基因表達(dá)的調(diào)控原核生物

1、原核細(xì)胞基因表達(dá)的調(diào)控原核細(xì)胞基因表達(dá)的調(diào)控第一節(jié)第一節(jié) 基因表達(dá)調(diào)控概述基因表達(dá)調(diào)控概述n基因基因（gene）是指是指DNA分子中的最小功分子中的最小功能單位。包括能單位。包括RNA(tRNAr、rRNA)和蛋和蛋白質(zhì)編碼的結(jié)構(gòu)基因及無轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的調(diào)白質(zhì)編碼的結(jié)構(gòu)基因及無轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的調(diào)節(jié)基因。節(jié)基因。n基因表達(dá)基因表達(dá)(gene expression)就是指某就是指某一基因指導(dǎo)下的蛋白質(zhì)合成一基因指導(dǎo)下的蛋白質(zhì)合成,蛋白質(zhì)是基蛋白質(zhì)是基因表達(dá)的產(chǎn)物。因表達(dá)的產(chǎn)物。 n在生物代謝過程中所需要的各種酶或蛋在生物代謝過程中所需要的各種酶或蛋白質(zhì)的基因以及構(gòu)成細(xì)胞結(jié)構(gòu)成分的基白質(zhì)的基因以及構(gòu)成細(xì)胞結(jié)構(gòu)成

2、分的基因因,在正常情況下是經(jīng)常進(jìn)行表達(dá)的在正常情況下是經(jīng)常進(jìn)行表達(dá)的,而與而與生物發(fā)育過程有關(guān)的基因則要在特定的生物發(fā)育過程有關(guān)的基因則要在特定的時(shí)間或空間時(shí)間或空間才進(jìn)行表達(dá)才進(jìn)行表達(dá),而在其余的時(shí)間而在其余的時(shí)間或空間這些基因則被關(guān)閉。或空間這些基因則被關(guān)閉。n雖然一種基因編碼一種蛋白質(zhì)雖然一種基因編碼一種蛋白質(zhì),但是不同但是不同蛋白質(zhì)在細(xì)胞中的相對(duì)蛋白質(zhì)在細(xì)胞中的相對(duì)數(shù)量差別數(shù)量差別很大很大,隨隨著它們的功能而不同著它們的功能而不同,各種蛋白質(zhì)變化不各種蛋白質(zhì)變化不定。定。 中心法則D N AR N A蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄反轉(zhuǎn)錄翻譯復(fù)制復(fù)制n生物個(gè)體的各種組織細(xì)胞一般都有相同的染色生物個(gè)體的各種組

3、織細(xì)胞一般都有相同的染色體數(shù)目，每個(gè)細(xì)胞含的體數(shù)目，每個(gè)細(xì)胞含的DNA量基本相近。但不量基本相近。但不同組織細(xì)胞中不僅表達(dá)的基因數(shù)量不相同，而同組織細(xì)胞中不僅表達(dá)的基因數(shù)量不相同，而且基因表達(dá)的強(qiáng)度和種類也各不相同，這就是且基因表達(dá)的強(qiáng)度和種類也各不相同，這就是基因表達(dá)的組織特異性基因表達(dá)的組織特異性(tissue specificity)。n細(xì)胞分化發(fā)育的不同時(shí)期，基因表達(dá)的情況是細(xì)胞分化發(fā)育的不同時(shí)期，基因表達(dá)的情況是不相同的，這就是基因表達(dá)的階段特異性不相同的，這就是基因表達(dá)的階段特異性(stage specificity)。 n生物的基因表達(dá)不是雜亂無章的，而是受著嚴(yán)密、精生物的基因表

4、達(dá)不是雜亂無章的，而是受著嚴(yán)密、精確調(diào)控的。所以，不僅生命的遺傳信息是生物生存所確調(diào)控的。所以，不僅生命的遺傳信息是生物生存所必需的，而且遺傳信息的表達(dá)調(diào)控也是生命本質(zhì)所在。必需的，而且遺傳信息的表達(dá)調(diào)控也是生命本質(zhì)所在。n事實(shí)上，即使最簡(jiǎn)單的生物，如病毒粒子基因組的表事實(shí)上，即使最簡(jiǎn)單的生物，如病毒粒子基因組的表達(dá)，也是處于調(diào)控之中。幾乎所有的基因都是被調(diào)控達(dá)，也是處于調(diào)控之中。幾乎所有的基因都是被調(diào)控的。的。E.coli細(xì)胞大約有細(xì)胞大約有4000個(gè)基因，約有個(gè)基因，約有107個(gè)蛋白個(gè)蛋白質(zhì)分子。如果每個(gè)基因都以相似的速度合成蛋白質(zhì)，質(zhì)分子。如果每個(gè)基因都以相似的速度合成蛋白質(zhì)，那么每個(gè)基

