PDF《分子生物学》

16 lacI lacZ lacY lacA O P RNA聚合酶 没有乳糖时 阻遏蛋白 活性阻遏蛋白四聚体 操纵区 乳糖操纵子模型示意图二

17 lacI lacZ lacY lacA O P β-半乳糖苷酶 β-半乳糖苷透过酶 β-半乳糖苷 乙酰基转移酶 RNA聚合酶 有乳糖时 乳糖和阻遏物结合 形成非活性阻遏蛋白 负控诱导系统 操纵子模型的具体内容 lac操纵子的本底表达 大肠杆菌对乳糖的反应 阻遏物lacI基因产物及功能 葡萄糖对lac操纵子的影响 cAMP与代谢物激活蛋白

18 lac操纵子的本底水平表达 乳糖进入细胞依赖于透过酶.第一个诱导 物(乳糖)是如何达到细胞的? 细胞内原本有少量透过酶 真正的诱导物异构乳糖的形成依赖β-半乳 糖苷酶.异构乳糖一开始是怎么形成的? 细胞内原本有少量半乳糖苷酶

19 乳糖异构化成 异构乳糖

20 大肠杆菌对乳糖的反应(考虑本底水平)

21 本底水平 本底水平 诱导后水平 加诱导物 去掉诱导物 lac mRNA水平 β-半乳糖苷 酶活性 滞后 滞后 本底水平合成 乳糖存在下的 负控诱导过程 乳糖撤去后的恢复 大肠杆菌对乳糖的反应(考虑本底水平) 本底水平表达 每个细胞内有几个分子的β-半乳糖苷酶和透过酶 乳糖存在下的负控诱导合成 单个透过酶使少量乳糖进入细胞内 单个半乳糖酶将乳糖催化成异构乳糖 异构乳糖结合阻遏物,使之失活,lac?mRNA开始合成 mRNA编码大量的β-半乳糖苷酶和透过酶,大量乳糖涌入细 胞 乳糖撤去的恢复 乳糖撤去,已有的乳糖被消耗完毕,阻遏物仍在不断合成 活性的阻遏物浓度超过异构乳糖的浓度 lac?mRNA合成被抑制

22 阻遏子lac?I基因产物及阻遏物 lac操纵子阻遏物mRNA在弱启动子控制下 组成型合成

23 阻遏子lac?I基因产物及阻遏物 阻遏蛋白有四个相同亚基,每个亚基含有 347个氨基酸残基,每个亚基能与一分子 IPTG(乳糖类似物)结合 I-突变株细胞提取中缺少阻遏物,证明阻遏 物是蛋白质 若lac?I基因由弱启动子突变成强启动子, 细胞内不可能产生足够的诱导物克服阻遏状 态,lac操纵子变得不可诱导

24 阻遏基因I的功能 部分二倍体的大肠杆菌 一个野生型乳糖操纵子 一个阻遏基因突变的乳糖操纵子

25 没有乳糖存在时, 不产生相应酶 葡萄糖对lac操纵子的影响 如果将葡萄糖和乳糖同时加入培养基中,大肠 杆菌在耗尽外源葡萄糖之前不会诱发lac操纵子 葡萄糖对lac操纵子表达的抑制是间接的 一些突变的大肠杆菌在葡萄糖存在时,lac mRNA 也可被诱导合成:该类大肠杆菌在糖酵解途径中不 能将6-磷酸葡萄糖转化为下一步代谢中间物 葡萄糖的某些降解产物抑制了lac mRNA的合成, 因此葡萄糖效应称为代谢物阻遏效应

26 cAMP与代谢物激活蛋白 cAMP 环腺苷酸 广泛存在动植物组织中 在腺苷酸环化酶的作用下由ATP转变而来 在真核生物激素调节中起重要作用 大肠杆菌中,受到葡萄糖代谢的调节

27 cAMP与代谢物激活蛋白 葡萄糖对cAMP的调节 缺乏碳源的培养基中培养细菌,cAMP浓度高 含葡萄糖的培养基中培养细菌,cAMP浓度低 只有甘油或乳糖等不进行糖酵解的碳源, cAMP的浓度高 推测糖酵解途径中的某些代谢产物抑制了腺苷 酸环化酶的活性

28 cAMP与代谢物激活蛋白 代谢物激活蛋白 CAP 又称环腺苷酸受体蛋白CRP,由Crp基因编码 CAP和cAMP都是合成lac?mRNA必需的 E.g.?Crp及腺苷酸环化酶基因突变的细菌都不 能合成lac?mRNA