第十三章基因表达调控ppt课件
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基因表达调控ppt
车辆维护保养制度一、检查柴油、冷却水及废气处理箱用水是否充足，有无渗漏油、水现象。
二、检查柴油机机油量是否符合要求。
三、检查车辆是否有缺损件、各附件联接良好是否可靠。
四、排除行驶中出现的故障。
五、每次收车必须清洗废气处理箱防爆栅栏。
六、清洗空气滤清器；七、清洁、擦洗车辆。
第三节车辆一级保养(紧固、润滑)一、仔细清洗车辆各总成外部。
二、清洗空气滤清器，清除滤芯积尘，必要时更换滤芯，清洗废气处理箱及柴油机进气箱防爆栅栏拆开后清洗；三、检查柴油机、变速箱、后桥内润滑油面高度及油质，必要时添加或更换；检查液压油箱油面高度及油质，必要时添加或更换；四、检查各部件连接情况，如有松动，加以紧固，连接件损坏，予以更换。
重要检查部件有以下：1、柴油机及变速箱、后桥与车架的连接；2、前后桥半轴与轮毂之间的连接；3、检查传动轴紧固情况；4、各轮螺母的紧固情况；5、前、后板弹簧的紧固情况；6、废气处理系统及进气系统的紧固情况；7、车厢与车架的紧固情况；8、转向纵、横拉杆铰链的连接；9、驾驶室与车架的联接。
五、检查并调整风扇和发动机皮带松紧程度(在皮带中部用手压下时，皮带应被压下15mm~25mm)，如过松或过紧都应予以调整。
第四节二级保养保养间隔：每行驶5000km保养项目：一、一级保养的所有项目；二、清洗机油滤清器和曲轴箱，并更换机油；三、用清洁的柴油或煤油清洗柴油滤清器滤芯和壳体，如有堵塞变形应予以更换。
四、用清洁柴油清洗柴油箱；五、清除活塞顶部积炭；六、检查调整气门间隙，必要时进行研磨；七、检查喷油压力以及雾化情况，必要时进行修理或更换零部件；八、检查离合踏板和制动踏板自由行程，必要时进行调整；九、检查制动摩擦片及制动鼓之间的间隙，必要时进行调整；十、保养启动电机和发动机；十一、检查前束和方向盘自由转动量，必要时进行调整；第五节三级保养(全面解体、消除隐患)保养间隔：每行驶20000km保养项目：一、按二级保养所有项目进行保养；二、拆检柴油机总成，包括曲轴主轴承径向间隙，曲轴轴向间隙、配气相位、供油提前角、油嘴提前角、油嘴喷油压力，清洗气缸体、机油汲油盘滤网及主轴道；三、拆检调整离合器总成，润滑分离轴承及变速箱第一轴承；四、拆检变速箱总成，更换润滑油，润滑转向立柱上端轴承；五、拆检并清洗变速箱、后桥、差速器，按要求调节轴承松紧程度和锥齿的啮合情况，更换润滑油；六、拆检停车制动及工作制动制动器；七、保养启动电机、水泵等；八、拆检转向器，润滑转向节及纵、横拉杆各接头。
《基因表达调控》PPT课件
区。
乳糖操纵子受到阻遏蛋白和CAP的双重调节
19
1、阻遏蛋白的负性调控 (a) 没有乳糖存在时
20
(b) 开始没有乳糖，再加入乳糖
21
2、CAP的正性调控
CAP与乳糖操纵子启动序列附近的CAP位点结 合，可刺激转录活性，提高转录效率。 CAP的活性依赖cAMP,cAMP水平与葡萄糖水平相关：
[葡萄糖]高时, cAMP水平低； [葡萄糖]缺乏时, cAMP水平高；
主要指具有调节功能的DNA序列. 原核生物主要是通过操纵子模型进行调控； 真核生物主要是通过顺式作用元件进行调控。
10
（2）调节蛋白----可以增强或抑制转录活性。 原核生物中的调节蛋白主要分为特异因子、激活蛋白和阻 遏蛋白。 真核生物中的调节蛋白通常称为转录调节因子或转录因子。
11
（3）DNA-蛋白质、蛋白质-蛋白质相互作用： 转录调节蛋白通过与DNA或与蛋白质相互作用对转录起
始进行调节。
DNA-蛋白质相互作用指反式调节因子与顺式作 用元件之间的特异识别与结合。
一些调节蛋白在与DNA结合之前，需先通过蛋 白质-蛋白质相互作用，形成二聚体或多聚体，然 后再通过识别特定的顺式作用元件，而与DNA分子 结合。
12
（4）RNA聚合酶： 对转录激活的调节最终是由RNA聚合酶活性体现
基因表达调控
(Regulation of Gene Expression)
