分子生物学课件第17讲
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（ 3 ） 有 AraC ， 阿 拉 伯 糖 及 cAMP-CAP 时 ， araBAD转录
（4）Cind 和cAMP-CAP促进araBAD转录的机 制
• 促进RNA聚合酶与araBAD的结合并形成开放 性启动子复合物
三、 色氨酸操纵元：可阻遏系 统 （一） trp操纵元的结构 1， 结构基因及其编码的酶 2，前导序列 3，终止子 4，调节基因
第四节 分解代谢产物抑制涉及 的启动子正调控
一、分解代谢产物抑制
1，某些启动子转录的起始需要辅助 蛋白质
2，分解代谢产物抑制
• 含义
• 原因
二、CAP对启动子的正调控 1，cAMP在分解代谢产物抑制中的 作用
2，CAP的作用
（1）CAP的结构特征 （2）CAP结合的DNA位点 （3）CAP的激活
（1） gal阻遏蛋白与galOE结合， 可能通过以下途径发挥作用
（ ２ ） gal 阻 遏 蛋 白 与 galOI结合可能导致两个操 作子之间的DNA形成环状结 构，两个阻遏蛋白通过相 互作用而强化了阻遏效应
（ 五 ） gal 操 纵 元 双 启 动 子 的 意 义
1，半乳糖的双重作用
（1）作为细菌的碳源
（ 3 ） cAMP-CAP 是 araBAD 和 araC 表 达的正调控因子
3，araBAD操纵元的调控（图8－12）
（1）无AraC及cAMP-CAP时，araC转录，但 很快会被Crep所阻遏（自身调控）
（ 2 ） 有 AraC ， 无 cAMP-CAP 时 ， araBAD 和 araC均不转录
（2）UDPGal是细菌细胞壁的重要 前体
2，双启动子的作用
（ 1 ） galP1 保 证 细 菌 可 以 利 用 半 乳糖作为碳源
（ 2 ） galP2 保 证 有 葡 萄 糖 存 在 时 ， 细菌可以合成UDPGal
二、阿拉伯糖操纵元：具有双重功能（正调控和负调控）的调节蛋白
(一)阿拉伯糖代谢酶基因的操纵元 1，阿拉伯糖调控元 （1）三个参与阿拉伯糖代谢的酶 的基因的操纵元 （2）调控元：由一个调节基因控 制几个操纵元的系统
（4）CAP对转录的激活作用 A，CAP激活转录的途径
B，CAP与DNA和RNA聚合酶的 作用
C，CAP对RNA聚合酶的作用取决 于两者的相对位置：
第四节 操纵元的其他调控形式
一、具有双启动子的半乳糖操纵元
（一）半乳糖代谢
1，半乳糖代谢相关的酶 （1）半乳糖激酶 （2）半乳糖转移酶 （3）半乳糖表异构酶
（二）Trp操纵元的阻遏调控
1，Trp的作用 • Trp有两方面的作用 （ 1 ） 对 已 有 的 酶 起 反 馈 抑 制 （feedback inhibition） （ 2 ） 作 为 trp 无 活 性 的 阻 遏 蛋 白 的辅阻遏物
2，TrpR的作用 （1）TrpR的活性形式
（2）TrpR的作用机制
2，代谢步骤
（二）gal操纵元 1，gal操纵元组成 （1）结构基因（galK，galT， galE） （2）调节基因（galR） （3）P/O位点
2， gal操纵元的启动子 （图8－9） （1）gal P1 （2）gal P2
（ 三 ） cAMP-CAP 对 galP1 和 gal P2的控制
（一）噬菌体基因组构成
1，基因构成
（1）转录和翻译所必需的基因
• 感染初期噬菌体均利用宿主的转录系统， 随后噬菌体合成一些自身编码的蛋白质， 对宿主的RNA聚合酶进行替代或修饰，其 结果是使转录系统优先转录噬菌体的 mRNA。噬菌体倾向于使用宿主的蛋白质 合成系统
（2）DNA复制相关基因
• 噬菌体常利用宿主的复制体系 成分，这些基因与复制的起始 有关，有的噬菌体基因组编码 DNA聚合酶和某些复制相关的 蛋白质
（二）溶菌周期的分期
1，早期感染（early infection）：指噬菌体DNA进 入宿主到噬菌体DNA复制开始的 一段时间。这一时期主要是产 生DNA复制所需的酶
