第八章 原核生物基因表达的调控-佘

第八章原核基因表达的调控1单林娜制作第一节基因表达调控的基本概念第二节原核基因调控机制第三节乳糖操纵元第四节色氨酸操纵元第五节其他操纵元2单林娜制作第一节基因表达调控的基本概念一、基因表达的概念基因表达(geneexpression)：是指储存遗传信息的基因经过转录、翻译合成特定蛋白质，进而发挥其生物功能的整个过程。也即基因转录及翻译的过程。rRNA、tRNA编码基因转录合成RNA的过程也属于基因表达。基因表达调控（geneexpressionregulation）:对基因表达过程的调节就称为…。3单林娜制作dsDNAsupersolenoidchromatidchromosomesolenoidchromatinnucleosomestranscriptionbubbleRNAactivityofgenestructure2134564单林娜制作DNARNA5单林娜制作RNApolymerase5’5’5’codingstrandtemplatestrand

newRNAtranscriptmodelabouttranscriptionterminationforindependenttofactor6单林娜制作7单林娜制作8单林娜制作9单林娜制作(一)组成性表达(constitutiveexpression)(二)适应性表达(adaptiveexpression）二、基因表达的方式10单林娜制作1、概念：又称组成性基因表达(constitutivegeneexpression),是指在个体发育的任一阶段都能在大多数细胞中持续进行的基因表达。其基因表达产物通常是对生命过程必需的或必不可少的，且较少受环境因素的影响。这类基因通常被称为管家基因（housekeepinggene）。

（一）组成性表达11单林娜制作2.特点

①不易受环境变化影响,表达产物是整个生命过程中都持续需要的,是细胞存活所必须的。②表达水平较恒定。3.意义

维持生命12单林娜制作

1.概念

指环境的变化容易使其表达水平变动的一类基因表达。包括：（二）适应性表达13单林娜制作

①诱导—随环境条件变化基因表达水平增高的现象称为诱导(induction)，这类基因被称为可诱导的基因(induciblegene)；

②阻遏--相反，随环境条件变化而基因表达水平降低的现象称为阻遏(repression)，相应的基因被称为可阻遏的基因(repressiblegene)。14单林娜制作2.特点

易受环境变化影响3.意义

适应环境15单林娜制作三、基因表达的时间性和空间性1、时间特异性（temporalspecificity）按功能需要，某一特定基因的表达严格按特定的时间顺序发生，称之为基因表达的时间特异性。多细胞生物基因表达的时间特异性又称阶段特异性(stagespecificity)。16单林娜制作是指多细胞生物个体在某一特定生长发育阶段，同一基因的表达在不同的细胞或组织器官不同，从而导致特异性的蛋白质分布于不同的细胞或组织器官。故又称为细胞特异性或组织特异性(cellortissuespecificity)。

2、空间特异性(spatialspecificity)17单林娜制作四、基因表达调控的生物学意义适应环境、维持生长和增殖（原核、真核）维持个体发育与分化（真核）18单林娜制作五、基因表达调控的基本原理

（一）基因表达的多级调控基因表达调控可见于从基因、转录到蛋白质生物合成的各个阶段，因此基因表达的调控可分为：DNA水平转录水平（基因激活及转录起始）转录后水平（加工及转运）翻译水平翻译后水平以转录水平的基因表达调控最重要。19单林娜制作（二）基因转录激活调节基本要素