李子博
1
第一节 概 述
2
一、基因表达是基因转录及翻译的过程
3
二、基因表达具有时间特异性和空间特异性
1、时间特异性
是指按功能需要，某一特定基因的表达严格 按照一定的时间顺序发生。
2、空间特异性
第十三章基因表达的调节基因表达调节的基本概念及原理原核
组成性基因表达只受到启动序列或者启动子 与RNA聚合酶相互作用的影响。
组成性基因表达也是相对的，而不是一成不变 的，其表达强弱也是受一定机制调控的。
（2）诱导和阻遏表达
适应性表达指环境的变化容易使其表达水 平变动的一类基因表达。
改变基因表达的情况以适应环境，例如与适宜 温度下生活相比较，在冷或热环境下适应生活的 动物，其肝脏合成的蛋白质图谱就有明显的不同 ；长期摄取不同的食物，体内合成代谢酶类的情 况也会有所不同。所以，基因表达调控是生物适
激活蛋白
启p动o序列 操纵序列 编码序列 l
真核基因的调节蛋白--反式作用因子（转录因子）
由某一基因表达产生的蛋白质因子，通过 与另一基因的特异的顺式作用元件相互作用， 调节其表达。这种调节作用称为反式作用。
DNA
a
mRNA
蛋白质A
A
反式调节
A
B
转录调节因子结构
DNA结合域
转录激活域
酸性激活域 谷氨酰胺富含域 脯氨酸富含域
四、基因表达调控的基本原理
1、基因表达的多级调控
基因 激活
转录水平的基因表达调控最重要
转录起始 转录后加工 mRNA降解
蛋白质翻译
翻译后加工修饰
蛋白质降解等
2、特异DNA序列对基因转录激活的调节
基因转录激活调节基本要素
基因表达的调节与基因的结构、性质， 生物个体或细胞所处的内、外环境，以及细 胞内所存在的转录调节蛋白有关。
4）有乳糖，无葡萄糖时：
RNA-pol
细胞内cAMP含量高， cAMP与CAP结合成复合
O
物，与DNA结合，并推动 RNA-pol向前移动，促进
mRNA
转录。
乳糖与阻遏蛋白结合，使阻遏蛋白变构，失去与
组成性基因表达也是相对的，而不是一成不变 的，其表达强弱也是受一定机制调控的。
（2）诱导和阻遏表达
适应性表达指环境的变化容易使其表达水 平变动的一类基因表达。
改变基因表达的情况以适应环境，例如与适宜 温度下生活相比较，在冷或热环境下适应生活的 动物，其肝脏合成的蛋白质图谱就有明显的不同 ；长期摄取不同的食物，体内合成代谢酶类的情 况也会有所不同。所以，基因表达调控是生物适
激活蛋白
启p动o序列 操纵序列 编码序列 l
真核基因的调节蛋白--反式作用因子（转录因子）
由某一基因表达产生的蛋白质因子，通过 与另一基因的特异的顺式作用元件相互作用， 调节其表达。这种调节作用称为反式作用。
DNA
a
mRNA
蛋白质A
A
反式调节
A
B
转录调节因子结构
DNA结合域
转录激活域
酸性激活域 谷氨酰胺富含域 脯氨酸富含域
四、基因表达调控的基本原理
1、基因表达的多级调控
基因 激活
转录水平的基因表达调控最重要
转录起始 转录后加工 mRNA降解
蛋白质翻译
翻译后加工修饰
蛋白质降解等
2、特异DNA序列对基因转录激活的调节
基因转录激活调节基本要素
基因表达的调节与基因的结构、性质， 生物个体或细胞所处的内、外环境，以及细 胞内所存在的转录调节蛋白有关。
4）有乳糖，无葡萄糖时：
RNA-pol
细胞内cAMP含量高， cAMP与CAP结合成复合
O
物，与DNA结合，并推动 RNA-pol向前移动，促进
mRNA
转录。
乳糖与阻遏蛋白结合，使阻遏蛋白变构，失去与
基因表达调控原理PPT课件
半乳糖苷酶dnamrna阻遏蛋白pol没有乳糖存在时二乳糖操纵子受阻遏蛋白和cap的双重调节阻遏基因1阻遏蛋白的负性调节mrna阻遏蛋白有乳糖存在时pol启动转录mrna乳糖半乳糖半乳糖苷酶图134lac操纵子与阻遏蛋白的负性调节转录无葡萄糖camp浓度高时有葡萄糖camp浓度低时2cap的正性调节dnacapcapcapcapcapcap3协调调节当阻遏蛋白封闭转录时cap对该系统不能发挥作用
第27页/共74页
（三）原核操纵子受到阻遏蛋白的负性调节
