基因的CAP位 点,转录开始。为什么葡萄糖会影响c-AMP的水平呢?葡萄糖葡萄糖 ATP DNA CAP、c-AMP和葡萄糖代谢物间的关系和葡萄糖代谢物间的关系 XC-AMP5-AMPmRNACAP抑制抑制促进促进 4)乳糖操纵子的基因突变 调节基因的突变:I+:野生型,为显性,产物正常与操纵基因结 合,I+时Lac操纵子活动正常 I-:组成型突变型,产物结构变化,不能与操 纵基因结合,I-时Lac操纵子活动失控,三种酶成了组成型酶,不管有无乳糖,三 种酶一直形成,Is :超阻遏型
17、突变型,产物结构变化,可与操 纵基因结合,但不再能与乳糖发生结合,Is时Lac操纵子活动被抑制,不管有无乳糖 都没有三种酶 三个基因之间关系为:Is I+I-图图:lacI 基因的突变也可以引起操纵子基因的组成性表达基因的突变也可以引起操纵子基因的组成性表达,因为因为突变的调节蛋白(阻遏蛋白)不能结合到操纵基因上去,因此结突变的调节蛋白(阻遏蛋白)不能结合到操纵基因上去,因此结构基因可以正常无限制的表达。构基因可以正常无限制的表达。基因型基因型 不经诱导不经诱导 经诱导经诱导 Z Y A Z Y AZ Y A Z Y A1.I+Y+0.1 1 1 100 100 1002.-+120 120
18、120 120 120 1203.+-+-+2 2 2 200 250 2504.-+-+2 2 2 250 120 120 5.-+-+250 250 250 200 250 2506.-+200 200 200 200 200 2007.s+2 2 2 2 2 28.s+2 2 2 2 2 29.s+-+2 2 2 2 2 2、说明是诱导型操纵子、说明是组成型突变、说明是诱导型操纵子、说明是组成型突变、说明、说明+是是-的显性的显性与结构基因与结构基因没有顺反位置效应没有顺反位置效应、说明是超阻遏突变、说明三个基因的关系、说明是超阻遏突变、说明三个基因的关系 I I基因与结构基因无顺反位置
19、效应基因与结构基因无顺反位置效应.因为阻遏蛋白合因为阻遏蛋白合 成后可以与自身的操纵基因结合,也可与外来的成后可以与自身的操纵基因结合,也可与外来的DNADNA 片段上的操纵基因结合,属于扩散性的。片段上的操纵基因结合,属于扩散性的。顺式时三种酶可以正常表达:顺式时三种酶可以正常表达:反式时三种酶也可正常表达:反式时三种酶也可正常表达:操纵基因的突变操纵基因的突变:O O+:野生型,操纵子活动正常:野生型,操纵子活动正常 OcOc:组成型突变型,三种酶都为组成型的:组成型突变型,三种酶都为组成型的 OcOc O O+成为成为OcOc后后,的产物均的产物均 不能与操纵基因结合,操纵子处于开放状态
20、。不能与操纵基因结合,操纵子处于开放状态。与结构基因有顺反位置效应与结构基因有顺反位置效应基因型基因型 不经诱导不经诱导 经诱导经诱导 Z Y A Z Y AZ Y A Z Y A1 1、可看出是诱导型操纵子、可看出是诱导型操纵子 2 2可以看出是组成型突变可以看出是组成型突变3 3可看出可看出Oc 是是O+O+的显性 4 4、5 5可看出有顺反位置效应,因为操可看出有顺反位置效应,因为操纵基因与结构基因在顺式时为组成型,纵基因与结构基因在顺式时为组成型,OcOc是是O+O+的显性。反式时的显性。反式时为非组成型的,为非组成型的,(从从Z Z、Y Y、A A三个位置均可看出此效应)三个位置均可
21、看出此效应)7 7说明说明s 产物能与O O+结合结合 8 8说明说明s s 产物不能与OcOc结合结合 1.O+Y+0.1 1 1 100 100 100 2.Oc+25 25 25 100 120 120 3.O+-+Oc+75 75 75 250 300 300 4.O+-+Oc+-75 1 1 250 120 120 5.O+-Oc-+1 75 75 100 250 250.s O+2 2 2 2 2 2.s O+O+2 2 2 2 2 2.s O+-Oc+150 150 150 150 150 150 为什么会有顺反位置效应:为什么会有顺反位置效应:操纵基因不产生扩散性物质,仅作用于
22、自身的操纵基因不产生扩散性物质,仅作用于自身的DNADNA片段片段 调节基因与操纵基因间的关系:调节基因与操纵基因间的关系:s Oc+O+顺式顺式 表达表达 表达表达+Oc+s O+反式反式 表达表达 表达表达-Oc+O+反式反式 表达表达 表达表达+Oc+-O+顺式顺式 表达表达 表达表达 二者没有顺反位置效应。为什么?虽然调节基因的产物是扩散性的,但是操纵基因突 变后,任何调节基因的产物都不能结合上去。诱导 不诱导结构基因的突变结构基因的突变:天然极性:正常情况下天然极性:正常情况下Z、Y、A三种酶的比例为三种酶的比例为 5:2:1 AUG UAA I AUG UAA I AUG UAA1
23、 1、每个基因存在起始密码和终止密码、每个基因存在起始密码和终止密码2 2、基因之间存在间隔序列(、基因之间存在间隔序列(45bp45bp,67bp67bp)3 3、30S30S亚基容易脱落。亚基容易脱落。50S50S和和30S30S亚基从亚基从5 5,向右滑动遇到向右滑动遇到 终止密码时终止密码时50S50S亚基脱落释放出产物,亚基脱落释放出产物,30S30S亚基继续滑亚基继续滑 动,遇到下一个起始密码时动,遇到下一个起始密码时50S50S亚基又结合上去,亚基又结合上去,30S30S 亚基单个在滑动过程中很容易脱落,越靠下游的基因亚基单个在滑动过程中很容易脱落,越靠下游的基因 脱落的机会越多
展开阅读全文