——顺式作用元件和反式作用因子在基因转录水平上的调控都是特定的蛋白质分子和特定的DNA序列两个因素相互作用的结果。起调控作用的DNA序列称为顺式作用元件或顺式调控元件。与这些DNA序列相互作用的蛋白质称为反式作用因子。20单林娜制作1．顺式作用元件（cis-actingelement）：又称分子内作用元件，指存在于DNA分子上的一些与基因转录调控有关的特殊顺序。21单林娜制作在原核生物中，大多数基因表达通过操纵元模型进行调控，其顺式作用元件主要由启动子、操纵子和调节基因组成。在真核生物中，与基因表达调控有关的顺式作用元件主要有启动子（promoter）、增强子（enhancer）和沉默子（silencer）沉默子（silencer）：可降低基因启动子转录活性的一段DNA顺式元件。与增强子作用相反。22单林娜制作基因的组织结构及顺式作用元件TranscriptionregionE.coilExonIntronEnhancer-35region-10regionEukaryotepromoterTATAInr23单林娜制作2．反式作用因子（trans-actingfactor）又称为分子间作用因子，指一些与基因表达调控有关的蛋白质因子。反式作用因子与顺式作用元件之间的共同作用，才能够达到对特定基因进行调控的目的。24单林娜制作原核生物中的反式作用因子主要分为特异因子、激活蛋白和阻遏蛋白；而真核生物中的反式作用因子通常称为转录因子。反式作用因子也是基因产物。25单林娜制作3．顺式作用元件与反式作用因子之间的相互作用大多数调节蛋白在与DNA结合之前，需先通过蛋白质-蛋白质相互作用，形成二聚体或多聚体，然后再通过识别特定的顺式作用元件，而与DNA分子结合。这种结合通常是非共价键结合。26单林娜制作27单林娜制作第一节基因表达调控的基本概念第二节原核基因调控机制第三节乳糖操纵元第四节色氨酸操纵元第五节其他操纵元28单林娜制作第二节原核基因调控机制

内容提要：原核基因表达调控环节操纵元学说原核基因调控机制的类型与特点转录水平上调控的其他形式

29单林娜制作一、原核基因表达调控环节1、转录水平上的调控（transcriptionalregulation）2、转录后水平上的调控（post-transcriptionalregulation）①

mRNA加工成熟水平上的调控②

翻译水平上的调控30单林娜制作31单林娜制作二、操纵元学说1、操纵元模型的提出操纵子/元（operon

）学说是关于原核生物基因结构及其表达调控的学说。1961年，由法国巴斯德研究所著名科学家Monod和Jacob首先提出。获1965年诺贝尔生理学和医学奖。32单林娜制作JacobandMonod33单林娜制作调控区:I-调节基因，Repressor；P-启动子,Promotor；O-操纵基因,Operator（OP有一定的重叠）；CAP结合位点。结构基因：Z-β半乳糖苷酶基因（β-galactosidase）；Y-半乳糖苷透酶（乳糖透酶）（β-galotosideporinerase）；A-硫代半乳糖转乙酰基酶（transacetylase）。IRepressor34单林娜制作lacZβ—半乳糖苷酶，将乳糖分解成半乳糖和葡萄糖lacY半乳糖渗透酶，帮助细菌从培养基中摄取乳糖；lacA半乳糖苷转乙酰酶乳糖操纵元35单林娜制作2、操纵元（operon

）的基本组成乳糖操纵元模型被以后的许多研究实验所证实，对其有了更深入的认识，并且发现其他原核生物基因调控也有类似的操纵元组织。操纵元是原核基因表达调控的一种重要的组织形式，大肠杆菌的基因多数以操纵元的形式组成基因表达调控的单元。36单林娜制作

R

P

O

ST1ST2T

启动操纵调节基因基因基因结构基因控制区

操纵元信息区操纵元模型的一般结构启动子操纵子终止子37单林娜制作（1）结构基因群操纵元中被调控的编码蛋白质的基因可称为结构基因(structuralgene,SG)。一个操纵元中含有2个以上的结构基因，多的可达十几个。每个结构基因是一个连续的开放读框(openreadingframe)，5’端有翻译起始码(DNA存储链上是ATG，转录成mRNA就是AUG)，3’端有翻译终止码(DNA存储链上是TAA、TGA或TAG，转录成mRNA就是UAA、UGA或UAG)。38单林娜制作（2）启动子启动子(promoter，P)是指能被RNA聚合酶识别、结合并启动基因转录的一段DNA序列。操纵元至少有一个启动子，一般在第一个结构基因5′侧上游，控制整个结构基因群的转录。比较已经研究过的上百种原核生物的启动子的序列，发现有一些共同的规律，它们一般长40－60bp，含AT碱基对较多，某些段落是很相似的，这些相似的保守性段落称为共有性序列(consensus

sequences)，如-10，-35序列。39单林娜制作SextamaBoxPribnowBox40单林娜制作(3)操纵子(operator)操纵子(operator)是指能与调控蛋白特异性结合的一段DNA序列，常与启动子邻近或与启动子序列重叠，当调控蛋白结合在操纵子序列上，会影响其下游基因转录的强弱。操纵子也称为操纵基因(operator