➢ 原核基因调控普遍涉及特异阻遏蛋白参 与的开、关调节机制。
➢ 当阻遏蛋白与操纵序列结合或解聚时， 就会发生特异基因的阻遏或去阻遏。
第28页/共74页
二、操纵子调控模式在原核基因转录起始 的调节中具有普遍性
（一）乳糖操纵子(lac operon)的结构
第10页/共74页
第二节 基因表达调控的基本原理
Basic Principles of Gene Expression Regulation
第11页/共74页
一、基因表达调控呈现多层次和复杂性
基因表达的多级调控
基因激活 拷贝数 重排 甲基化程度
转录起始 转录后加工 mRNA降解
蛋白质翻译 翻译后加工修饰 蛋白质降解等
mRNA
pPol O Z Y A
启动转录
mRNA
阻遏蛋白
β-半乳糖苷酶
半乳糖
乳糖
有乳糖存在时
图13-4 lac 操纵子与阻遏蛋白的负性调节
第31页/共74页
2、CAP的正性调节
+ + + + 转录
DNA
CAP P O Z Y A
CAP CAP CAP CAP 无葡萄糖，cAMP浓度高时
第27页/共74页
（三）原核操纵子受到阻遏蛋白的负性调节
➢ 原核基因调控普遍涉及特异阻遏蛋白参 与的开、关调节机制。
➢ 当阻遏蛋白与操纵序列结合或解聚时， 就会发生特异基因的阻遏或去阻遏。
第28页/共74页
二、操纵子调控模式在原核基因转录起始 的调节中具有普遍性
（一）乳糖操纵子(lac operon)的结构
第10页/共74页
第二节 基因表达调控的基本原理
Basic Principles of Gene Expression Regulation
第11页/共74页
一、基因表达调控呈现多层次和复杂性
基因表达的多级调控
基因激活 拷贝数 重排 甲基化程度
转录起始 转录后加工 mRNA降解
蛋白质翻译 翻译后加工修饰 蛋白质降解等
mRNA
pPol O Z Y A
启动转录
mRNA
阻遏蛋白
β-半乳糖苷酶
半乳糖
乳糖
有乳糖存在时
图13-4 lac 操纵子与阻遏蛋白的负性调节
第31页/共74页
2、CAP的正性调节
+ + + + 转录
DNA
CAP P O Z Y A
CAP CAP CAP CAP 无葡萄糖，cAMP浓度高时
第十三章基因表达调控ppt课件
(155000)
DDRP
色氨酸操纵子
• 色氨酸操纵子有5个结构基因 D、E基因：共产生邻氨基苯甲酸合成酶 C基因：产物是吲哚甘油磷酸合成酶 B、A基因：共同产物是色氨酸合成酶 • 这些基因一起转录翻译后可进行色氨酸 的合成。 • 色氨酸合成仅限细菌。
色氨酸操纵子调控方式
（ -）
（+）
乳糖和色氨酸操纵子的共同点
二、操纵子的结构与功能
操纵子
阻遏物基因 R (i) inhibitor gene 上游启动子 P promotor 操纵基因 一组结构基因 O S operator structural gene
二、操纵子的结构与功能
• 启动子是结合RNA聚合酶的DNA序列 • 强：-35TTGACA、-10TATAAT • 弱：-35区共有序列 不一致 -10Pribnow
第十三章 基因表达调控
• 调控： 细胞代谢的调控（细胞生存、适应内环境） 基因表达的调控（生命延续、适应大环境） • 多水平的调控、多途径的调控 • 调控特点：复杂、多变、灵敏、准确
第一节、原核生物的操纵子调控模式
• 操纵子： 几个相关基因排列在一起，转录出一个 mRNA，翻译出多种具相关功能的蛋白 质，完成一个功能 。 • 有一个调控成分。 • 是原核生物的转录单位。
二、操纵子的结构与功能
• 阻遏物基因 ： 产生阻遏物，位于离操纵 子较远的上游区。 • 负调控：起调控作用的蛋白质分子抑制 转录
关闭的基因由代谢底物开放（诱导）-----阻遏物失活
开放的基因由代谢底物关闭（阻遏）-----阻遏物激活
二、操纵子的结构与功能
• 操纵子：结构基因、上游启动子(P)和操纵基 因(O)组成。
《基因表达调控》课件
它对细胞发育、组织特化和疾病发生都有重要影响
II. 转录调控
1
A.