2，晚期感染（late infection）： 指噬菌体DNA复制开始到细菌裂解， 释放后代噬菌体颗粒的一段时间。 在这段时期，噬菌体完成DNA的复 制、噬菌体颗粒的蛋白组分的合成。 除此还需要合成组装蛋白和溶菌蛋 白，帮助组装噬菌体颗粒和最终释 放子代噬菌体
第五节 基因表达的时序调控
• 时序调控：按照一定的时 间顺序实现的基因表达调 控机制
• 基因转录时序调控的必要性：使生 物能够有效地利用资源，避免某些 基因不适当表达可能带来的危害 • 基因转录时序调控的方式：大多数 是通过一种或几种蛋白质因子与RNA 聚合酶相互作用而实现的
一、噬菌体基因表达特点概述
（3）噬菌体颗粒结构和装配 相关基因
• 通常，噬菌体的头部和尾部需 要许多种蛋白质，因此，噬菌 体晚期功能区构成了基因组的 最大部分
2，遗传图谱的特点
• 噬菌体的遗传图谱的组织常常反映 其基因表达的顺序。在噬菌体中， 操纵元的作用被发挥到极致。编码 功能相关的蛋白质的基因聚集成簇， 使得少数几个调节蛋白质就可以控 制整个基因组的表达，实现最经济 的调控
1 ， gal 启 动 子 的 cAMP-CAP 结 合位点
（1）位置：-76~-47
（2）Fra Baidu bibliotek列特点（图8－10）
2，cAMP-CAP对S1转录 的 激 活 及 对 S2 转 录 的 阻遏
•对galP1
•对galP2
（四）Gal阻遏蛋白的作用 机制
1，gal阻遏蛋白的作用位点
2， gal阻遏蛋白可能的作用机制
2，araBAD操纵元的组成 （1）结构基因 （2）操纵元结构（图8-11）
（二）araBAD操纵元的调控
1 ， araC 基 因 产 物 及 其 结 合 位
点
（ 1 ） araC 基 因 对 araBAD 正 调 控的遗传学证据 （2）AraC蛋白的2种形式 （3）AraC结合位点
2 ， 对 araBAD 操 纵 元 起 调 控 作 用 的 因素 （1）Crep 对araBAD 及araC的作用 A，Crep 与araO1结合 B，Crep 与araO2结合 （2）Cind对araBAD 及araC的作用
（4）Cind 和cAMP-CAP促进araBAD转录的机 制
• 促进RNA聚合酶与araBAD的结合并形成开放 性启动子复合物
三、 色氨酸操纵元：可阻遏系 统 （一） trp操纵元的结构 1， 结构基因及其编码的酶 2，前导序列 3，终止子 4，调节基因
第四节 分解代谢产物抑制涉及 的启动子正调控
一、分解代谢产物抑制
1，某些启动子转录的起始需要辅助 蛋白质
2，分解代谢产物抑制
• 含义
• 原因
二、CAP对启动子的正调控 1，cAMP在分解代谢产物抑制中的 作用
2，CAP的作用
（1）CAP的结构特征 （2）CAP结合的DNA位点 （3）CAP的激活
（1） gal阻遏蛋白与galOE结合， 可能通过以下途径发挥作用
（ ２ ） gal 阻 遏 蛋 白 与 galOI结合可能导致两个操 作子之间的DNA形成环状结 构，两个阻遏蛋白通过相 互作用而强化了阻遏效应
（ 五 ） gal 操 纵 元 双 启 动 子 的 意 义
1，半乳糖的双重作用
（1）作为细菌的碳源
（ 3 ） cAMP-CAP 是 araBAD 和 araC 表 达的正调控因子
3，araBAD操纵元的调控（图8－12）
（1）无AraC及cAMP-CAP时，araC转录，但 很快会被Crep所阻遏（自身调控）
（ 2 ） 有 AraC ， 无 cAMP-CAP 时 ， araBAD 和 araC均不转录
（2）UDPGal是细菌细胞壁的重要 前体
2，双启动子的作用
（ 1 ） galP1 保 证 细 菌 可 以 利 用 半 乳糖作为碳源
（ 2 ） galP2 保 证 有 葡 萄 糖 存 在 时 ， 细菌可以合成UDPGal
二、阿拉伯糖操纵元：具有双重功能（正调控和负调控）的调节蛋白
(一)阿拉伯糖代谢酶基因的操纵元 1，阿拉伯糖调控元 （1）三个参与阿拉伯糖代谢的酶 的基因的操纵元 （2）调控元：由一个调节基因控 制几个操纵元的系统