gene)。正如启动序列称为启动子一样，操纵序列可称为操纵子。以前将operon译为操纵子则可改译为操纵元，即基因表达操纵的单元之意。41单林娜制作Operator42单林娜制作（4）调控基因调控基因(regulatory

gene)是编码能与操纵序列结合的调控蛋白的基因。分为：阻遏蛋白：与操纵子结合后能减弱或阻止所调控基因转录的调节蛋白称为阻遏蛋白(repressive

protein)。激活蛋白：与操纵子结合后能增强或起动调控基因转录的调节蛋白称为激活蛋白(activating

pro-tein)。43单林娜制作（5）终止子终止子(terminator，T)是给予RNA聚合酶转录终止信号的DNA/RNA序列。在一个操纵元中至少在结构基因群最后一个基因的后面有一个终止子。44单林娜制作1、根据操纵子对调节蛋白（阻遏蛋白或激活蛋白）的应答，可分为：正转录调控：由激活蛋白所介导的调控方式称为正性调控(positive

regulation)。负转录调控：由阻遏蛋白所介导的调控方式称为负性调控(negative

regulation)。三、原核基因调控机制的类型与特点45单林娜制作调控基因操纵子结构基因阻遏蛋白激活蛋白正转录调控负转录调控46单林娜制作2、根据操纵子对效应物的应答，分为可诱导调控和可阻遏调控两大类：效应物：是通过调控蛋白而促使操纵子达到诱导状态或阻遏状态的小分子物质（代谢途径的底物或产物）。诱导物辅阻遏物47单林娜制作可诱导调控：指一些基因在特殊的代谢物或化合物的作用下，由原来关闭的状态转变为工作状态，即在某些物质的诱导下使基因活化。例：大肠杆菌的乳糖操纵元结构基因编码分解代谢蛋白48单林娜制作诱导物如果某种物质能够促使细菌产生酶来分解它，这种物质就是诱导物。调节基因操纵基因结构基因调节蛋白诱导物mRNA酶蛋白调节基因操纵基因结构基因调节蛋白酶合成的诱导操纵元模型49单林娜制作可阻遏调节：基因平时是开启的，处在产生蛋白质或酶的工作过程中，由于一些特殊代谢物或化合物的积累而将其关闭，阻遏了基因的表达。即在某些物质的阻遏下使基因关闭。例：色氨酸操纵元结构基因编码合成代谢蛋白50单林娜制作酶合成的阻遏操纵元模型调节基因操纵基因结构基因mRNA酶蛋白调节基因操纵基因结构基因辅阻遏物辅阻遏物如果某种物质能够阻止细菌产生合成该物质的酶，这种物质就是辅阻遏物。51单林娜制作3、在负转录调控系统中，调节基因的产物是阻遏蛋白（repressor），起着阻止结构基因转录的作用。根据其作用特征又可分为负控诱导和负控阻遏：在负控诱导系统中，阻遏蛋白与诱导物结合时，结构基因转录；在负控阻遏系统中，阻遏蛋白辅阻遏物结合时，结构基因不转录。52单林娜制作负控诱导在负控诱导系统中，阻遏蛋白与诱导物结合时，结构基因转录；53单林娜制作负控诱导54单林娜制作在负控阻遏系统中，阻遏蛋白与辅阻遏物结合时，结构基因不转录。负控阻遏55单林娜制作负控阻遏56单林娜制作4、在正转录调控系统中，调节基因的产物是激活蛋白（activator）。根据激活蛋白的作用性质分为正控诱导和正控阻遏：在正控诱导系统中，诱导物的存在使激活蛋白处于活性状态；在正控阻遏系统中，辅阻遏物的存在使激活蛋白处于非活性状态。57单林娜制作在正控诱导系统中，效应物分子(诱导物)的存在使激活蛋白处于活性状态；正控诱导58单林娜制作正控诱导59单林娜制作在正控阻遏系统中，辅阻遏物的存在使激活蛋白处于非活性状态。正控阻遏60单林娜制作正控阻遏61单林娜制作负转录调控系统正转录调控系统阻遏阻遏阻遏阻遏62单林娜制作四、转录水平上调控的其他形式1、σ因子的更换2、降解物对基因活性的调节3、弱化子对基因活性的影响4、细菌的应急反应63单林娜制作1、σ因子的更换