B. 各种转录因子的分类及功能
不同类型的转录因子在基因表达调控中扮演不同的角色
3
C. 转录因子的结构和作用机制
了解转录因子结构和作用机制对理解转录调控至关重要
III. RNA加工调控
《基因表达调控》PPT课 件
这是一份关于基因表达调控的PPT课件，涵盖了基本概念、转录调控、RNA加 工调控、蛋白质翻译调控、表观遗传调控、氧气水平调控、微小RNA调控、研 究技术及应用。
I. 介绍基因表达调控的基本概念和意义
什么是基因表达调控？
基因表达调控是控制基因转录和翻译过程的机制和调节
为什么基因表达调控重要？
A. 5'端和3'端加工的调控
了解5'端和3'端加工调控对RNA 稳定性和功能的影响
B. 剪接调控
剪接调控在基因表达调控中起 着重要的作用
C. RNA编辑调控
RNA编辑调控可改变RNA序列， 影响蛋白质功能
IV. 蛋白质翻译调控
A. 起始子处理和调控
起始子处理和调控是蛋白质翻译的重要调控步骤
B. 翻译的调控
生物对低氧环境做出的响应以及调控机制
高原环境对基因表达调控产生的影响
VII. 微小RNA的调控作用
1
什么是微小RNA？
微小RNA是一类重要的非编码RNA分
微小RNA的调控机制
2
子
通过结合目标mRNA来调控基因表达
VIII. 基因表达调控的研究技术
A. 基因芯片
基因芯片是一种常用的基因表 达调控研究技术
了解如何调控翻译过程以控制蛋白质合成
C. 结束子处理及调控
II. 转录调控
1
A.
B. 各种转录因子的分类及功能
不同类型的转录因子在基因表达调控中扮演不同的角色
3
C. 转录因子的结构和作用机制
了解转录因子结构和作用机制对理解转录调控至关重要
III. RNA加工调控
《基因表达调控》PPT课 件
这是一份关于基因表达调控的PPT课件，涵盖了基本概念、转录调控、RNA加 工调控、蛋白质翻译调控、表观遗传调控、氧气水平调控、微小RNA调控、研 究技术及应用。
I. 介绍基因表达调控的基本概念和意义
什么是基因表达调控？
基因表达调控是控制基因转录和翻译过程的机制和调节
为什么基因表达调控重要？
A. 5'端和3'端加工的调控
了解5'端和3'端加工调控对RNA 稳定性和功能的影响
B. 剪接调控
剪接调控在基因表达调控中起 着重要的作用
C. RNA编辑调控
RNA编辑调控可改变RNA序列， 影响蛋白质功能
IV. 蛋白质翻译调控
A. 起始子处理和调控
起始子处理和调控是蛋白质翻译的重要调控步骤
B. 翻译的调控
生物对低氧环境做出的响应以及调控机制
高原环境对基因表达调控产生的影响
VII. 微小RNA的调控作用
1
什么是微小RNA？
微小RNA是一类重要的非编码RNA分
微小RNA的调控机制
2
子
通过结合目标mRNA来调控基因表达
VIII. 基因表达调控的研究技术
A. 基因芯片
基因芯片是一种常用的基因表 达调控研究技术
了解如何调控翻译过程以控制蛋白质合成
C. 结束子处理及调控
基因表达的调控PPT课件
基因表达的调控
-
1
• 在生物个体发育过程中，基因的表达是受到严格的时空控制。
• 无论原核生物还是真核生物，任一时期的细胞只有部分基因发 生表达。
• 在所有组织细胞中均表达的基因称之为持家基因（house keeping gene），它们为组成型（constitute）的表达；
• 只在部分发育时期或特定组织细胞中表达的基因为奢侈基因 （luxury gene），它们是组织特异性（tissue specific）的表达。
-
3
• 在葡萄糖、乳糖都存在的条件下，细菌优先利 用葡萄糖，当其耗尽时，细菌再利用乳糖，这 个效应叫葡萄糖效应.