5、因平均產(chǎn)生約那么每個(gè)基因平均產(chǎn)生約3000個(gè)蛋白質(zhì)分子。但實(shí)個(gè)蛋白質(zhì)分子。但實(shí)際上，細(xì)胞內(nèi)各種蛋白質(zhì)分子的拷貝數(shù)差異很大，有際上，細(xì)胞內(nèi)各種蛋白質(zhì)分子的拷貝數(shù)差異很大，有的蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)只有幾個(gè)分子，而有的蛋白質(zhì)卻多的蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)只有幾個(gè)分子，而有的蛋白質(zhì)卻多達(dá)達(dá)50萬個(gè)分子。萬個(gè)分子。 細(xì)胞要使其蛋白質(zhì)合成達(dá)到這種差細(xì)胞要使其蛋白質(zhì)合成達(dá)到這種差異異,可以有兩條途徑：可以有兩條途徑： n第一條途徑是細(xì)胞控制從其第一條途徑是細(xì)胞控制從其DNA模板上轉(zhuǎn)錄其模板上轉(zhuǎn)錄其特異的特異的mRNA的速度的速度,這種控制通常稱之為轉(zhuǎn)錄這種控制通常稱之為轉(zhuǎn)錄水平水平(transcriptional leve

6、l)的調(diào)控。的調(diào)控。n n第二條途徑是在第二條途徑是在mRNA合成后合成后,控制從控制從mRNA翻翻譯成多肽鏈的速度譯成多肽鏈的速度,這種蛋白質(zhì)合成或基因表達(dá)這種蛋白質(zhì)合成或基因表達(dá)的控制稱為翻譯水平的控制稱為翻譯水平(translational level)的的調(diào)控。調(diào)控。 n轉(zhuǎn)錄水平轉(zhuǎn)錄水平(transcriptional level)的調(diào)的調(diào)控控，是一種最經(jīng)濟(jì)的辦法，是一種最經(jīng)濟(jì)的辦法,可以免去浪費(fèi)可以免去浪費(fèi)從從mRNA合成蛋白質(zhì)的各種元件和材料。合成蛋白質(zhì)的各種元件和材料。這大概是生物在長(zhǎng)期進(jìn)化過程中自然選這大概是生物在長(zhǎng)期進(jìn)化過程中自然選擇的結(jié)果。大多數(shù)基因表達(dá)都屬于轉(zhuǎn)錄擇的結(jié)果。

7、大多數(shù)基因表達(dá)都屬于轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控。水平的調(diào)控。 n翻譯水平翻譯水平(translational level)的調(diào)控的調(diào)控，包含一些分子裝置問題包含一些分子裝置問題,如與核糖體的結(jié)如與核糖體的結(jié)合速度等。這種調(diào)控是較少的。合速度等。這種調(diào)控是較少的。 基因表達(dá)的多基因表達(dá)的多級(jí)調(diào)控級(jí)調(diào)控n基因表達(dá)調(diào)控的五個(gè)水平基因表達(dá)調(diào)控的五個(gè)水平n DNA水平調(diào)節(jié)水平調(diào)節(jié)n 轉(zhuǎn)錄水平調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄水平調(diào)節(jié)n 轉(zhuǎn)錄后加工的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄后加工的調(diào)節(jié)n 翻譯水平調(diào)節(jié)翻譯水平調(diào)節(jié)n 翻譯后加工的調(diào)節(jié)翻譯后加工的調(diào)節(jié)DNA轉(zhuǎn)錄初產(chǎn)物轉(zhuǎn)錄初產(chǎn)物RNAmRNA蛋白質(zhì)前體蛋白質(zhì)前體mRNA降解物降解物活性蛋白質(zhì)活性蛋白質(zhì)DNA水平調(diào)

8、節(jié)水平調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄水平調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄水平調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄后加工轉(zhuǎn)錄后加工的調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)翻譯調(diào)節(jié)翻譯調(diào)節(jié)mRNA降解調(diào)節(jié)降解調(diào)節(jié)翻譯后加工翻譯后加工的調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)核核細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞質(zhì)一、基因表達(dá)的基本概念一、基因表達(dá)的基本概念n（一）結(jié)構(gòu)基因和調(diào)控基因（一）結(jié)構(gòu)基因和調(diào)控基因n編碼細(xì)胞結(jié)構(gòu)和基本代謝活動(dòng)所必要的編碼細(xì)胞結(jié)構(gòu)和基本代謝活動(dòng)所必要的RNA、蛋白質(zhì)或酶，它們被稱為結(jié)構(gòu)基因蛋白質(zhì)或酶，它們被稱為結(jié)構(gòu)基因（structural genes）。）。 n編碼那些控制其他基因表達(dá)的編碼那些控制其他基因表達(dá)的RNA或蛋白質(zhì)的或蛋白質(zhì)的基因，稱為調(diào)控基因（基因，稱為調(diào)控基因（regulatory genes）。）。 （二）基

9、因表達(dá)的類型（二）基因表達(dá)的類型n（1）組成性表達(dá)）組成性表達(dá)(constitutive expression)指不大指不大受環(huán)境變動(dòng)而變化的一類基因表達(dá)。受環(huán)境變動(dòng)而變化的一類基因表達(dá)。 n這類基因可稱為看家基因這類基因可稱為看家基因(housekeeping gene) n（2）適應(yīng)性表達(dá)）適應(yīng)性表達(dá)(adaptive expression)指環(huán)境的變指環(huán)境的變化容易使其表達(dá)水平變動(dòng)的一類基因表達(dá)。化容易使其表達(dá)水平變動(dòng)的一類基因表達(dá)。 n應(yīng)環(huán)境條件變化基因表達(dá)水平增高的現(xiàn)象稱為誘導(dǎo)應(yīng)環(huán)境條件變化基因表達(dá)水平增高的現(xiàn)象稱為誘導(dǎo)(induction)，這類基因被稱為可誘導(dǎo)的基，這類基因被稱為