在E.coli中,当细胞从基本的转录机制转入各种特定基因表达时，需要不同的因子指导RNA聚合酶与各种启动子结合。64单林娜制作大肠杆菌中的各种σ因子比较σ因子编码基因主要功能σ70rpoD参与对数生长期和大多数碳代谢过程基因的调控σ54rpoN参与多数氮源利用基因的调控σ38rpoH分裂间期特异基因的表达调控σ32rpoS热休克基因的表达调控σ28rpoF鞭毛趋化相关基因的表达调控σ24rpoE过度热休克基因的表达调控65单林娜制作温度较高,诱导产生各种热休克蛋白由σ32参与构成的RNA聚合酶与热休克应答基因启动子结合,诱导产生大量的热休克蛋白,适应环境需要枯草芽孢杆菌芽孢形成有序的σ因子的替换,RNA聚合酶识别不同基因的启动子,使芽孢形成有关的基因有序地表达66单林娜制作2、降解物对基因活性的调节通过正调控以提高基因转录水平，使它由原来的低水平表达变成高水平表达。如：乳糖操纵元除负控诱导机制外，还存在一种正控调节机制，它受到分解代谢产物的阻抑作用，又称作降解物抑制作用或葡萄糖效应。降解物抑制作用是通过提高转录强度来调节基因表达的，是一种积极的调节方式。67单林娜制作降解物抑制作用产生的原因如下：细胞内存在一种降解物激活蛋白CAP。它与cAMP结合后才能与启动基因结合，从而促进RNA聚合酶与启动基因的结合与转录。68单林娜制作3、弱化子对基因活性的影响弱化子：位于结构基因前导区的终止子，它能使转录终止。在这种调节方式中，起调节作用的信号分子的是细胞中某一氨基酸或嘧啶的浓度。弱化作用是更为精细的调节机制。69单林娜制作属于这种调节方式的有大肠杆菌的色氨酸操纵元、丙氨酸操纵元、苏氨酸操纵元、异亮氨酸操纵元、缬氨酸操纵元以及沙门氏菌的组氨酸操纵元和亮氨酸操纵元、嘧啶合成操纵元等等。70单林娜制作4.细菌的应急反应在细菌面临紧急状况时，如氨基酸饥饿时，不是缺少一二种氨基酸，而是氨基酸的全面匮乏，细菌将会产生一个应急反应，此时生产各种RNA、糖、脂肪和蛋白质在内的几乎全部生物化学反应过程均被停止。71单林娜制作实施这一应急反应的信号是鸟苷四磷酸（ppGpp）和鸟苷五磷酸（pppGpp）。产生这两种物质的诱导物是空载tRNA。空载tRNA会激活焦磷酸转移酶，使ppGpp大量合成。72单林娜制作Chapter8ControllingoftheGeneExpression(PartOne)第一节基因表达调控的基本概念第二节原核基因调控机制第三节乳糖操纵元第四节色氨酸操纵元第五节其他操纵元73单林娜制作第三节乳糖操纵元(lacoperon)内容提要：乳糖操纵元的结构酶的诱导——lac体系受调控的证据乳糖操纵元调控模型影响因子74单林娜制作一、乳糖操纵元的结构i基因POlacZlacYlacA阻遏基因CAP启动子操纵基因结构基因代谢激活蛋白结合位点75单林娜制作乳糖操纵元的结构LacZLacILacALacY1040351078082582repressorβ-galactosidasepermeasetransacetylase76单林娜制作图Lac操纵元及各组分详图77单林娜制作乳糖操纵元的结构1)结构基因：分解乳糖的三种酶，使乳糖分解，产生能量。2)操纵基因3)

启动子4)

