原核生物在发育过程中表现出对环境条件的高度适应性,可根据环境条件的变化,迅速调节各种不同基因的表达水平。这说明,原核生物具有严格的基因表达调控机制。
原核生物基因表达的调控主要发生在转录水平。
(一)转录水平的调控
当需要某一特定基因产物时,合成这种mRNA。当不需要这种产物时,mRNA转录受到抑制。但要说明一点,即使是基因不表达,通常也是指该基因的表达水平很低,但仍推持在一个基本水平,每个细胞也有一至几个mRNA分子。
在细菌中,当几种酶参与同一个代谢途径时,往往是这几种酶的合成同时起动,产生编码所有蛋白质的一个或几个多顺反子mRNA ,这是原核生物所特有的现象,也是一种经济有效的调控方式。真核生物没有这种调控机制,因为真核生物基因转录是单顺反子mRNA。不同转录调控机制中有一些共同特点。例如,根据基因表达产物的用途,可分为降解代谢途径与合开发者_StackOverflow中文版成代谢途径。在一个多级反应的降解代谢途径中,被降解的分子将决定这些降解酶是否需要合成。而在合成代谢途径中,合成的最终产物又可以调节合成酶基因的表达。尽管不同调控机制差别很大,但通常可归为正调控和负调控两种。存在细胞中的阻遏物阻止转导过程是负调控。在这里,阻遏物与DNA分子结合,阻碍RNA聚合酶转录,使基因处于关闭状态。只有当阻遏物被解除后,转录才能起动,产生mRNA分子。正调控是经诱导物诱导转录的调控机制。在正调控系统中,诱导物通常与另一蛋白质结合形成一种激活子复合物,与基因启动子DNA序列结合,激活基因起始转录。
负调控与正调控并非相互的两种机制。有些系统既是负调控,又是正调控,利用这两种调控方式以适应不同环境。在这种情况下,激活子必须与DNA结合,而阻遏物不与DNA结合,基因才能转录。原核生物中基因表达以负调控为主。真核生物中则主要是正调控机制。
在降解代谢途径中,既有正调控也有负调控。在合成代谢途径中,终产物通常以负调控方式控制自身产物的合成。当缺少产物时,合成速率增加;而当产物存在,合成速率降低。单个蛋白质也可调节自身的转录,这种方式称为自动调控。在负调控中,该蛋白抑制转录。蛋白质的浓度愈多,mRNA转录越少,在正调控中,这种蛋白质促进转录。合成的蛋白质越多,转录效率越高。正调控是在一些弱诱导系统中常见的机制。一种弱信号就可以起始转录。再经过正调控提高转录效率。
(二)乳糖操纵元
大肠杆菌的乳糖降解代谢管径是最早用于代谢调控研究的系统。从1946年开始,法国科学家莫诺等人就一直进行大肠杆菌乳糖代谢调控研究,发现乳糖降解代谢具有典型“开关”特性。当大肠杆菌生长在含有乳糖的培养基上,乳糖代谢酶浓度从每个细胞几个分子急剧增加到几千个分子。而当培养基中没有乳糖时,乳糖代谢基因不表达,乳糖代谢合成停止。雅各布和莫诺根据大量的遗传及生化研究结果,于1961年提出了乳糖操纵无模型,用来说明乳糖代谢中基因表达的调控机制。因此,乳糖操纵元成为基因表达调控研究的典例。很多用于基因调控的术语来自对乳糖操纵元的研究。
王继毛 2021-07-02 20:52
原核生物基因表达的调控主要发生在转录水平。当生物需要某种基因产物时,合成这种产物的mRNA的数量大量赠加,mRNA反转录成蛋白质,然后最开发者_如何学JAVA终生成这种物质,当这种产物需求量降低时,mRNA的合成量减少,但是并不是完全不生成,而是表达量比较低。而在合成代谢途径中,合成的最终产物又可以调节合成酶基因的表达。这种调节分为正调控和负调控。
星月_862 2021-07-02 20:53 开发者_StackOverflow中文版
原核生物是没有细胞核核膜的,非常容易受到外界环境的影响而调控基因的表达来适应外界环境,调控的单位就是操纵子。操控子是原核生物基因组中具有相同或相近表达功能的基因组成的基因簇,包括结构基因以及调节基因的整个DNA序列。操纵子是原核生物中进行基因调控的基本单位。
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