10、可誘導(dǎo)的基(inducible gene)；相反，隨環(huán)境條件變化而基因表；相反，隨環(huán)境條件變化而基因表達(dá)水平降低的現(xiàn)象稱為阻遏達(dá)水平降低的現(xiàn)象稱為阻遏(repression)，相應(yīng)的基，相應(yīng)的基因被稱為可阻遏的基因因被稱為可阻遏的基因(repressible gene)。（三）正調(diào)控和負(fù)調(diào)控（三）正調(diào)控和負(fù)調(diào)控n若調(diào)控因子使靶基因的表達(dá)水平上升，這種調(diào)若調(diào)控因子使靶基因的表達(dá)水平上升，這種調(diào)控方式稱為正調(diào)控（控方式稱為正調(diào)控（positive regulation）n若調(diào)控因子使靶基因的表達(dá)水平下降，甚至關(guān)若調(diào)控因子使靶基因的表達(dá)水平下降，甚至關(guān)閉，這種調(diào)控作用稱為負(fù)調(diào)控（閉，這種調(diào)控作用稱為

11、負(fù)調(diào)控（negative regulation） 正調(diào)控負(fù)調(diào)控（四）誘導(dǎo)和阻遏（四）誘導(dǎo)和阻遏n基因在特定環(huán)境中表達(dá)增強(qiáng)的過程稱作誘導(dǎo)基因在特定環(huán)境中表達(dá)增強(qiáng)的過程稱作誘導(dǎo)(induction) n基因表達(dá)水平降低的過程稱作阻遏基因表達(dá)水平降低的過程稱作阻遏(repression) n誘導(dǎo)和阻遏是同一事物的兩種表現(xiàn)方式。不論誘導(dǎo)和阻遏是同一事物的兩種表現(xiàn)方式。不論是細(xì)菌還是真核生物以及人體內(nèi)均有這兩種基是細(xì)菌還是真核生物以及人體內(nèi)均有這兩種基因表達(dá)方式存在。調(diào)節(jié)這類基因表達(dá)的信號(hào)分因表達(dá)方式存在。調(diào)節(jié)這類基因表達(dá)的信號(hào)分子都是小分子，刺激誘導(dǎo)發(fā)生的分子稱為誘導(dǎo)子都是小分子，刺激誘導(dǎo)發(fā)生的分子稱

12、為誘導(dǎo)物物(inducer)，引起阻遏發(fā)生的分子稱為阻遏，引起阻遏發(fā)生的分子稱為阻遏物或輔阻遏物物或輔阻遏物(co-repressor)。 （五）順式作用元件和反式作用因子（五）順式作用元件和反式作用因子n順式作用元件是它調(diào)節(jié)鄰近基因的核酸序列順式作用元件是它調(diào)節(jié)鄰近基因的核酸序列（即同一染色體上的基因；順式構(gòu)型的基因），（即同一染色體上的基因；順式構(gòu)型的基因），對(duì)其他染色體上的基因（反式構(gòu)型）沒有影響。對(duì)其他染色體上的基因（反式構(gòu)型）沒有影響。n反式作用因子包括各種可擴(kuò)散分子（經(jīng)常是蛋反式作用因子包括各種可擴(kuò)散分子（經(jīng)常是蛋白質(zhì)），可調(diào)節(jié)與它接觸的基因的表達(dá)。調(diào)節(jié)白質(zhì)），可調(diào)節(jié)與它接觸的基因

13、的表達(dá)。調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄的反式作用因子稱為轉(zhuǎn)錄因子，另一些反轉(zhuǎn)錄的反式作用因子稱為轉(zhuǎn)錄因子，另一些反式作用因子調(diào)控式作用因子調(diào)控RNA加工和蛋白合成。加工和蛋白合成。 反式作用因子反式作用因子二、真核和原核生物基因表達(dá)的特二、真核和原核生物基因表達(dá)的特點(diǎn)點(diǎn)n（1）基因表達(dá)的時(shí)空性）基因表達(dá)的時(shí)空性n（2）原核生物的操縱子）原核生物的操縱子n（3）真核生物的內(nèi)含子）真核生物的內(nèi)含子n（4）染色質(zhì)）染色質(zhì)n（5）RNA聚合酶聚合酶n（5）轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)）轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)第二節(jié)第二節(jié) 原核生物基因表達(dá)調(diào)控原核生物基因表達(dá)調(diào)控n 細(xì)菌的某一代謝途徑中，幾個(gè)酶按順序起作用，細(xì)菌的某一代謝途徑中，幾個(gè)酶按順序起作用，在這種情況

14、中，往往是這一系列的酶要么都產(chǎn)生，要在這種情況中，往往是這一系列的酶要么都產(chǎn)生，要么都不產(chǎn)生。這種現(xiàn)象叫協(xié)同調(diào)節(jié)，實(shí)際上這是由于么都不產(chǎn)生。這種現(xiàn)象叫協(xié)同調(diào)節(jié)，實(shí)際上這是由于編碼上述所有基因產(chǎn)物的多順反子編碼上述所有基因產(chǎn)物的多順反子mRNA的合成被調(diào)的合成被調(diào)節(jié)的結(jié)果。有些酶活性通過生物合成途徑中的產(chǎn)物或節(jié)的結(jié)果。有些酶活性通過生物合成途徑中的產(chǎn)物或中間產(chǎn)物的濃度來共同調(diào)節(jié)，這個(gè)調(diào)節(jié)模式叫反饋抑中間產(chǎn)物的濃度來共同調(diào)節(jié)，這個(gè)調(diào)節(jié)模式叫反饋抑制或終產(chǎn)物抑制。小的效應(yīng)物分子也反復(fù)地用于激活制或終產(chǎn)物抑制。小的效應(yīng)物分子也反復(fù)地用于激活或抑制一個(gè)特定的酶的活性。或抑制一個(gè)特定的酶的活性。一、操縱子

