【正文】 操縱基因上 單林娜 制作 21 誘導(dǎo)：基因被打開 β 半乳糖苷酶 透性酶 乙酰轉(zhuǎn)移酶 圖 誘導(dǎo)物和阻遏物成為調(diào)節(jié)操縱元的開關(guān) 單林娜 制作 22 阻遏蛋白的負性調(diào)節(jié)： （分解代謝） —— 負控誘導(dǎo) 1) 無乳糖存在時，阻遏物可以結(jié)合在操縱基因上 — → 阻止轉(zhuǎn)錄過程 — → 基因關(guān)閉 2) 有乳糖存在時，乳糖與阻遏物結(jié)合 — → 阻遏物變構(gòu) — → 阻遏物不能結(jié)合操縱基因 —→ 轉(zhuǎn)錄進行 — → 基因開放 單林娜 制作 24 ? 可誘導(dǎo)調(diào)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(yīng)基因開放 無營養(yǎng)物 ——細胞就沒必要產(chǎn)生相應(yīng)的酶 單林娜 制作 25 1． 調(diào)控機理： ? CAP： Catabolite activator protein， 分解代謝活化劑蛋白 ， 由活化劑基因 (A)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） ， 是阻遏物的結(jié)合位點 。 (2)受 cAMP與 CAP調(diào)節(jié)的、可誘導(dǎo)的正調(diào)控系統(tǒng)。 ? Xgal(5溴 4氯 3吲哚 β半乳糖苷 )也是一種人工化學(xué)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 。 ? lacA編碼 β 半乳糖苷乙?；D(zhuǎn)移酶： 乙酰輔酶A上的乙酰基轉(zhuǎn)到 β 半乳糖苷上 ， 形成乙酰半乳糖 。單林娜 制作 1 乳糖操縱元 (lac operon) 內(nèi)容提要： 乳糖操縱元的結(jié)構(gòu) 酶的誘導(dǎo) —— lac體系受調(diào)控的證據(jù) 乳糖操縱元調(diào)控模型 影響因子 單林娜 制作 2 一、乳糖操縱元的結(jié)構(gòu) i基因 P O lacZ lacY lacA 阻遏 基因 CAP 啟動子 操縱基因 結(jié)構(gòu)基因 代謝激活蛋白結(jié)合位點 單林娜 制作 3 乳糖操縱元的結(jié)構(gòu) LacZ LacI LacA LacY 1040 3510 780 825 82 repressor βgalactosidase permease transacetylase 單林娜 制作 4 圖 Lac操縱元及各組分詳圖 單林娜 制作 5 乳糖操縱元的結(jié)構(gòu) 1) 結(jié)構(gòu)基因： 分解乳糖的三種酶，使乳糖分解，產(chǎn)生能量。 Two physiologically important reactions catalyzed by βgalactosidase 169。 IPTG和 Xgal（ 分子式見圖 ） 都被廣泛應(yīng)用在分子生物學(xué)和基因工程的工作中 。葡萄糖通過調(diào)節(jié) cAMP的合成間接監(jiān)控這一過程。 ④ 當(dāng) 阻遏物與操縱基因 結(jié)合時 ， lac mRNA的轉(zhuǎn)錄起始受到抑制 。 也叫 環(huán)腺苷酸受體蛋白 (cAMP receptor protein, CRP)。 ?活性態(tài)： CAP與 cAMP結(jié)合后 ， 發(fā)生空間構(gòu)象的變化而活化 ， 能以二聚體的方式與 特定的DNA序列 結(jié)合 ， 從而增強 RNA聚合酶的轉(zhuǎn)錄活性 ， 可使轉(zhuǎn)錄提高 50倍 。 單林娜 制作 33 單林娜 制作 34 CAP正調(diào)控的意義 ?葡萄糖 、 乳糖同時存在時 ， 葡萄糖先利用 1） 有葡萄糖存在時 ， cAMP↓ —→cAMP CAP↓ ，不能結(jié)合 CAP位點上 ， —→ 正調(diào)控作用 ↓ —→ 乳糖操縱元不能表達 。 兩種調(diào)節(jié)機制之間是何種關(guān)系呢 ？ 單林娜 制作 36 ? CAP和 lac阻遏蛋白 兩種調(diào)節(jié)機制根據(jù)存在的碳源性質(zhì)及水平協(xié)調(diào)調(diào)節(jié) lac操縱元的表達 。 – 葡萄糖對 lac 操縱元的阻遏作用稱為分解代謝阻遏 (catabolic repression)。 單林娜 制作 46 大腸桿菌對乳糖的反應(yīng) 培養(yǎng)基：甘油 按照 lac操縱元本底水平的表達 ， 每個細胞內(nèi)有幾個分子的 β半乳糖苷酶和 β半乳糖苷透過酶； 培養(yǎng)基：加入乳糖： 透過酶 進入細胞 β半乳糖苷酶 異構(gòu)乳糖 誘導(dǎo) lac mRNA的生物合成 大量乳糖進入細胞 多數(shù)被降解為葡萄糖和半乳糖（碳源和能源） 異構(gòu)乳糖 少量乳糖 透過酶 單林娜 制作 47 乳糖 H OH HO OH H H CH 2 OH H O OH HO O H O CH2 CH2 OH H OH OH H HO O H 別乳糖 H O OH H H H OH OH H H ＋ H2O H H H O OH CH2 OH CH2 OH H OH CH2 OH H O OH HO O OH H H OH H ＋ OH HO H H H H H OH H