第七节原核生物的基因调控知识点梳理汇总VIP专享VIP免费

第七节原核生物的基因调控每个物种都有一套完整的遗传信息。遗传信息存在于DNA分子中，每个细胞都有相同的DNA，也就是说，每个细胞中都带有完整的遗传信息。在正常情况下，一个个体的各类细胞都是按照一定的规律和一定的时空顺序，关闭一些基因，开启另一些基因，并不断地进行严格的调控，以保证个体的发育得以顺利进行。基因表达(geneexpression)就是指某一基因指导下的蛋白质合成,蛋白质是基因表达的产物,在生活中并非所有基因都一齐表达,而是有些基因进行表达,形成其基因表达的特异产物,以构成细胞结构或代谢所需要的蛋白质或酶类。但是,有许多基因却被关闭,不进行表达,而要在适当的时候才进行表达。基因作用的调控机理相当复杂，至今仍知之不多。但这个领域是当前遗传学研究的热点，随着功能基因组学的飞速发展，研究的进展相当地快。当然，研究成果多集中在原核生物，对高等生物基因表达的调控机制还了解不多。虽然一种基因编码一种蛋白质,但是不同蛋白质在细胞中的相对数量差别很大,随着它们的功能而不同,例如,在E.coli细胞中,从总蛋白的不足0.01%--2%,各种蛋白质变化不定。细胞要使其蛋白质合成达到这种差异,可以有两条途径：第一条途径是细胞控制从其DNA模板上转录其特异的mRNA的速度,这是一种最经济的办法,可以免去浪费从mRNA合成蛋白质的各种元件和材料。这大概是生物在长期进化过程中自然选择的结果。这种控制通常称之为转录水平(transcriptionallevel)的调控。大多数基因表达都属于转录水平的调控。第二条途径是在mRNA合成后,控制从mRNA翻译成多肽链的速度,包含一些分子装置问题,如与核糖体的结合速度等。这种蛋白质合成或基因表达的控制称为翻译水平(translationallevel)的调控。这种调控是较少的。一、转录水平的调控单细胞的原核生物对环境条件具有高度的适应性，可以迅速调节各种基因的表达水平，以适应不断变化的环境条件。原核生物主要是在转录水平上调控基因的表达。当需要这种产物时，就大量合成这种mRNA，当不需要这种产物时就抑制这种mRNA的转录，就是让相应的基因不表达。通常所说的基因不表达，并不是说这个基因就完全不转录为mRNA，而是转录的水平很低，维持在一个基础水平（本底水平）。1.正调控（positiveregulation）和负调控（negativeregulation）：诱导物与蛋白质结合形成激活子复合物，激活子复合物与基因启动子DNA序列结合，激活基因启动转录，称为正调控。阻遏蛋白分子与基因启动子DNA序列结合，阻碍RNA聚合酶的工作，使基因处于关闭状态，称为负调控。调节蛋白(regulatoryprotein)是一些特殊蛋白质,它们决定着何时诱导酶或阻遏酶可以合成。每种调节蛋白影响一种或多种特殊基因的表达。它们有两种基本类型:即正调节蛋白(positiveregulator)及负调节蛋白(negativeregulator)。这两种调节可以由调节它们的基因之相反效应加以区别。负调节蛋白或称阻遏蛋白,会使其靶蛋白的合成受到抑制,即不表达,而不管是否需要。阻遏物并非永远能阻止mRNA的合成。否则,它们就将永远抑制其特异蛋白质的合成。许多阻遏物分子能以活性的及无活性的两种形式存在,这要看它们是否与其适当的诱导物或辅阻遏物(corepressor)结合而定,诱导物的结合可使阻遏物失活。例如,当与β-半乳糖苷如乳糖或异乳糖(allolactose,乳糖的代谢物,为天然诱导物)结合时,lac阻遏物即不能与其专一的操纵基因结合。因此,加β半乳糖苷于生长细胞中,以降低lac阻遏蛋白的分子浓度,可使β半乳糖苷酶得以合成。反之,辅阻遏物的结合则将无活性的阻遏物变为有活性的形式。这类突变种称为组成突变种(constitutivemutant)。与此相反,正调节蛋白是激活蛋白(activator),它的存在对合成所调节的酶是需要的,因此,激活蛋白存在时被控制的基因即表达。２.顺式调控元件和反式调控因子：基因表达的调控都是特定的蛋白质分子和特定的DNA序列两个因素相互作用的结果，起调控作用的DNA序列称为顺式调控元件，如乳糖操纵元中的启动子（p）和操纵子（O），起调控作用的蛋白质分子称为反式调控因子，如乳糖操纵子中调节基因编码的阻遏蛋白、cAmp－CAP复合物。在原核生物中，通常是几个作用相关的基因在染色体上串连排列在...