15、學(xué)說一、操縱子學(xué)說n（一）操縱子學(xué)說的提出（一）操縱子學(xué)說的提出n大腸桿菌可以利用葡萄糖、乳糖、麥芽大腸桿菌可以利用葡萄糖、乳糖、麥芽糖、阿拉伯糖等作為碳源而生長(zhǎng)繁殖。糖、阿拉伯糖等作為碳源而生長(zhǎng)繁殖。當(dāng)培養(yǎng)基中有葡萄糖和乳糖時(shí)，細(xì)菌優(yōu)當(dāng)培養(yǎng)基中有葡萄糖和乳糖時(shí)，細(xì)菌優(yōu)先使用葡萄糖，當(dāng)葡萄糖耗盡，細(xì)菌停先使用葡萄糖，當(dāng)葡萄糖耗盡，細(xì)菌停止生長(zhǎng)，經(jīng)過短時(shí)間的適應(yīng)，就能利用止生長(zhǎng)，經(jīng)過短時(shí)間的適應(yīng)，就能利用乳糖，細(xì)菌繼續(xù)呈指數(shù)式繁殖增長(zhǎng)乳糖，細(xì)菌繼續(xù)呈指數(shù)式繁殖增長(zhǎng) 葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸羧羧化化酶酶乙酰乙酰CoA磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸1，6-二磷酸果糖二磷酸果糖草酰乙酸草酰乙酸 -酮

16、戊二酸酮戊二酸擰檬酸擰檬酸天冬氨酸天冬氨酸氨基酸氨基酸蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)嘧啶核苷酸嘧啶核苷酸核酸核酸 氨甲酰氨甲酰天冬氨酸天冬氨酸+n從大腸桿菌染色體的長(zhǎng)度可以估計(jì)它大從大腸桿菌染色體的長(zhǎng)度可以估計(jì)它大約可以編碼約可以編碼2000-4000種蛋白質(zhì)。一般種蛋白質(zhì)。一般估計(jì)生長(zhǎng)在以估計(jì)生長(zhǎng)在以葡萄糖為唯一碳源葡萄糖為唯一碳源的細(xì)菌的細(xì)菌中的酶類至少有中的酶類至少有600-800種。在這些酶種。在這些酶中特別是與降解葡萄糖第一步有關(guān)的酶中特別是與降解葡萄糖第一步有關(guān)的酶(即所謂關(guān)鍵酶即所謂關(guān)鍵酶),及與制造氨基酸與核苷及與制造氨基酸與核苷酸有關(guān)的酶酸有關(guān)的酶,以相當(dāng)大的數(shù)量存在著以相當(dāng)大的數(shù)量存在著,產(chǎn)

17、生產(chǎn)生ATP所需的酶類也大量存在。所需的酶類也大量存在。 n在缺乏葡萄糖時(shí)在缺乏葡萄糖時(shí),細(xì)菌也可以利用其它糖細(xì)菌也可以利用其它糖類如乳糖作為碳源類如乳糖作為碳源,維持生活。維持生活。n n-半乳糖苷酶半乳糖苷酶(-galactosidase)是研是研究得最透徹的酶究得最透徹的酶,它能將乳糖分解成葡萄它能將乳糖分解成葡萄糖及半乳糖。糖及半乳糖。-半乳糖苷酶的分子量為半乳糖苷酶的分子量為460kD,具有四聚體結(jié)構(gòu)具有四聚體結(jié)構(gòu),由由4個(gè)分子量各個(gè)分子量各為為116kD相同的多肽鏈組成。這是一個(gè)相同的多肽鏈組成。這是一個(gè)極重要的酶極重要的酶,因?yàn)槿樘遣荒苡米鎏荚椿蚰芤驗(yàn)槿樘遣荒苡米鎏荚椿蚰茉丛?它

18、必須先被分解成簡(jiǎn)單的葡萄糖和半它必須先被分解成簡(jiǎn)單的葡萄糖和半乳糖。乳糖。 nE.coli生長(zhǎng)在乳糖中生長(zhǎng)在乳糖中,則則半乳糖苷酶分子幾乎半乳糖苷酶分子幾乎有有3000個(gè)之多個(gè)之多,而生長(zhǎng)在其它碳源的細(xì)胞此酶而生長(zhǎng)在其它碳源的細(xì)胞此酶只有只有1/1000。 這點(diǎn)說明當(dāng)細(xì)胞需要一種蛋白這點(diǎn)說明當(dāng)細(xì)胞需要一種蛋白質(zhì)時(shí)質(zhì)時(shí),與它不需要的時(shí)候比較與它不需要的時(shí)候比較,它能以極大數(shù)量它能以極大數(shù)量存在。存在。n像以乳糖為底物那樣像以乳糖為底物那樣,引入培養(yǎng)基中而專引入培養(yǎng)基中而專一地增加某種酶的數(shù)量一地增加某種酶的數(shù)量,這個(gè)底物即稱為這個(gè)底物即稱為誘導(dǎo)物誘導(dǎo)物(inducer),而這種酶則稱為誘導(dǎo)而這種