在细菌的细胞膜上有一种ATP环化酶，该酶可使胞 内的ATP环化产生cAMP，该酶的活性受到环境中葡萄 糖浓度的调节，在高浓度的葡萄糖存在时，该酶的活 性被抑制，无葡萄糖时，该酶被激活，产生的大量 cAMP作为第二信使与CAP蛋白结合形成cAMP-CAP复 合物，进一步与乳糖及其它糖类的操纵子中的启动子 结合，促进RNA聚合酶与启动子区的结合、启始转录， 因而对糖类操纵子是正调控作用。事实上乳糖操纵子 的有效转录必须依赖cAMP-CAP蛋白的结合，这种蛋 白的突变，乳糖操纵子的转录水平很低。
苯丙氨酸
Met Thr Ala Leu Leu Arg Val Ile Ser Leu Val Val Ile Ser Val Val Val Ile Ile Ile……Pro Pro Cys Gly Ala Ala Leu Gly Arg Gly Lys Ala
-
9
色氨酸操纵子
•色氨酸操纵子属于可阻遏的操纵子，由调节 基因trpR产生的阻遏蛋白四聚体，只有与色氨 酸结合后才有活性，结合到其操纵区trpO上， 因trpP（- 40—+18）包括trpO（-21—+1），因 而活性阻遏蛋白的结合可以排斥RNA聚合酶的 结合，抑制色氨酸结构基因的转录。
-
1
• 在生物个体发育过程中，基因的表达是受到严格的时空控制。
• 无论原核生物还是真核生物，任一时期的细胞只有部分基因发 生表达。
• 在所有组织细胞中均表达的基因称之为持家基因（house keeping gene），它们为组成型（constitute）的表达；
• 只在部分发育时期或特定组织细胞中表达的基因为奢侈基因 （luxury gene），它们是组织特异性（tissue specific）的表达。
-
3
• 在葡萄糖、乳糖都存在的条件下，细菌优先利 用葡萄糖，当其耗尽时，细菌再利用乳糖，这 个效应叫葡萄糖效应.
在细菌的细胞膜上有一种ATP环化酶，该酶可使胞 内的ATP环化产生cAMP，该酶的活性受到环境中葡萄 糖浓度的调节，在高浓度的葡萄糖存在时，该酶的活 性被抑制，无葡萄糖时，该酶被激活，产生的大量 cAMP作为第二信使与CAP蛋白结合形成cAMP-CAP复 合物，进一步与乳糖及其它糖类的操纵子中的启动子 结合，促进RNA聚合酶与启动子区的结合、启始转录， 因而对糖类操纵子是正调控作用。事实上乳糖操纵子 的有效转录必须依赖cAMP-CAP蛋白的结合，这种蛋 白的突变，乳糖操纵子的转录水平很低。
苯丙氨酸
Met Thr Ala Leu Leu Arg Val Ile Ser Leu Val Val Ile Ser Val Val Val Ile Ile Ile……Pro Pro Cys Gly Ala Ala Leu Gly Arg Gly Lys Ala
-
9
色氨酸操纵子
•色氨酸操纵子属于可阻遏的操纵子，由调节 基因trpR产生的阻遏蛋白四聚体，只有与色氨 酸结合后才有活性，结合到其操纵区trpO上， 因trpP（- 40—+18）包括trpO（-21—+1），因 而活性阻遏蛋白的结合可以排斥RNA聚合酶的 结合，抑制色氨酸结构基因的转录。
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• 培养基中葡萄糖不足时： cAMP水平升 高， cAMP-CAP复合物生成， cAMP使 CAP变构，而与CAP位点结合，促进乳 糖操纵子基因的转录，以便细胞利用乳 糖。
2021/3/3
四、cAMP对转录的调控
1
2021/3/3
阿拉伯糖操纵子
• B、A、D：编码三种酶，共催化阿拉伯 糖的代谢。
gene
操纵基因 一组结构基
O
S
operator
2021/3/3
二、操纵子的结构与功能
• 启动子是结合RNA聚合酶的DNA序列 • 强：-35TTGACA、-10TATAAT • 弱：-35区共有序列 不一致
-10Pribnow 一般：基因工程选用强启动子，或杂交融 合生成新启动子
2021/3/3
第十三章基因表达调控ppt课件
第十三章 基因表达调控
• 通常情况下，真核生物细胞只有2-15% 的基因处于有转录活性的状态。
• 表达调控是研究不同的环境和条件以及 各种因素如何令基因表达或不表达，而 且按一定的时间、空间有次序高效地运 作。
• 调控水平： 转录、转录后、翻译、翻译后
2021/3/3
乳糖操纵子
R基子因
阻遏物
色氨酸操纵
阻遏物
R基因
代谢物
阻遏物
阻遏物
2021/3/3
基因开放
基因关闭
四、cAMP对转录的调控
