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基因表达调控  

2012-11-12 00:11:15|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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(按:复习基因的表达,讲到DNA中具有非编码区,起到基因表达的调控作用,课后有学生想进一步了解基因表达调控机制,整理了此资料供学生阅读。)

DNA到蛋白质的过程叫基因表达(gene expression),对这个过程的调节即为基因表达调控(regulation of gene expression or gene control)。基因调控是现代分子生物学研究的中心课题之一。因为要了解动植物生长发育规律。形态结构特征及生物学功能,就必须搞清楚基因表达调控的时间和空间概念,掌握了基因调控机制,就等于掌握了一把揭示生物学奥秘的钥匙。基因表达调控主要表现在以下几个方面: 转录水平上的调控; mRNA加工、成熟水平上的调控; 翻译水平上的调控;

下面介绍最为经典的“乳糖操纵子模型”,即半乳糖苷酶表达的调控机理,可以思考一下它属于什么水平的调控?

基因表达调控 - authchang - 联峰的博客

         法国巴斯德研究所著名的科学家JacobMonod在实验的基础上于1961年建立了乳糖操纵子学说,现在已成为原核生物基因调控的主要学说之一。

大肠杆菌乳糖操纵子包括4类基因:

结构基因,能通过转录、翻译使细胞产生一定的酶系统和结构蛋白,这是与生物性状的发育和表型直接相关的基因。乳糖操纵子包含3个结构基因:lacZlacYlacALacZ合成β—半乳糖苷酶,lacY合成透过酶,lacA合成乙酰基转移酶。

操纵基因O,控制结构基因的转录速度,位于结构基因的附近,本身不能转录成mRNA

启动基因P,位于操纵基因的附近,它的作用是发出信号,mRNA合成开始,该基因也不能转录成mRNA

调节基因i:可调节操纵基因的活动,调节基因能转录出mRNA,并合成一种蛋白,称阻遏蛋白。操纵基因、启动基因和结构基因共同组成一个单位——操纵子(operon)。

调节乳糖催化酶产生的操纵子就称为乳糖操纵子。其调控机制简述如下:

抑制作用:调节基因转录出mRNA,合成阻遏蛋白,因缺少乳糖,阻遏蛋白因其构象能够识别操纵基因并结合到操纵基因上,因此RNA聚合酶就不能与启动基因结合,结构基因也被抑制,结果结构基因不能转录出mRNA,不能翻译酶蛋白。

诱导作用:乳糖的存在情况下,乳糖代谢产生异乳糖(alloLactose),异乳糖能和调节基因产生的阻遏蛋白结合,使阻遏蛋白改变构象,不能在和操纵基因结合,失去阻遏作用,结果RNA聚合酶便与启动基因结合,并使结构基因活化,转录出mRNA,翻译出酶蛋白。

负反馈:细胞质中有了β—半乳糖苷酶后,便催化分解乳糖为半乳糖和葡萄糖。乳糖被分解后,又造成了阻遏蛋白与操纵基因结合,使结构基因关闭。

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