19、酶則稱為誘導(dǎo)酶酶(indueible enzyme)。 n法國(guó)的法國(guó)的Jacob和和Monod等人做了一系列遺傳等人做了一系列遺傳學(xué)和生化學(xué)研究實(shí)驗(yàn)，于學(xué)和生化學(xué)研究實(shí)驗(yàn)，于1961年提出乳糖操年提出乳糖操縱子縱子(lac operon)學(xué)說。他們的操縱子學(xué)說學(xué)說。他們的操縱子學(xué)說(theory of operon)使我們得以從分子水平使我們得以從分子水平認(rèn)識(shí)基因表達(dá)的調(diào)控認(rèn)識(shí)基因表達(dá)的調(diào)控,是一個(gè)劃時(shí)代的突破。是一個(gè)劃時(shí)代的突破。 操縱子學(xué)說可以簡(jiǎn)述如下: n有一個(gè)專一的阻遏分子(蛋白質(zhì))結(jié)合在靠近半乳糖苷酶基因上面,這段DNA他們稱之為操縱基因。由于阻遏分子結(jié)合在DNA的操縱基因上,從而阻

20、止了RNA聚合酶合成半乳糖苷酶的mRNA。此外,他們還指出乳糖為誘導(dǎo)物,當(dāng)乳糖結(jié)合到阻遏分子上時(shí),即阻止阻遏分子與操縱基因的結(jié)合。當(dāng)有乳糖時(shí),阻遏分子即失活,mRNA就可以轉(zhuǎn)錄出來。如果去掉乳糖時(shí),阻遏分子又恢復(fù)其活力,與操縱基因DNA結(jié)合,將乳糖基因關(guān)閉。 （二）操縱子（二）操縱子(operon)的基本組成的基本組成n主要包括以下單元主要包括以下單元:n結(jié)構(gòu)基因群結(jié)構(gòu)基因群(structural gene)n啟動(dòng)子啟動(dòng)子(promoter, p)n操縱子操縱子(operator, o)n調(diào)控基因調(diào)控基因(regulatory, R)編碼能與操縱編碼能與操縱子結(jié)合的調(diào)控蛋白，通常為阻遏物。子結(jié)

21、合的調(diào)控蛋白，通常為阻遏物。n終止子終止子(terminator, T)1結(jié)構(gòu)基因群結(jié)構(gòu)基因群n操縱子中被調(diào)控的編碼蛋白質(zhì)的基因稱為結(jié)構(gòu)操縱子中被調(diào)控的編碼蛋白質(zhì)的基因稱為結(jié)構(gòu)基因基因(structural gene, SG)。一個(gè)操縱子中。一個(gè)操縱子中含有含有2個(gè)以上的結(jié)構(gòu)基因，多的可達(dá)十幾個(gè)。個(gè)以上的結(jié)構(gòu)基因，多的可達(dá)十幾個(gè)。各結(jié)構(gòu)基因頭尾銜接、串連排列，組成結(jié)構(gòu)基各結(jié)構(gòu)基因頭尾銜接、串連排列，組成結(jié)構(gòu)基因群。因群。 2啟動(dòng)子啟動(dòng)子n啟動(dòng)子啟動(dòng)子(promoter，P)是指能被是指能被RNA聚合酶識(shí)聚合酶識(shí)別、結(jié)合并啟動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄的一段別、結(jié)合并啟動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄的一段DNA序列。操序列。操縱子至

22、少有一個(gè)啟動(dòng)子，一般在第一個(gè)結(jié)構(gòu)基縱子至少有一個(gè)啟動(dòng)子，一般在第一個(gè)結(jié)構(gòu)基因因5側(cè)上游，控制整個(gè)結(jié)構(gòu)基因群的轉(zhuǎn)錄。側(cè)上游，控制整個(gè)結(jié)構(gòu)基因群的轉(zhuǎn)錄。 3操縱子操縱子n操縱子操縱子(operator，O)是指能被調(diào)控蛋白特是指能被調(diào)控蛋白特異性結(jié)合的一段異性結(jié)合的一段DNA序列，常與啟動(dòng)子鄰近序列，常與啟動(dòng)子鄰近或與啟動(dòng)子序列重疊，當(dāng)調(diào)控蛋白結(jié)合在操或與啟動(dòng)子序列重疊，當(dāng)調(diào)控蛋白結(jié)合在操縱子序列上，會(huì)影響其下游基因轉(zhuǎn)錄的強(qiáng)弱?？v子序列上，會(huì)影響其下游基因轉(zhuǎn)錄的強(qiáng)弱。 4調(diào)控基因（阻遏物）調(diào)控基因（阻遏物）n調(diào)控基因調(diào)控基因(regulatory gene)是編碼能與操縱是編碼能與操縱序列結(jié)合的調(diào)