• 在乳糖和葡萄糖都存在时 ，哪种糖被优先利用？
2021/3/3
四、cAMP对转录的调控
• 乳糖操纵子的启动子属于弱启动子
• 正调控方式
• CAP：catabolite gene activator
2021/3/3
色氨酸操纵子调控方式
（-）
2021/3/3
（+）
乳糖和色氨酸操纵子的共同点
• 以负调控方式为主：蛋白质分子（阻遏 物）对受调控的区域起抑制作用。
• 由低分子物质（底物或产物）影响蛋白 质对DNA的结合。
• 结果： 既满足细胞生长需求，又不无谓浪费。
2021/3/3
乳糖和色氨酸操纵子的不同点
protein
分解代谢基因活化蛋白，
受cAMP激活
• cAMP-CAP复合物：结合于DNA上游的 CAP位点，促进分解代谢基因表达
• CAP位点：位于PO上游，属正调控位点
2021/3/3
四、cAMP对转录的调控
• 培养基中有葡萄糖时：葡萄糖代谢引起 细胞内cAMP水平下降，乳糖操纵子基 因关闭。
• 酶的诱导是低等生物的普遍现象。 • 1961年，Jacob and Monod提出了操纵
子学说。 • 酶诱导的本质：代谢物对催化本身代谢
的酶的合成量调节。
2021/3/3
二、操纵子的结构与功能
操纵子
阻遏物基因 因
R (i)
inhibitor structural gene
上游启动子
P promotor
第十三章 基因表达调控
• 调控： 细胞代谢的调控（细胞生存、适应内环境 ）基因表达的调控（生命延续、适应大环 境）
• 多水平的调控、多途径的调控 • 调控特点：复杂、多变、灵敏、准确
2021/3/3
第一节、原核生物的操纵子调控模式
• 操纵子： 几个相关基因排列在一起，转录出一个 mRNA，翻译出多种具相关功能的蛋白 质，完成一个功能 。
• 有一个调控成分。 • 是原核生物的转录单位。
2021/3/3
第一节、原核生物的操纵子调控模式
一、酶的诱导（enzyme induction） 二、操纵子（operon）的结构与功能 三、乳糖操纵子（Lac operon）与色氨
酸操纵子（Trp operon） 四、 cAMP对转录的调控 五、原核生物转录的整体调控模式
• 有阻遏物时酶就不能通过
2021/3/3
二、操纵子的结构与功能
• 阻遏物基因 ： 产生阻遏物，位于离操纵 子较远的上游区。
• 负调控：起调控作用的蛋白质分子抑制 转录
关闭的基因由代谢底物开放（诱导）-----阻遏物失活 开放的基因由代谢底物关闭（阻遏）-----阻遏物激活
2021/3/3
二、操纵子的结构与功能
2021/3/3
DDRP
(1kb)
(155000)
DDRP
2021/3/3
色氨酸操纵子
• 色氨酸操纵子有5个结构基因 D、E基因：共产生邻氨基苯甲酸合成酶 C基因：产物是吲哚甘油磷酸合成酶 B、A基因：共同产物是色氨酸合成酶
• 这些基因一起转录翻译后可进行色氨酸 的合成。
• 色氨酸合成仅限细菌。
2021/3/3
Байду номын сангаас由 增底 加物 。导
致 利 用 该 底 物 的 酶 的 合
2021/3/3
一、诱导现象
酶
蛋 白
inducer
合 成
added
量
inducer removed
细胞孵育时间
一、诱导现象
葡萄糖
乳糖
2021/3/3
无
半乳糖苷酶
乳糖
葡萄糖+半乳糖
一、诱导现象
• 酶的诱导是生物进化中的一种合理、经 济地利用有限资源的本能。
• 操纵子：结构基因、上游启动子(P)和操纵基 因(O)组成。
P和O合称调控区
2021/3/3
可诱导和可阻遏的操纵子
类型
可诱导 Lac 可阻遏 Trp
结合 O 方式
O 的开放方 结构基因产
式
物功能
i 基因产物
由 代 谢 底 物 分解代谢 开放
i 基 因 产 物 加 通常开放 合成代谢 上代谢终产物 由 代 谢 终 产
物关闭
2021/3/3
三、乳糖操纵子和色氨酸操纵子
2021/3/3
乳糖操纵子
• 操纵子的三个结构基因为-半乳糖苷酶 、-半乳糖苷通透酶和-半乳糖苷乙酰转 移酶。
• 在无乳糖时，阻遏蛋白与O区结合，阻 止RNA聚合酶的转录
• 在有乳糖时，乳糖与阻遏蛋白结合后， 改变了阻遏蛋白的结构，使其不能与O 区结合。
二、操纵子的结构与功能
Lac operon的启 动子 Plac的-10
Trp operon的启 动子Ptrp的-35
Ptac
2021/3/3
Ptac-17
二、操纵子的结构与功能
• 操纵基因是结合阻遏物的部位，位于启 动子和结构基因之间，可与启动子部分 重叠。是RNA聚合酶是否能通过的开关 。
