Mindmap --- 原核细胞转录调控的操纵子学说

现代分子生物学 思维导图 — 原核生物基因表达调控之原核细胞转录调控的操纵子学说。

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• 原核细胞转录调控的操纵子学说
  • 操纵子是原核生物基因表达调控的功能单位
    • 组成元件包括调节基因、操作子、一系列的结构基因
    • 操纵子可以被调节基因的产物（调节蛋白）识别
    • 原核生物中在同一代谢途径中功能相关的蛋白的编码基因排列在一起组成一个操纵子，转录成多顺反子mRNA
  • 操纵子的组成元件
    • 结构基因群
      • 一般含有两个以上的结构基因
      • 每个结构基因是一个连续的开放读框（open reading frame）
      • 5’- 端有翻译起始密码子，3’-端有翻译终止密码子
      • 各结构基因头尾衔接、串联排列、组成结构基因群
    • 启动子
      • 指能被RNA聚合酶识别、结合并启动基因转录的一段DNA序列
      • 操纵子至少有一个启动子，控制整个结构基因群的转录
      • 不同启动子因序列差异而与RNA聚合酶的亲和力不同，启动转录的频率有高有低，即启动基因转录的强弱不同
    • 操纵子
      • 操纵子是一段能被调控蛋白特异性结合的DNA序列
      • 操纵子常与启动子邻近或重叠，当调控蛋白结合在操纵基因上，会影响其下游基因的转录
      • 乳糖操纵子中的操作子（O）序列位于启动子（P）与被调控的基因之间，部分序列与启动子序列重叠
      • 操作子序列具有回文（palindrome）结构。许多操作子都具有类似的对城性序列，可能与特定蛋白质的结合相关
    • 终止子
      • 终止子（terminator T）是给予RNA聚合酶转录终止信号的DNA序列
      • 操纵子中结构基因群最后一个基因的末端存在一个终止子
      • 终止子按其作用分类
        • 不依赖ρ因子的强终止子
        • 依赖ρ因子的弱终止子
    • 调控基因
      • 调控基因（regulatory gene）是编码能与操纵子结合的调控蛋白的基因
      • 某些特定的物质能与调控蛋白结合，使调控蛋白的空间构象发生变化，从而改变其对基因转录的影响，这些物质称为 效应物（effector）
      • 能引起诱导发生的效应物称为 诱导物（inducer）
      • 能导致阻遏发生的效应物称为 阻遏物或辅助阻遏物（corepressor）
  • 根据操纵子的作用方式分类
    • 调节分解代谢的操纵子
      • 属于诱导型，并受cAMP-CAP的调节，分解代谢的底物常为小分子诱导物
    • 调节合成代谢的操纵子
      • 属于阻遏型，不受cAMP-CAP影响，其中一些操纵子等具有弱化子（例如：Trp；His；Phe；Leu；Thr和Ilv的操纵子），最终产物使辅阻遏物
  • 乳糖操纵子(lactose operon)
  • 色氨酸操纵子(trp operon)
  • 多启动子调控的操纵子
    • rRNA 操纵子—2个启动子
    • 核糖体蛋白SI操纵子—4个启动子
    • DnaQ蛋白操纵子—2个启动子
    • 在不同的生活环境中，不同的启动子精密的调节基因的表达量，对维持细菌的生存起着非常重要的作用