23、控蛋白的基因。與操縱子結(jié)合后序列結(jié)合的調(diào)控蛋白的基因。與操縱子結(jié)合后能減弱或阻止其調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控蛋白稱為能減弱或阻止其調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控蛋白稱為阻遏蛋白阻遏蛋白(repressive protein)，其介導(dǎo)的調(diào)，其介導(dǎo)的調(diào)控方式稱為負(fù)性調(diào)控控方式稱為負(fù)性調(diào)控(negative regulation)；與操縱子結(jié)合后能增強(qiáng)或起動(dòng)調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄的與操縱子結(jié)合后能增強(qiáng)或起動(dòng)調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控蛋白稱為激活蛋白調(diào)控蛋白稱為激活蛋白(activating protein)，所介導(dǎo)的調(diào)控方式稱為正性調(diào)控所介導(dǎo)的調(diào)控方式稱為正性調(diào)控(positive regulation)。5終止子終止子n終止子終止子(

24、terminator，T)是給予是給予RNA聚合酶轉(zhuǎn)聚合酶轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)的錄終止信號(hào)的DNA序列。在一個(gè)操縱元中至少序列。在一個(gè)操縱元中至少在結(jié)構(gòu)基因群最后一個(gè)基因的后面有一個(gè)終止在結(jié)構(gòu)基因群最后一個(gè)基因的后面有一個(gè)終止子。子。n以上以上5種元件是每一個(gè)操縱子必定含有的。種元件是每一個(gè)操縱子必定含有的。n其中，啟動(dòng)子、操縱子和終止子都屬于順式作用元件其中，啟動(dòng)子、操縱子和終止子都屬于順式作用元件(cis acting element)。調(diào)控基因可以在結(jié)構(gòu)基因群。調(diào)控基因可以在結(jié)構(gòu)基因群附近、也可以遠(yuǎn)離結(jié)構(gòu)基因，它是通過其基因產(chǎn)物棗附近、也可以遠(yuǎn)離結(jié)構(gòu)基因，它是通過其基因產(chǎn)物棗調(diào)控蛋白來發(fā)揮作用的

25、，因而調(diào)控基因不僅能對(duì)同一調(diào)控蛋白來發(fā)揮作用的，因而調(diào)控基因不僅能對(duì)同一條條DNA鏈上的結(jié)構(gòu)基因起表達(dá)調(diào)控作用，而且能對(duì)不鏈上的結(jié)構(gòu)基因起表達(dá)調(diào)控作用，而且能對(duì)不在一條在一條DNA鏈上的結(jié)構(gòu)基因起作用，在遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)上鏈上的結(jié)構(gòu)基因起作用，在遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)上稱為反式作用稱為反式作用(transaction)。 二、 乳糖操縱子 n乳糖操縱子(lac operon)是原核生物中研究得最清楚的一種操縱子。在乳糖操縱子上,除去半乳糖苷酶(Z)和半乳糖苷透過酶(Y)基因之外,還有一個(gè)硫半乳糖苷轉(zhuǎn)乙酰酶(thiogalactoside transacytylase)基因(A)它的生理功能尚不清楚)。這3個(gè)基因

26、每個(gè)前面都有一翻譯信號(hào),引導(dǎo)核糖體結(jié)合及蛋白質(zhì)合成。在底物乳糖不存在時(shí),lac操縱子基因即被阻遏,半乳糖苷酶只以很少的拷貝存在(每個(gè)細(xì)胞幾個(gè)分子)。 n操縱基因或一稱為操縱基因或一稱為i(或I)的基因，編碼一個(gè)可擴(kuò)散的分子,引起基因的阻遏。以后這種分子被證明為蛋白質(zhì),現(xiàn)在稱之為阻阻遏蛋白遏蛋白(repressor) 。操縱基因或一稱為操縱基因或一稱為i(或I)的基因的突變會(huì)引起lac操縱子基因產(chǎn)物的合成。阻遏作用并不是絕對(duì)的,即使在阻遏情況下,每個(gè)細(xì)胞也有少數(shù)拷貝的半乳糖苷酶及半乳糖苷透過酶。 乳糖操縱子乳糖操縱子:(Lactose operon) 一個(gè)調(diào)節(jié)一個(gè)調(diào)節(jié)基因基因,三個(gè)結(jié)構(gòu)基因三個(gè)結(jié)

27、構(gòu)基因,二個(gè)控制元件二個(gè)控制元件lacI調(diào)節(jié)基因調(diào)節(jié)基因lacZlacYlacADNAm-RNA -GalactosidasePermeaseTransacetylaseProtein結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)基因啟動(dòng)子啟動(dòng)子 操縱子操縱子PlacIPlacOlac乳糖操縱子的結(jié)構(gòu)乳糖操縱子的結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)基因調(diào)節(jié)基因啟啟動(dòng)動(dòng)子子操縱操縱基因基因乳糖結(jié)構(gòu)基因乳糖結(jié)構(gòu)基因RPOLacZLacYLacamRNA阻遏蛋白（有活性）阻遏蛋白（有活性）基基 因因 關(guān)關(guān) 閉閉n當(dāng)供給細(xì)胞以乳糖時(shí),lac操縱子即被誘導(dǎo),一個(gè)誘導(dǎo)物分子結(jié)合在阻遏蛋白的特異部位上,引起阻遏蛋白構(gòu)象的改變,結(jié)果使阻遏蛋白從操縱基因上解離下來。在此系