• 无阻遏物时，O区开放让酶通过并转录 下游的结构基因
• C：R1（阻遏蛋白），变构后成R2。 • 起始区：initiator（I） • R1 和R2在变构前后，分别执行负和正
调控功能。 • 诱导物可以使抑制蛋白在R1和R2两种构
象之间转变。
2021/3/3
阿拉伯糖操纵子
2021/3/3
五、原核生物转录的整体调控模式
2021/3/3
四、cAMP对转录的调控
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阿拉伯糖操纵子
• B、A、D：编码三种酶，共催化阿拉伯 糖的代谢。
gene
操纵基因 一组结构基
O
S
operator
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二、操纵子的结构与功能
• 启动子是结合RNA聚合酶的DNA序列 • 强：-35TTGACA、-10TATAAT • 弱：-35区共有序列 不一致
-10Pribnow 一般：基因工程选用强启动子，或杂交融 合生成新启动子
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第十三章基因表达调控ppt课件
第十三章 基因表达调控
• 通常情况下，真核生物细胞只有2-15% 的基因处于有转录活性的状态。
• 表达调控是研究不同的环境和条件以及 各种因素如何令基因表达或不表达，而 且按一定的时间、空间有次序高效地运 作。
• 调控水平： 转录、转录后、翻译、翻译后
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乳糖操纵子
R基子因
阻遏物
色氨酸操纵
阻遏物
R基因
代谢物
阻遏物
阻遏物
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基因开放
基因关闭
四、cAMP对转录的调控
• 在乳糖和葡萄糖都存在时 ，哪种糖被优先利用？
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四、cAMP对转录的调控
• 乳糖操纵子的启动子属于弱启动子
• 正调控方式
• CAP：catabolite gene activator
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色氨酸操纵子调控方式
（-）
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（+）
乳糖和色氨酸操纵子的共同点
• 以负调控方式为主：蛋白质分子（阻遏 物）对受调控的区域起抑制作用。
• 由低分子物质（底物或产物）影响蛋白 质对DNA的结合。
• 结果： 既满足细胞生长需求，又不无谓浪费。
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乳糖和色氨酸操纵子的不同点
protein
分解代谢基因活化蛋白，
受cAMP激活
• cAMP-CAP复合物：结合于DNA上游的 CAP位点，促进分解代谢基因表达
• CAP位点：位于PO上游，属正调控位点
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四、cAMP对转录的调控
• 培养基中有葡萄糖时：葡萄糖代谢引起 细胞内cAMP水平下降，乳糖操纵子基 因关闭。
• 酶的诱导是低等生物的普遍现象。 • 1961年，Jacob and Monod提出了操纵
子学说。 • 酶诱导的本质：代谢物对催化本身代谢
的酶的合成量调节。
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二、操纵子的结构与功能
操纵子
阻遏物基因 因
R (i)
inhibitor structural gene
上游启动子
P promotor
第十三章 基因表达调控
• 调控： 细胞代谢的调控（细胞生存、适应内环境 ）基因表达的调控（生命延续、适应大环 境）
• 多水平的调控、多途径的调控 • 调控特点：复杂、多变、灵敏、准确
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第一节、原核生物的操纵子调控模式
• 操纵子： 几个相关基因排列在一起，转录出一个 mRNA，翻译出多种具相关功能的蛋白 质，完成一个功能 。
• 有一个调控成分。 • 是原核生物的转录单位。
