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原核生物中蛋白质合成的调控(简述原核生物蛋白质合成过程)

2022-01-24 09:54:23
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  所有细胞都需要调节蛋白质合成。

  特别是,在原核细胞中,调节是通过称为操纵子的遗传单元以及如下所述的许多相关机制来实现的:

  基于营养供给的蛋白质合成调控

  原核生物以一种使它们能够最有效地获取或保存能量的方式对其营养供应的变化作出反应。

  例如。

  大肠杆菌在可用时优先使用葡萄糖。葡萄糖利用途径中的酶是组成型的,即它们不断产生。

  然而,如果培养基中不存在葡萄糖,但有另一种糖存在,大肠杆菌就会产生酶和其他蛋白质,使细胞能够从这种糖中获取能量。

蛋白质合成调控

  通过操作者进行调节

  原核生物中蛋白质合成的调节主要发生在转录水平,并涉及称为操纵子的遗传单位。

  一个操纵子是一组在基因组中彼此相邻并且被协调控制的基因;也就是说,基因要么全部打开,要么全部关闭。

  操纵子包含蛋白质结合并促进或抑制RNA聚合酶结合的启动子区域。

  当RNA聚合酶转录操纵子的结构基因时,会产生多顺反子mRNA(即,编码多于一种多肽的mRNA)。

  2.1。 感应调节

  诱导是诱导物(小分子)刺激操纵子转录的过程。

  诱导物通常是糖(或糖的代谢物),诱导型操纵子产生的蛋白质允许糖代谢。

  诱导器的工作:

  (1) 诱导物与阻遏物结合,使其失活。

  (2) 不活跃的阻遏物不与操作符结合。

  (3) 因此,RNA聚合酶可以与启动子结合并转录操纵子。

  (4)产生由操纵子编码的结构蛋白。

  例子:

  如果提供的培养基中不存在葡萄糖,但可以使用另一种糖,大肠杆菌会产生酶和其他蛋白质,使细胞能够从该糖中获取能量。

  调节酶合成的过程称为诱导。

  Lac 操纵子是可诱导的。

  2.2. 压制监管

  阻遏是辅助阻遏物(一种小分子)抑制操纵子转录的过程。

  共阻遏物通常是氨基酸,由可阻遏操纵子产生的蛋白质参与氨基酸的合成。

  阻遏物的工作

  (1) 共阻遏物与阻遏物结合,激活它。

  (2) 活性阻遏物与操纵子结合。

  (3) 因此,RNA聚合酶不能与启动子结合,操纵子不被转录。

  (4) 细胞停止产生操纵子编码的结构蛋白。

  例如:

  如果培养基中存在氨基酸,大肠杆菌不需要合成该氨基酸并通过停止产生其合成所需的酶来节省能量。调节这些酶的合成的过程称为抑制。

  色氨酸操纵子是可抑制的。

  阳性对照调节

  一些操纵子被激活转录的机制打开。

  当阿拉伯糖 (ara) 操纵子的阻遏物与阿拉伯糖结合时,它会改变构象并成为刺激 RNA 聚合酶与启动子结合的激活物。

  然后转录操纵子,并产生阿拉伯糖氧化所需的蛋白质。

  代谢物抑制调节

  当培养基中存在葡萄糖时,一些操纵子(例如 lac 和 ara)不表达。这些操纵子的表达需要 cAMP。

  在职的:

  (1) 葡萄糖导致细胞中的 cAMP 水平降低。

  (2)当葡萄糖降低时,cAMP水平升高。

  (3) cAMP 与分解代谢物激活蛋白 (CAP) 结合。

  (4) cAMP-蛋白质复合物与操纵子启动子附近的位点结合,促进

  RNA聚合酶与启动子的结合。

  例子:

  lac 操纵子表现出分解代谢物抑制。在存在乳糖和不存在葡萄糖的情况下,lac 抑制子失活,高水平的 cAMP 促进 RNA 聚合酶与启动子的结合。操纵子被转录,并产生允许细胞利用乳糖的蛋白质。

  衰减调节

  在细菌细胞中,转录和翻译同时发生。

  衰减通过新生转录物的快速翻译导致转录终止的机制发生。

  在产生转录物时,如果核糖体附着并快速翻译转录物,则会在 mRNA 中产生二级结构,这是 RNA 聚合酶的终止信号。

  如果翻译缓慢,则不会形成这种终止结构,并且转录会继续。

  例子:

  trp 操纵子以及其他氨基酸生物合成操纵子受衰减调节。


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