（4）CAP对转录的激活作用 A，CAP激活转录的途径
B，CAP与DNA和RNA聚合酶的 作用
C，CAP对RNA聚合酶的作用取决 于两者的相对位置：
第四节 操纵元的其他调控形式
一、具有双启动子的半乳糖操纵元
（一）半乳糖代谢
1，半乳糖代谢相关的酶 （1）半乳糖激酶 （2）半乳糖转移酶 （3）半乳糖表异构酶
（二）Trp操纵元的阻遏调控
1，Trp的作用 • Trp有两方面的作用 （ 1 ） 对 已 有 的 酶 起 反 馈 抑 制 （feedback inhibition） （ 2 ） 作 为 trp 无 活 性 的 阻 遏 蛋 白 的辅阻遏物
2，TrpR的作用 （1）TrpR的活性形式
（2）TrpR的作用机制
2，代谢步骤
（二）gal操纵元 1，gal操纵元组成 （1）结构基因（galK，galT， galE） （2）调节基因（galR） （3）P/O位点
2， gal操纵元的启动子 （图8－9） （1）gal P1 （2）gal P2
（ 三 ） cAMP-CAP 对 galP1 和 gal P2的控制
（一）噬菌体基因组构成
1，基因构成
（1）转录和翻译所必需的基因
• 感染初期噬菌体均利用宿主的转录系统， 随后噬菌体合成一些自身编码的蛋白质， 对宿主的RNA聚合酶进行替代或修饰，其 结果是使转录系统优先转录噬菌体的 mRNA。噬菌体倾向于使用宿主的蛋白质 合成系统
（2）DNA复制相关基因
• 噬菌体常利用宿主的复制体系 成分，这些基因与复制的起始 有关，有的噬菌体基因组编码 DNA聚合酶和某些复制相关的 蛋白质
（二）溶菌周期的分期
1，早期感染（early infection）：指噬菌体DNA进 入宿主到噬菌体DNA复制开始的 一段时间。这一时期主要是产 生DNA复制所需的酶
2，晚期感染（late infection）： 指噬菌体DNA复制开始到细菌裂解， 释放后代噬菌体颗粒的一段时间。 在这段时期，噬菌体完成DNA的复 制、噬菌体颗粒的蛋白组分的合成。 除此还需要合成组装蛋白和溶菌蛋 白，帮助组装噬菌体颗粒和最终释 放子代噬菌体
第五节 基因表达的时序调控
• 时序调控：按照一定的时 间顺序实现的基因表达调 控机制
• 基因转录时序调控的必要性：使生 物能够有效地利用资源，避免某些 基因不适当表达可能带来的危害 • 基因转录时序调控的方式：大多数 是通过一种或几种蛋白质因子与RNA 聚合酶相互作用而实现的
一、噬菌体基因表达特点概述
（3）噬菌体颗粒结构和装配 相关基因
• 通常，噬菌体的头部和尾部需 要许多种蛋白质，因此，噬菌 体晚期功能区构成了基因组的 最大部分
2，遗传图谱的特点
• 噬菌体的遗传图谱的组织常常反映 其基因表达的顺序。在噬菌体中， 操纵元的作用被发挥到极致。编码 功能相关的蛋白质的基因聚集成簇， 使得少数几个调节蛋白质就可以控 制整个基因组的表达，实现最经济 的调控
1 ， gal 启 动 子 的 cAMP-CAP 结 合位点
（1）位置：-76~-47
（2）Fra Baidu bibliotek列特点（图8－10）
2，cAMP-CAP对S1转录 的 激 活 及 对 S2 转 录 的 阻遏
•对galP1
•对galP2
（四）Gal阻遏蛋白的作用 机制
1，gal阻遏蛋白的作用位点
2， gal阻遏蛋白可能的作用机制
2，araBAD操纵元的组成 （1）结构基因 （2）操纵元结构（图8-11）
（二）araBAD操纵元的调控
1 ， araC 基 因 产 物 及 其 结 合 位
点
（ 1 ） araC 基 因 对 araBAD 正 调 控的遗传学证据 （2）AraC蛋白的2种形式 （3）AraC结合位点
2 ， 对 araBAD 操 纵 元 起 调 控 作 用 的 因素 （1）Crep 对araBAD 及araC的作用 A，Crep 与araO1结合 B，Crep 与araO2结合 （2）Cind对araBAD 及araC的作用