1.3 色氨酸操纵子在线视频

我是来自于北京化工大学

生命科学技术学院的罗施中

下面我们给大家讲解

关于色氨酸操纵子

色氨酸是构成蛋白质的组分

一般的生物环境

难以给细菌提供足够的色氨酸

所以细菌要生存的繁殖

它需要通过自身许多步骤

来合成色氨酸

但是如果一旦环境

能够提供色氨酸的时候

细菌就会充分利用外界的色氨酸

减少或停止合成色氨酸

从而减轻自身的负担

那么细菌为什么能做到这一点呢

它就是在它的生物体内

含有一个称之为色氨酸操纵子的调控

那么色氨酸操作子

它实际上包含有如下的操纵单元

它含有一个R基因

那么这个R基因

它得到了一个称之为辅阻遏蛋白

同时色氨酸操纵子它含有

启动子Ptrp 和启动子p 操纵子O

以及所有下游的L基因 E基因

D基因 C基因 B基因和A基因

那么这些基因的作用

主要是用于合成我们所需要的

色氨酸的相应的一些酶

那么色氨酸的操纵子的结构呢

我们可以看到

实际上色氨酸操纵子的结构基因

它包含有五个

包含有A基因 B基因 C基因

D基因和E基因

那么在E基因前面

实际上是一个启动子和操纵子

以及两个其他的区域

称之为前导区和弱化子

同时色氨酸操纵子

它产生阻碍的基因为R基因

距离色氨酸结构基因比较远

那么色氨酸操纵子它具有的特点

实际上第一个是R基因

和刚才所说的结构基因是不连锁

相互之间没有任何的联系

但是操纵基因它是位于启动子之后

同时色氨酸操纵子

它还有刚才所说的

这种弱化子的结构特征

启动子和结构基因并不直接相连

两者它是被一个称之为

前导序列所隔开的

那么对于色氨酸操纵子

它实际上是一个所谓的负控阻遏系统

那么负控阻遏系统也就是说

如果在低色氨酸浓度的时候

它的阻遏蛋白它不结合操纵子基因

所以它整个基因处于一个开的状态

在高色氨酸浓度的时候

它阻遏蛋白它是结合到操纵子基因上

所以它会导致整个系统

处于一个关的状态

那么色氨酸操纵子

除了刚才所说的

阻遏蛋白的阻遏作用之外

它还有一个非常重要的

一个称之为弱化作用

那么这个弱化作用它包含有

刚才所说的前导区和弱化子区

那么前导序列实际上是

在色氨酸mRNA5'端的E基因的

起始密码前有一个

大约长度为162个碱基的mRNA片段

同时这个片段的过程中间

它含有一个弱化子的结构特征

那么这个弱化子的结构特征

它由于形成了这种特殊的发夹结构

并且在它的发夹结构的末尾

含有多聚U的存在

因此是一个所谓的

强终止子的结构特征

那么这个弱化机制到底是如何产生的

我们可以看到实际上

在色氨酸操纵子的5'端的碱基里面

实际上它的编码的先导序列里面

还有非常多的色氨酸

那么这时候我们可以看到

首先得到我们所需要的mRNA链

在有高色氨酸浓度的时候

那么核糖体会结合到mRNA链上

前导序列上

那么这时候色氨酸的浓度比较高

那么我们可以看到在弱化机制里面

它的前导序列实际上分为

一 二 三 四这四个部分

其中第一个部分和第二个部分

可以形成发夹结构

第二个部分和第三个部分

能够形成发夹结构

第三个部分和第四个部分

能形成发夹结构

那么在第一个部分

也就是前导序列的表达过程中间

我们可以看到

它含有非常多的色氨酸密码子

那么也就是编码出来就是色氨酸

所以当核糖体进行合成的时候

它会在第一个区域结合位点上

结合等待色氨酸的转运RNA的加入

那么如果在低色氨酸浓度的时候

实际上体内的色氨酸转运RNA的浓度

也非常低

那么这时候核糖体会一直占据在

A的1的位置

那么这样的话

实际上2和3就有可能形成发夹结构

那么如果2和3形成发夹结构之后

3和4就不能够形成发夹

那么这时候大家可以看到

2和3所形成的发夹结构的末端

实际上并没有多聚U的存在

所以它不是一个强终止子

那么这时候它整个的这个翻译

就不会停止下来

而如果是在高色氨酸浓度的时候

我们可以看到实际上

核糖体它可能在很快

就能够穿过第一个前导序列

那么穿过前导序列之后

核糖体会占据在第2的位置

那么这时候3和4就会形成发夹结构

那么如果3和4形成发夹结构之后

它的3’端就会是多聚U的存在

那么多聚U的存在

就实际上是一个强终止子的结构特点

那么这时候

实际上它整个的转录就会停止下来

那么通过刚才所说的这个辅阻遏蛋白

它的降低能够降低到70倍的左右

而刚才所说的弱化子的弱化作用

大约是10倍左右的调节

那么我们可以看到

通过所谓的阻遏蛋白以及弱化子的

这两步的调控

能够使整个色氨酸操纵子的调控

达到700倍左右的抑制作用

那么关于色氨酸操纵子的结构特征

我们这堂课的讲解就到这儿