28、統(tǒng)中的誘導(dǎo)物并非乳糖本身,而是乳糖的同素異形體,稱為異乳糖異乳糖(allolactose)。乳糖進(jìn)入E.coli細(xì)胞,被轉(zhuǎn)化成異乳糖。異乳糖與阻遏蛋白結(jié)合后,它們即從操縱基因上解離下來,lac操縱子基因即開始表達(dá),半乳糖苷酶的濃度可以增加1000倍之多。 乳糖酶的誘導(dǎo)乳糖酶的誘導(dǎo)PLacZLacYLaca調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)基因基因操縱操縱基因基因乳糖結(jié)構(gòu)基因乳糖結(jié)構(gòu)基因啟啟動(dòng)動(dòng)子子ORmRNA 阻遏蛋白阻遏蛋白（無活性）（無活性） mRNAZmRNAYmRNAa乳糖乳糖ipozyaNo lac mRNAAbsence of lactoseActiveipozya-GalactosidasePermeas

29、eTransacetylasePresence of lactoseInactiven有些結(jié)構(gòu)上與異乳糖相似的半乳糖苷也是半乳糖苷酶的誘導(dǎo)物,但并非它的底物。而某些半乳糖苷為底物,卻非誘導(dǎo)物。異丙基硫代半乳糖苷異丙基硫代半乳糖苷(isopropyl thiogalactoside,簡(jiǎn)稱IPTG)是一種特別有效的誘導(dǎo)物,目前在基因表達(dá)的研究中常常使用,在基因表達(dá)的系統(tǒng)中加入IPTG之后,基因的表達(dá)量常成倍地增加。IPTG不是乳糖代謝的底物,屬于非代謝誘導(dǎo)物。 AmproripUC18(3 kb)MCS (Multiple cloning sites,多克隆位點(diǎn)）多克隆位點(diǎn)）Lac promote

30、rlacZGene XNo IPTG, X gene低水平表達(dá)With IPTG, X gene高水平表達(dá)L1: The LAC operon乳糖操縱子的正調(diào)控n現(xiàn)在了解到,即使有誘導(dǎo)物存在將阻遏蛋白中和,操縱子的正常表達(dá)還必須有一個(gè)蛋白質(zhì)介導(dǎo)的正調(diào)控信號(hào)正調(diào)控信號(hào)。 nE.coli生長(zhǎng)在既有葡萄糖又有乳糖存在的介質(zhì)中,則只利用葡萄糖,而乳糖操縱子蛋白質(zhì)處于低水平。同樣如果既有萄葡糖又有半乳糖存在時(shí),半乳糖操縱子即無活性。 n葡萄糖對(duì)轉(zhuǎn)錄的作用并不是直接的,其降解產(chǎn)物(降解物catabolite)是靠降低細(xì)胞內(nèi)的環(huán)式AMP(cAMP)的含量起作用。此關(guān)鍵代謝物(cAMP)對(duì)葡萄糖降解代謝所抑制

31、的各種操縱子的轉(zhuǎn)錄都是需要的。nATP是cAMP的直接代謝前體,擔(dān)任這種轉(zhuǎn)化的酶是腺苷酸環(huán)化酶(adenylcyclase),此酶可能受代謝降解物的直接抑制。 n環(huán)式AMP并不直接促進(jìn)lac mRNA的合成,而靠結(jié)合在代謝降解物基因激活蛋白代謝降解物基因激活蛋白(catabolite-gene activator protein),簡(jiǎn)稱CAP上起作用。此后它就獲得與DNA專一部位結(jié)合的能力,這時(shí)就增加鄰近操縱子的轉(zhuǎn)錄速度。CAP對(duì)一切葡萄糖敏感的操縱子都是正調(diào)控因子,。乳糖操縱子調(diào)控乳糖操縱子調(diào)控RLacZLacYLacamRNAmRNAZmRNAYmRNAa基基 因因 表表達(dá)達(dá)CAP基因基因

32、結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)基因TCGP(CAP)OCAP結(jié)結(jié)合部位合部位 RNA聚合酶聚合酶TcAMP -CAPP葡萄糖葡萄糖分解代分解代謝產(chǎn)物謝產(chǎn)物腺苷酸腺苷酸環(huán)化酶環(huán)化酶磷酸二磷酸二酯酶酯酶ATPcAMP5-AMP抑制抑制激活激活葡萄糖降解物與葡萄糖降解物與cAMP的關(guān)系的關(guān)系cAMP CGP：降解物基因活化蛋白（：降解物基因活化蛋白（catabolic gene activation protein） CAP：環(huán)腺苷酸受體蛋白（：環(huán)腺苷酸受體蛋白（cycilic AMP receptor protein）降低降低cAMP濃度濃度使使CAP呈失活狀態(tài)呈失活狀態(tài)nCAP能控制RNA聚合酶在乳糖啟動(dòng)子上的結(jié)

33、合。CAP或者阻遏物對(duì)mRNA生長(zhǎng)速度都沒有任何影響。但二者則控制RNA聚合酶分子與啟動(dòng)子結(jié)合的速度,一個(gè)為正調(diào)控,另一為負(fù)調(diào)控。實(shí)際上阻遏物阻斷RNA聚合酶的結(jié)合,CAP幫助RNA聚合酶有效地與乳糖啟動(dòng)子結(jié)合,使更多的RNA的合成起始進(jìn)行。 CAP-cAMP復(fù)合物激活復(fù)合物激活RNA合成合成C AB乳糖操縱子小結(jié)A: RNA polymeraseB: lac repressor C: CRP-cAMP三、色氨酸操縱子 n色氨酸操縱子 控制五種酶的合成Trp E，D，C，B，A。n當(dāng)色氨酸濃度低時(shí),這5個(gè)鄰近的trp基因才開始轉(zhuǎn)錄成mRNA。色氨酸不是一個(gè)誘導(dǎo)物,而是作為一個(gè)輔阻遏物(core