CAP5)

i基因：上游，产生阻遏物。78单林娜制作结构基因lacZ编码β-半乳糖苷酶：将乳糖水解成葡萄糖和半乳糖lacY编码β-半乳糖苷透过酶：使外界的β-半乳糖苷（如乳糖）能透过大肠杆菌细胞壁和原生质膜进入细胞内。lacA编码β-半乳糖苷乙酰基转移酶：乙酰辅酶A上的乙酰基转到β-半乳糖苷上，形成乙酰半乳糖。79单林娜制作Twophysiologicallyimportantreactionscatalyzedbyβ-galactosidase©2003JohnWileyandSonsPublishers异乳糖80乳糖别乳糖IPTG结合lac阻遏物—去阻遏81单林娜制作一些化学合成的乳糖类似物，不受β-半乳糖苷酶的催化分解，却也能与R特异性结合，使R构象变化，诱导lac操纵元的开放。例如异丙基硫代半乳糖苷(isopropylthiogalactoside,

IPTG)就是很强的诱导剂，不被细胞代谢而十分稳定。X-gal(5-溴-4-氯-3-吲哚-β-半乳糖苷)也是一种人工化学合成的半乳糖苷，可被β-半乳糖苷酶水解产生兰色化合物，因此可以用作β-半乳糖苷酶活性的指示剂。IPTG和X-gal（分子式见图）都被广泛应用在分子生物学和基因工程的工作中。82单林娜制作如果某种物质能够促使细菌产生酶而本身又不被分解，这种物质被称为义务诱导物，如IPTG（异丙基-β–D-硫代半乳糖苷）。义务诱导物(gratuitousinducer)：CH2OHCH3HOOS－C－CH3HCH3OHHHHHOHIPTG83单林娜制作二、酶的诱导—lac体系受调控的证据84单林娜制作乳糖操纵元的双调控系统：(1)受乳糖与阻遏蛋白调控的、可诱导的负调控系统;(2)受cAMP与CAP调节的、可诱导的正调控系统。葡萄糖通过调节cAMP的合成间接监控这一过程。以此保证大肠杆菌灵活、经济、有效地适应外界环境，只有在必需的时候（只有乳糖，没有葡萄糖）才启动乳糖操纵子的表达。三、乳糖操纵元调控模型85单林娜制作（一）阻遏蛋白的负性调节：

（分解代谢）——可诱导调控（二）CAP的正性调节

（三）协调调节86单林娜制作（一）阻遏蛋白的负性调节

（分解代谢）——可诱导调控1、乳糖操纵元调控模型主要内容2、阻遏蛋白的负性调节：

（分解代谢）——负控诱导87单林娜制作1、乳糖操纵元调控模型主要内容①Z、Y、A基因的产物由同一条多顺反子的mRNA分子所编码。②该mNA分子的启动区（P）位于阻遏基因（I）与操纵区（O）之间，不能单独起始半乳糖苷酶和透过酶基因的高效表达；③操纵子(operater)是DNA上的一小段序列（仅为26bp），是阻遏物的结合位点。④当阻遏物与操纵基因结合时，lacmRNA的转录起始受到抑制。88单林娜制作⑤诱导物通过与阻遏物结合，改变它的三维构象，使之不能与操纵基因结合，从而激发lacmRNA的合成。当有诱导物存在时，操纵基因区没有被阻遏物占据，所以启动子能够顺利起始mRNA的合成。乳糖操纵元调控模型主要内容：89单林娜制作90单林娜制作RNA聚合酶结合部位阻遏物结合部位StartpointofthelacoperonRepressorandRNApolymasebindatsitethatoverlaparoudthestartpointofthelacoperon91单林娜制作GC操纵位点的回文序列Centerofsymmetry92单林娜制作未诱导：结构基因被阻遏阻遏物四聚体LacIPOlacZlacYlacA图当无诱导物时阻遏物结合在操纵基因上93单林娜制作诱导：基因被打开β-半乳糖苷酶透性酶

乙酰转移酶图诱导物和阻遏物成为调节操纵元的开关94单林娜制作2、阻遏蛋白的负性调节：

（分解代谢）——负控诱导1)无乳糖存在时，阻遏物可以结合在操纵基因上—→阻止转录过程—→基因关闭2)

有乳糖存在时，乳糖与阻遏物结合—→阻遏物变构—→阻遏物不能结合操纵基因—→转录进行—→基因开放95单林娜制作96单林娜制作可诱导调控的操纵元，其基因表达产物都是利用某种营养物的酶体系（分解代谢）