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第一节、原核生物的操纵子调控模式
一、酶的诱导（enzyme induction） 二、操纵子（operon）的结构与功能 三、乳糖操纵子（Lac operon）与色氨
酸操纵子（Trp operon） 四、 cAMP对转录的调控 五、原核生物转录的整体调控模式
• 有阻遏物时酶就不能通过
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二、操纵子的结构与功能
• 阻遏物基因 ： 产生阻遏物，位于离操纵 子较远的上游区。
• 负调控：起调控作用的蛋白质分子抑制 转录
关闭的基因由代谢底物开放（诱导）-----阻遏物失活 开放的基因由代谢底物关闭（阻遏）-----阻遏物激活
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二、操纵子的结构与功能
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DDRP
(1kb)
(155000)
DDRP
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色氨酸操纵子
• 色氨酸操纵子有5个结构基因 D、E基因：共产生邻氨基苯甲酸合成酶 C基因：产物是吲哚甘油磷酸合成酶 B、A基因：共同产物是色氨酸合成酶
• 这些基因一起转录翻译后可进行色氨酸 的合成。
• 色氨酸合成仅限细菌。
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Байду номын сангаас由 增底 加物 。导
致 利 用 该 底 物 的 酶 的 合
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一、诱导现象
酶
蛋 白
inducer
合 成
added
量
inducer removed
细胞孵育时间
一、诱导现象
葡萄糖
乳糖
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无
半乳糖苷酶
乳糖
葡萄糖+半乳糖
一、诱导现象
• 酶的诱导是生物进化中的一种合理、经 济地利用有限资源的本能。
• 操纵子：结构基因、上游启动子(P)和操纵基 因(O)组成。
P和O合称调控区
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可诱导和可阻遏的操纵子
类型
可诱导 Lac 可阻遏 Trp
结合 O 方式
O 的开放方 结构基因产
式
物功能
i 基因产物
由 代 谢 底 物 分解代谢 开放
i 基 因 产 物 加 通常开放 合成代谢 上代谢终产物 由 代 谢 终 产
物关闭
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三、乳糖操纵子和色氨酸操纵子
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乳糖操纵子
• 操纵子的三个结构基因为-半乳糖苷酶 、-半乳糖苷通透酶和-半乳糖苷乙酰转 移酶。
• 在无乳糖时，阻遏蛋白与O区结合，阻 止RNA聚合酶的转录
• 在有乳糖时，乳糖与阻遏蛋白结合后， 改变了阻遏蛋白的结构，使其不能与O 区结合。
二、操纵子的结构与功能
Lac operon的启 动子 Plac的-10
Trp operon的启 动子Ptrp的-35
Ptac
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Ptac-17
二、操纵子的结构与功能
• 操纵基因是结合阻遏物的部位，位于启 动子和结构基因之间，可与启动子部分 重叠。是RNA聚合酶是否能通过的开关 。
• 无阻遏物时，O区开放让酶通过并转录 下游的结构基因
• C：R1（阻遏蛋白），变构后成R2。 • 起始区：initiator（I） • R1 和R2在变构前后，分别执行负和正
调控功能。 • 诱导物可以使抑制蛋白在R1和R2两种构
象之间转变。
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阿拉伯糖操纵子
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五、原核生物转录的整体调控模式