81乳糖操纵子

LOGO答辩人：王岩专业：2011级微生物学乳糖代谢基因表达调控1.NegativeRegulation负调控──乳糖操纵子2.PositiveRegulation正调控──CAP-cAMP机制1.负调控──乳糖操纵子负调控──乳糖操纵子乳糖操纵子的结构PromoterOperatorlacZlacYlacAThelacoperon大肠杆菌乳糖操纵子乳糖操纵子控制模型的主要内容：⑴Z、Y、A基因的产物由同一条多顺反子的mRNA分子所编码；⑵启动区P位于阻遏基因I与操纵区O之间；⑶操纵区是DNA上的一小段序列，是阻遏物结合的位点；⑷当阻遏物与操纵区结合时，lacmRNA的转录起始受到抑制；⑸诱导物通过与阻遏物结合，改变其三维构象，使之不能与操纵区结合，使lacmRNA能够合成。乳糖操纵子葡萄糖存在但是乳糖不存在的情况：RepressorPromoterLacYLacALacZOperatorCAPBindingRNAPol.RepressorRepressorRepressormRNAHeyman,I’mconstitutiveComeon,letmethroughNowayJose!CAP乳糖操纵子葡萄糖和乳糖都存在的情况RepressorPromoterLacYLacALacZOperatorCAPBindingRepressorRepressormRNAHeyman,I’mconstitutiveCAPRepressorRepressorXRNAPol.RNAPol.Great,Icantranscribe!Sometranscriptionoccurs,butataslowrateThislactosehasbentmeoutofshape乳糖操纵子乳糖存在但是葡萄糖不存在的情况RepressorPromoterLacYLacALacZOperatorCAPBindingRepressorRepressormRNAHeyman,I’mconstitutiveCAPcAMPRepressorRepressorXThislactosehasbentmeoutofshapeCAPcAMPCAPcAMPBindtomePolymeraseRNAPol.RNAPol.Yipee…!乳糖操纵子葡萄糖和乳糖都不存在的情况RepressorPromoterLacYLacALacZOperatorCAPBindingCAPcAMPCAPcAMPCAPcAMPBindtomePolymeraseRNAPol.RepressorRepressormRNAHeyman,I’mconstitutiveRepressorSTOPRighttherePolymeraseAlright,I’mofftotheraces...Comeon,letmethrough!代谢产物抑制——正性调控Anadditionalcontrolsystemexistsbecausecellshavespecificenzymesthatfavorglucoseuptakeandmetabolism.Ifbothlactoseandglucosearepresent,synthesisofβ-galactosidaseisnotinduceduntilalltheglucosehasbeenutilized.Thus,thecellconservesitsmetabolicmachinerybyutilizinganyexistingglucosebeforegoingthroughthestepsofcreatingnewmachinerytometabolizethelactose.代谢产物抑制——正性调控Studiesindicatethatinfactsomecatabolicbreakdownproductofglucosepreventsactivationofthelacoperonbylactose,thiseffectwascalledcataboliterepression——repressionofcertainsugar-metabolizingoperonsinfavorofglucoseispresentintheenvironmentofthecell.2.正调控──CAP-cAMP++++转录无葡萄糖，cAMP浓度高时促进转录有葡萄糖，cAMP浓度低时不促进转录ZYAOPDNACAPCAPCAPCAPCAPCAPCAP的正调控当阻遏蛋白封闭转录时，CAP对该系统不能发挥作用如无CAP存在，即使没有阻遏蛋白与操纵序列结合，操纵子仍无转录活性。cAMP—CAP复合物与启动子区的结合是转录起始所必需的。协调调节葡萄糖对lac操纵子的阻遏作用称分解代谢阻遏(catabolicrepression)。单纯乳糖存在时，细菌利用乳糖作碳源；若有葡萄糖或葡萄糖/乳糖共同存在时，细菌首先利用葡萄糖。葡萄糖利用对乳糖操纵元的影响TheCAP-cAMP机制—正性调控CAP-cAMP机制是一个正性调控的例子，因为乳糖操纵子的表达需要CAP-cAMP复合物与激活的CAP相互作用。一些化学合成的乳糖类似物，不受β－半乳糖苷酶的催化分解，却也能与R特异性结合，使R构象变化，诱导1ac操纵元的开放。例如异丙基硫代半乳糖苷(IPTG)就是很强的诱导剂，不被细胞代谢而十分稳定。X－gal(5－溴－4－氯－3－吲哚－β－半乳糖苷)也是一种人工化学合成的半乳糖苷，可被β－半乳糖苷酶水解产生兰色化合物，因此可以用作β－半乳糖苷酶活性的指示剂。IPTG和X－gal都被广泛应用在分子生物学和基因工程的工作中。1.乳糖代谢的条件E.coli:“Thisismyfavorite!”乳糖半乳糖葡萄糖如何利用乳糖E.coli:“Ineedlactosepermease,β-galactosidase,andtransacetylase.”何时利用乳糖E.coli:“Iwilluselactoseonlywhenthereisnoglucoseandthereislactose.”Glucose+Lactose+Glucose–Lactose–Glucose–Lactose+LOGO