有营养物——相应基因开放

无营养物——细胞就没必要产生相应的酶97单林娜制作1．调控机理：CAP：Cataboliteactivatorprotein，分解代谢活化剂蛋白，由活化剂基因(A)编码。也叫环腺苷酸受体蛋白(cAMP

receptor

protein,CRP)。（二）CAP的正性调节98单林娜制作

cAMP：CyclicAMPATP在腺苷酸环化酶的作用下转变成环腺苷酸(cyclicadenosinemonophosphate,cAMP)。99单林娜制作Theadenylcyclase-catalyzedsynthesisofcyclicAMP(cAMP)fromATP©2003JohnWileyandSonsPublishers100单林娜制作

CAP有2种状态：无活性态：CAP未与cAMP结合时是没有活性的，不能与特定的DNA序列结合。活性态：

CAP与cAMP结合后，发生空间构象的变化而活化，能以二聚体的方式与特定的DNA序列结合，从而增强RNA聚合酶的转录活性，可使转录提高50倍。101单林娜制作ZYAOPDNA调控区CAP结合位点启动序列操纵序列结构基因Z：

β-半乳糖苷酶Y：透酶A：乙酰基转移酶在lac操纵元的启动子Plac上游端有一段与Plac部分重叠的序列，能与CAP特异结合，称为CAP结合位点(CAP

binding

site)。102单林娜制作（二）CAP的正性调节103单林娜制作在什么条件下cAMP能够与CAP结合呢？104单林娜制作当葡萄糖浓度高时，cAMP浓度降低，CAP不能被活化，lac操纵元的结构基因表达下降（如下图）。当葡萄糖浓度低时，cAMP浓度升高，CAP被活化，lac操纵元的结构基因表达上升（如下图）。105单林娜制作106单林娜制作2、CAP正调控的意义葡萄糖、乳糖同时存在时，葡萄糖先利用1）有葡萄糖存在时，cAMP↓—→cAMP-CAP↓，不能结合CAP位点上，—→正调控作用↓—→乳糖操纵元不能表达。（虽然有乳糖存在，乳糖操纵元不开放基因）107单林娜制作2）无葡萄糖存在时，cAMP↑—→cAMP-CAP↑—→正调控作用↑—→基因表达。CAP正调控的意义在于保证经济有效地利用碳源。对lac操纵元来说CAP是正性调节因素，lac阻遏蛋白是负性调节因素。两种调节机制之间是何种关系呢？108单林娜制作CAP和lac阻遏蛋白两种调节机制根据存在的碳源性质及水平协调调节lac操纵元的表达。当阻遏蛋白封闭转录时，CAP对该系统不能发挥作用如无CAP存在，即使没有阻遏蛋白与操纵序列结合，操纵元仍无转录活性。cAMP—CAP复合物与启动子区的结合是转录起始所必需的。（三）协调调节109单林娜制作单纯乳糖存在时，细菌利用乳糖作碳源；若有葡萄糖或葡萄糖/乳糖共同存在时，细菌首先利用葡萄糖。葡萄糖对lac

操纵元的阻遏作用称为分解代谢阻遏(catabolicrepression)。110单林娜制作111单林娜制作112单林娜制作TheLacOperon:

WhenGlucoseIsPresentButNotLactoseRepressorPromoterLacYLacALacZOperatorCAPBindingRNAPol.RepressorRepressorRepressormRNAHeyman,I’mconstitutiveComeon,letmethroughNowayJose!CAP113单林娜制作TheLacOperon:

WhenLactoseIsPresentButNotGlucoseRepressorPromoterLacYLacALacZOperatorCAPBindingRepressorRepressormRNAHeyman,I’mconstitutiveCAPcAMPLacRepressorRepressorXThislactosehasbentmeoutofshapeCAPcAMPCAPcAMPRNAPol.RNAPol.Yipe…!BindtomePolymerase114单林娜制作TheLacOperon:

WhenNeitherLactoseNorGlucoseIsPresentRepressorPromoterLacYLacALacZOperatorCAPBindingCAPcAMPCAPcAMPCAPcAMPBindtomePolymeraseRNAPol.RepressorRepressormRNAHeyman,I’mconstitutiveRepressorSTOPRighttherePolymeraseAlright,I’mofftotheraces...Comeon,letmethrough!115单林娜制作四、影响因子1、lac操纵元的本底水平表达2、大肠杆菌对乳糖的反应3、阻遏物lacI基因产物及功能4、葡萄糖对lac操纵元的影响5、cAMP与代谢物激活蛋白116单林娜制作1、lac操纵元的本底水平表达有两个矛盾是操纵元理论所不能解释的：①诱导物需要穿过细胞膜才能与阻遏物结合，而转运诱导物需要透过酶，后者的合成又需要诱导物诱导。解释：一些诱导物可以在透过酶不存在时进入细胞？一些透过酶可以在没有诱导物的情况下合成？√117单林娜制作②真正的诱导物是异构乳糖而非乳糖，前者是在β-半乳糖甘酶的催化下由乳糖形成的，因此，需要有β-半乳糖甘酶的预先存在。解释：本底水平的组成型合成：非诱导状态下有少量的lacmRNA合成。118单林娜制作2、大肠杆菌对乳糖的反应培养基：甘油按照lac操纵元本底水平的表达，每个细胞内有几个分子的β-半乳糖苷酶和β-半乳糖苷透过酶；培养基：加入乳糖：透过酶进入细胞β-半乳糖苷酶异构乳糖诱导lacmRNA的生物合成大量乳糖进入细胞多数被降解为葡萄糖和半乳糖（碳源和能源）异构乳糖少量乳糖透过酶119单林娜制作乳糖HOHHOOHHHCH2OHHOOHHOOHOCH2CH2OHHOHOHHHOOH

别乳糖HOOHHHHOHOHHH＋H2OHHHOOHCH2OHCH2OHHOHCH2OHHOOHHOOOHH

HOHH＋OHHOHHHHHOHHOH葡萄糖半乳糖H图乳糖分解的不同产物120单林娜制作BasallevelBasallevelBasallevelInducedlevel诱导物的加入和去除对lacmRNA的影响InducedlevelAddInducerRemoveInducer121单林娜制作3、阻遏物lacI基因产物及功能Lac操纵元阻遏物mRNA是由弱启动子控制下组成型合成的，每个细胞中有5-10个阻遏物分子。当I基因由弱启动子突变成强启动子，细胞内就不可能产生足够的诱导物来克服阻遏状态，整个lac操纵元在这些突变体中就不可诱导。122单林娜制作强启动子区123单林娜制作4、葡萄糖对lac操纵元的影响如果将葡萄糖和乳糖同时加入培养基中，lac操纵元处于阻遏状态，不能被诱导；一旦耗尽外源葡萄糖，乳糖就会诱导lac操纵元表达分解乳糖所需的三种酶。——代谢物阻遏效应124单林娜制作5、cAMP与代谢物激活蛋白(P239)细菌中的cAMP含量与葡萄糖的分解代谢有关：当细菌利用葡萄糖分解供给能量时，cAMP生成少而分解多，cAMP含量低；相反，当环境中无葡萄糖可供利用时，cAMP含量就升高。125单林娜制作ATP腺甘酸环化酶cAMP（环腺苷酸）大肠杆菌中：无葡萄糖，cAMP浓度高；有葡萄糖，cAMP浓度低126单林娜制作++++转录无葡萄糖，cAMP浓度高时促进转录有葡萄糖，cAMP浓度低时不促进转录ZYAOPDNACAPCAPCAPCAPCAPCAPCAP的正调控127单林娜制作第一节基因表达调控的基本概念第二节原核基因调控机制第三节乳糖操纵元第四节色氨酸操纵元第五节其他操纵元128单林娜制作第四节色氨酸操纵元（trpoperon）

内容提要：色氨酸操纵元的结构色氨酸操纵元的阻遏系统色氨酸操纵元的弱化机制129单林娜制作一、色氨酸操纵元的结构色氨酸是构成蛋白质的组分。一般的环境难以给细菌提供足够的色氨酸，细菌要生存繁殖通常需要自己经过许多步骤合成色氨酸。但是一旦环境能够提供色氨酸时，细菌就会充分利用外界的色氨酸、减少或停止合成色氨酸，以减轻自己的负担。细菌所以能做到这点是因为有色氨酸操纵元(trp

operon)的调控。

130单林娜制作调控基因结构基因

催化分枝酸转变为