乳糖操縱元和色氨酸操縱元

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1、乳糖操縱元(lacoperon)內(nèi)容提要：乳糖操縱元的結構酶的誘導——lac體系受調控的證據(jù)乳糖操縱元調控模型影響因子1單林娜制作一、乳糖操縱元的結構i基因POlacZlacYlacA阻遏基因CAP啟動子操縱基因結構基因代謝激活蛋白結合位點2單林娜制作乳糖操縱元的結構LacZLacILacALacY1040351078082582repressorβ-galactosidasepermeasetransacetylase3單林娜制作圖Lac操縱元及各組分詳圖4單林娜制作乳糖操縱元的結構1)結構基因：分解乳糖的三種酶，使乳糖分解，產(chǎn)生能量。2)操縱基因

2、3)啟動子4)??CAP5)??i基因：上游，產(chǎn)生阻遏物。5單林娜制作結構基因lacZ編碼β-半乳糖苷酶：將乳糖水解成葡萄糖和半乳糖lacY編碼β-半乳糖苷透過酶：使外界的β-半乳糖苷（如乳糖）能透過大腸桿菌細胞壁和原生質膜進入細胞內(nèi)。lacA編碼β-半乳糖苷乙?；D移酶：乙酰輔酶A上的乙?；D到β-半乳糖苷上，形成乙酰半乳糖。6單林娜制作Twophysiologicallyimportantreactionscatalyzedbyβ-galactosidase?2003JohnWileyandSonsPublishers異乳糖7乳糖別乳糖IPTG結

3、合lac阻遏物—去阻遏8單林娜制作一些化學合成的乳糖類似物，不受β-半乳糖苷酶的催化分解，卻也能與R特異性結合，使R構象變化，誘導lac操縱元的開放。例如異丙基硫代半乳糖苷(isopropylthiogalactoside,?IPTG)就是很強的誘導劑，不被細胞代謝而十分穩(wěn)定。X-gal(5-溴-4-氯-3-吲哚-β-半乳糖苷)也是一種人工化學合成的半乳糖苷，可被β-半乳糖苷酶水解產(chǎn)生蘭色化合物，因此可以用作β-半乳糖苷酶活性的指示劑。IPTG和X-gal（分子式見圖）都被廣泛應用在分子生物學和基因工程的工作中。9單林娜制作如果某種物質能夠促使細菌產(chǎn)

4、生酶而本身又不被分解，這種物質被稱為義務誘導物，如IPTG（異丙基-β–D-硫代半乳糖苷）。義務誘導物(gratuitousinducer)：CH2OHCH3HOOS－C－CH3HCH3OHHHHHOHIPTG10單林娜制作二、酶的誘導—lac體系受調控的證據(jù)11單林娜制作乳糖操縱元的雙調控系統(tǒng)：(1)受乳糖與阻遏蛋白調控的、可誘導的負調控系統(tǒng);(2)受cAMP與CAP調節(jié)的、可誘導的正調控系統(tǒng)。葡萄糖通過調節(jié)cAMP的合成間接監(jiān)控這一過程。以此保證大腸桿菌靈活、經(jīng)濟、有效地適應外界環(huán)境，只有在必需的時候（只有乳糖，沒有葡萄糖）才啟動乳糖操縱子的表達

5、。三、乳糖操縱元調控模型12單林娜制作（一）阻遏蛋白的負性調節(jié)：（分解代謝）——可誘導調控（二）CAP的正性調節(jié)（三）協(xié)調調節(jié)13單林娜制作（一）阻遏蛋白的負性調節(jié)（分解代謝）——可誘導調控1、乳糖操縱元調控模型主要內(nèi)容2、阻遏蛋白的負性調節(jié)：（分解代謝）——負控誘導14單林娜制作1、乳糖操縱元調控模型主要內(nèi)容①Z、Y、A基因的產(chǎn)物由同一條多順反子的mRNA分子所編碼。②該mNA分子的啟動區(qū)（P）位于阻遏基因（I）與操縱區(qū)（O）之間，不能單獨起始半乳糖苷酶和透過酶基因的高效表達；③操縱子(operater)是DNA上的一小段序列（僅為26bp）

6、，是阻遏物的結合位點。④當阻遏物與操縱基因結合時，lacmRNA的轉錄起始受到抑制。15單林娜制作⑤誘導物通過與阻遏物結合，改變它的三維構象，使之不能與操縱基因結合，從而激發(fā)lacmRNA的合成。當有誘導物存在時，操縱基因區(qū)沒有被阻遏物占據(jù)，所以啟動子能夠順利起始mRNA的合成。乳糖操縱元調控模型主要內(nèi)容：16單林娜制作17單林娜制作RNA聚合酶結合部位阻遏物結合部位StartpointofthelacoperonRepressorandRNApolymasebindatsitethatoverlaparoudthestartpointofthela

7、coperon18單林娜制作GC操縱位點的回文序列Centerofsymmetry19單林娜制作未誘導：結構基因被阻遏阻遏物四聚體LacIPOlacZlacYlacA圖當無誘導物時阻遏物結合在操縱基因上20單林娜制作誘導：基因被打開β-半乳糖苷酶透性酶乙酰轉移酶圖誘導物和阻遏物成為調節(jié)操縱元的開關21單林娜制作2、阻遏蛋白的負性調節(jié)：（分解代謝）——負控誘導1)無乳糖存在時，阻遏物可以結合在操縱基因上—→阻止轉錄過程—→基因關閉2)有乳糖存在時，乳糖與阻遏物結合—→阻遏物變構—→阻遏物不能結合操縱基因—→轉錄進行—→基因開放22單林娜制作23單林娜

8、制作可誘導調控的操縱元，其基因表達產(chǎn)物都是利用某種營養(yǎng)物的酶體系（分解代謝）有營養(yǎng)物——相應基因開放無營養(yǎng)物