原核生物基因表达调控概述

原核生物基因表达调控概述
基因表达调控是生物体内基因表达调节控制机制，使细胞中基因表达的过程在时间，空间上处于有序状态，并对环境条件的变化做出适当的反应复杂过程。

1.基因表达调控意义
在生命活动中并不是所有的基因都同时表达，代谢过程中所需各种酶和蛋白质基因以及构成细胞化学成分的各种编码基因，正常情况下是经常表达的，而与生物发育过程有关的基因则需在特定的时空才表达，还有许多基因被暂时的或永久的关闭而不来表达。

2.原核基因表达调控特点
原核生物基因表达调控存在于转录和翻译的起始、延伸和终止的每一步骤中。

这种调控多以操纵子为单位进行，将功能相关的基因组织在一起，同时开启或关闭基因表达即经济又有效，保证其生命活动的需要。

调控主要发生在转录水平，有正、负调控两种机制在转录水平上对基因表达的调控决定于DNA的结构，RNA 聚合酶的功能、蛋白质因子及其他小分子配基的相互作用。

细菌的转录和翻译过程几乎在同一时间内相互偶联。

细胞要控制各种蛋白质在不同时期的表达水平，有两条途径：（1）细胞控制从其DNA模板上转录其特异的mRNA的速度，这是一条经济的途径，可减少从mRNA合成蛋白质的小分子物质消耗，这是生物长期进化过程中自然选择的结果，这种控制称为转录水平调控。

（2）在mRNA合成后，控制从mRNA翻译肽链速度，包括一些与翻译有关的酶及其复合体分子缔合的装配速度等过程。

这种蛋白质合成及其基因表达的控制称为翻译水平的调控。

二.原核生物表达调控的概念
（1）细菌细胞对营养的适应
细菌必须能够广泛适应变化的环境条件。

这些条件包括营养、水分、溶液浓度、温度，pH等。

而这些条件须通过细胞内的各种生化反应途径，为细胞生长
的繁荣提供能量和构建细胞组分所需的小分子化合物。

（2）顺式作用元件和反式作用元件
基因活性的调节主要通过反式作用因子与顺式作用元件的相互作用而实现。

反式作用因子的编码基因与其识别或结合的靶核苷酸序列在同一个DNA分子上。

RNA聚合酶是典型的反式作用因子。

顺式作用元件是指对基因表达有调节活性的DNA序列，其活性只影响与其
自身同处于一个DNA分子上的基因；这种基因DNA序列通常不编码蛋白质，
多位于基因旁侧或内含子中。

位于转录单位开始和结束位置上启动子和终止子，都是典型的顺式作用元件。

（3）结构基因和调节基因
结构基因是编码蛋白或RNA基因。

细菌的结构基因一般成簇排列，多个结
构基因受单一启动子共同控制，使整套基因或者都不表达。

结构基因编码大量功能各异的蛋白质，其中有组成细胞核组织器官基本成分的结构蛋白，有催化活性的酶和各种调节蛋白等。

调节基因是编码合成那些参与基因表达调控的RNA和蛋白质的特异性DNA序列。

调节基因编码的调节物通过与DNA上的特定位点
结合控制转录是调控关键。

（4）操纵基因和阻遏蛋白
操纵基因是操纵子中的控制基因，在操纵子上一般与启动子相邻，通常处于开放状态，使RNA聚合酶能够通过并作用于启动子启动转录，阻遏蛋白是负调控系统中由调节基因编码的调节蛋白，它本身或与辅阻遏蛋白物一起合成于操纵基因，阻遏蛋白操纵因子结构基因的转变，阻遏蛋白可被诱导物变构失活，从而导致不可阻遏或去阻遏。

（5）组蛋白和调节蛋白
细胞内有许多种蛋白质数量几乎不受影响，这些蛋白质称为组蛋白或特定持家蛋白。

蛋白调节是一类特殊的蛋白，它们可以调节和影响基因表达。

有两种类型的调节蛋白，即正调节蛋白和负调节蛋白，前者是激活蛋白后者是阻遏蛋白。

（6）操纵子
操纵子是原核生物在分子水平上基因表达调控的单位，由调节基因、启动子、操纵子和结构基因等序列构成。

通过调节基因编码的调节或与诱导物、辅阻遏物协同作用，开启或关闭操纵基因，对操纵子结构基因表达进行正负调控。

（7）原核生物基因对调控作用做出反应的类型
原核生物操纵子对调控蛋白及小分子调节物做出的反应分为可诱导和可抑制两类型。

①阻遏蛋白有活性
有活性的阻遏蛋白，对结构基因能够实行负调控，阻遏转录起始正常进行。

②阻遏蛋白无活性
没有活性的阻遏蛋白不能结合到靶基因上，使后者处于表达状态。

③激活蛋白有活性
有活性的激活蛋白可以使靶基因处于激活状态，属于组成型的正负调控表达。

当存在小分子辅阻遏物时，它与激活蛋白结合成为失去活性的激活蛋白复合物，后者使靶基因由于缺乏激活蛋白而不能表达。

④激活蛋白无活性
没有活性的激活蛋白不能激活靶基因，基因不转录和表达。

（8）小分子效应物
原核生物的操纵子通过调节蛋白质与小分子物质相互作用达到诱导状态，这些小分子间是代谢途径的底物或产物，属于基因表达的调节物质，称为效应物。

细菌两种效应物：A诱导物、B辅助物。

文章来源：部分信息总结于网络，如有雷同不胜荣幸。