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分子生物学总结完整版( 五 )

基因 核糖核酸 生物学 蛋白质


魔斑核苷酸：是细菌生长过程中在缺乏氨基酸供应时产生的一个应急产物 。 主要是三磷酸鸟苷（GTP）合成的四磷酸鸟苷（ppGpp）和五磷酸鸟苷（pppGpp） 。 主要功能是干扰RNA聚合酶与启动子结合的专一性 ， 诱发细菌的应急反应 ， 帮助细菌在不良环境条件下得以存活 。
简述乳糖操纵子在无乳糖、添加乳糖、葡萄糖和乳糖都存在时的工作原理 。
1没有乳糖 ， 只有葡萄糖时 ， 不产生利用乳糖的酶 。
①有葡萄糖及cAMP浓度低时 ， CAP活性低 ， 没有正调控 。
②没有乳糖 ， 没有半乳糖时 ， 阻遏蛋白可与操纵序列结合 ， 起负调控作用 。 由于①、②转录受抑制 ， 不产生利用乳糖的酶 。
2.有葡萄糖 ， 又有乳糖时 ， 不利用乳糖 。
①有葡萄糖及cAMP浓度低时 ， CAP活性低 ， 没有正调控 。
②有乳糖 ， 有半乳糖 ， 阻遏蛋白不可与操纵序列结合 ， 无负调控 。由于没有正调控 ， 转录处于低水平状态 ， 不产生利用乳糖的酶 ， 细菌优先利用葡萄糖 。 没有葡萄糖 ， 只有乳糖时 ， 利用乳糖 。
3.没有葡萄糖 ， 只有乳糖时 ， 利用乳糖 。
①没有葡萄糖及cAMP浓度高时 ，CAP活性高 ， 有正调控 。
②有乳糖 ， 有半乳糖 ， 阻遏蛋白不可与操纵序列结合 ， 无负调控 。 转录处于高水平 ， 利用乳糖酶大量合成 。
乳糖操纵子的组成和作用机制
1、乳糖操纵子的组成：大肠杆菌乳糖操纵子含Z、Y、A三个结构基因分别编码半乳糖苷酶、透酶和半乳糖苷乙酰转移酶此外还有一个操纵序列O一个启动子P和一个调节基因I.
2、作用机制：
1）阻遏蛋白的负性调节：没有乳糖存在时I基因编码的阻遏蛋白结合于操纵序列O处乳糖操纵子处于阻遏状态不能合成分解乳糖的三种酶；有乳糖存在时乳糖作为诱导物诱导阻遏蛋白变构不能结合于操纵序列乳糖操纵子被诱导开放合成分解乳糖的三种酶.所以乳糖操纵子的这种调控机制为可诱导的负调控.
2）CAP的正性调节：在启动子上游有CAP结合位点当大肠杆菌从以葡萄糖为碳源的环境转变为以乳糖为碳源的环境时cAMP浓度升高与CAP结合使CAP发生变构CAP结合于乳糖操纵子启动序列附近的CAP结合位点激活RNA聚合酶活性促进结构基因转录调节蛋白结合于操纵子后促进结构基因的转录对乳糖操纵子实行正调控加速合成分解乳糖的三种酶.
3）协调调节：乳糖操纵子中的I基因编码的阻遏蛋白的负调控与CAP的正调控两种机制互相协调、互相制约.
色氨酸调控机制：
大肠杆菌色氨酸操纵子的转录受阻遏机制和弱化机制两种机制的控制 ， 前者通过阻遏蛋白和操纵基因的作用控制转录的起始 ， 后者通过前导序列形成特殊的空间结构控制转录起始后是否进行下去 。
）色氨酸操纵子的可阻遏系统： 在阻遏系统中 ， 起负调控的调节基因的产物是一个无活性的阻遏蛋白 ， 色氨酸是辅阻遏物；当色氨酸不足时 ， 阻遏蛋白无活性 ， 不能和操纵基因结合 ， 色氨酸操纵子能够转录；当色氨酸充足时 ， 阻遏蛋白和它结合而被激活 ， 从而结合到操纵基因上 ， 而色氨酸操纵子的操纵基因位于启动基因内 ， 因此 ， 活性阻遏物的结合排斥了RNA聚合酶的结合 ， 从而抑制了结构基因的表达 。
弱化子工作的原理及其生物学意义
原理：原核生物中 ， 转录和翻译偶连 。 前导区的转录紧接着前导mRNA的翻译；
前导肽mRNA含2个连续的Trp密码子 ， 其翻译对运载色氨酸的tRNA浓度敏感 。 如果细胞中Trp浓度很低 ， 核糖体就会在此暂停；核糖体的暂停改变前导mRNA的二级结构 ， 4区被转录完成时核糖体才进行到1区 ， 前导区结构为2&3配对 ， 不形成内在性终止子（3-4配对）结构 ， 转录继续 。 如果细胞中Trp浓度高 ， 核糖体很快通过2个连续的Trp密码子 ， 在4区被转录之前就到达2区 ， 3&4配对 ， 形成内在性终止子结构 ， 转录终止 。
生物学意义：氨基酸合成中的反馈抑制 。 经济的原则 。
细菌利用阻遏和弱化双重机制感受细胞内外Trp的变化 ， 精确调控Trp的合成 。 反应灵敏 。
单独的弱化作用的效率很高 ， 其他氨基酸操纵子如His、Leu ， 没有阻遏蛋白 ， 全靠弱化作用调节 。 效率高 。
提供了一条不依靠调节蛋白 ， 只依赖RNA结构的基因表达调控途径 。
科学上 ， 把培养基中营养缺乏 ， 蛋白质合成停止后 ， RNA合成也趋于停止这种现象称为严紧控制（rel+）；反之则称为松散控制（rel-） 。
魔斑的主要作用：

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