34、pressor)。輔阻遏物活化其專一的阻遏物,因此它能與trp操縱基因結(jié)合并阻止其相應(yīng)基因的轉(zhuǎn)錄。 n許多阻遏物分子能以活性的及無活性的兩種形式存在,這要看它們與其適當(dāng)?shù)恼T誘導(dǎo)物或輔阻遏物導(dǎo)物或輔阻遏物(corepressor)是否結(jié)合而定,誘導(dǎo)物的結(jié)合可使阻遏物失活。反之,輔阻遏物的結(jié)合則將無活性的阻遏物變?yōu)橛谢钚缘男问?。例?在細(xì)胞中加入色氨酸可以激活阻遏物,后者控制色氨酸生物合成所需酶的合成,這就迅速切斷其專一的mRNA分子的合成 酶酶的的誘誘導(dǎo)導(dǎo)和和阻阻遏遏操操縱縱子子模模型型B.有活性阻遏蛋白加誘導(dǎo)劑有活性阻遏蛋白加誘導(dǎo)劑A.有活性阻遏蛋白有活性阻遏蛋白C.無活性阻遏蛋白無活性阻遏蛋

35、白D.無活性阻遏蛋白加輔阻遏劑無活性阻遏蛋白加輔阻遏劑操縱基因操縱基因啟動(dòng)基因啟動(dòng)基因調(diào)節(jié)基因調(diào)節(jié)基因結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)基因 阻遏蛋白阻遏蛋白(有活性有活性)阻遏蛋白阻擋操縱基因阻遏蛋白阻擋操縱基因結(jié)構(gòu)基因不表達(dá)結(jié)構(gòu)基因不表達(dá)誘導(dǎo)物誘導(dǎo)物誘導(dǎo)物與阻遏蛋白結(jié)合誘導(dǎo)物與阻遏蛋白結(jié)合,使阻遏蛋白不能起使阻遏蛋白不能起到阻擋操縱基因的作用到阻擋操縱基因的作用,結(jié)構(gòu)基因可以表達(dá)結(jié)構(gòu)基因可以表達(dá)酶蛋白酶蛋白mRNA阻遏蛋白不能跟操縱基因結(jié)合阻遏蛋白不能跟操縱基因結(jié)合, 結(jié)構(gòu)基因可以表達(dá)結(jié)構(gòu)基因可以表達(dá)阻遏蛋白阻遏蛋白(無活性無活性)酶蛋白酶蛋白mRNA代謝產(chǎn)物與阻遏蛋白結(jié)合代謝產(chǎn)物與阻遏蛋白結(jié)合,從而使阻遏蛋從

36、而使阻遏蛋白能夠阻擋操縱基因白能夠阻擋操縱基因,結(jié)構(gòu)基因不表達(dá)結(jié)構(gòu)基因不表達(dá)代謝產(chǎn)物代謝產(chǎn)物n在阻遏物與其誘導(dǎo)物或輔阻遏物之間不形成共價(jià)鍵。每個(gè)阻遏物分子的一部分在形狀上與其誘導(dǎo)物或輔阻遏物的專一部分是互補(bǔ)的。二者以次級(jí)鍵次級(jí)鍵(氫鍵、鹽橋或范德華力)相連結(jié),由于這些鍵是弱鍵,它們可以快速形成或快速破壞,使阻遏物(活性的或非活性的)迅速調(diào)整,以適應(yīng)生理的需要。 當(dāng)色氨酸充裕時(shí),色氨酸轉(zhuǎn)錄的起始就被色氨酸阻遏物復(fù)合物與操縱子相結(jié)合而阻攔住z而當(dāng)細(xì)胞中色氨酸濃度下降時(shí),阻遏就被取消,轉(zhuǎn)錄又再開始運(yùn)行。n當(dāng)色氨酸濃度低時(shí),trp操縱基因不被占據(jù),trp mRNA的合成在鄰近的啟動(dòng)子處開始進(jìn)行。不過,

37、trp mRNA一旦起始合成,并不自動(dòng)生長(zhǎng)到全長(zhǎng)度,而大多數(shù)trp mRNA分子在第一個(gè)trp基因(trp E)開始轉(zhuǎn)錄之前即停止生長(zhǎng)。 trp E之前為轉(zhuǎn)錄的終止子,它由一個(gè)特征的RNA發(fā)夾環(huán)組成，隨后為8個(gè)尿嘧啶(U)殘基,此處即所謂弱化子弱化子(attenuator), RNA合成通常在此即行停止,前導(dǎo)RNA長(zhǎng)為139個(gè)核苷酸 弱化子的重要性弱化子的重要性 n色氨酸操縱子的轉(zhuǎn)錄必須由一個(gè)可控制的終止部位來調(diào)節(jié),這個(gè)部位就是弱化子。它位于操縱子與這個(gè)氨基酸合成途徑的第一個(gè)酶的基因之間:nP,O L a E D C B A nP,O L a E D C B AnO為操縱子，L為前導(dǎo)肽，a為弱

38、化子，為弱化子，E，D，C，B，A為色氨酸合成酶類基因弱化子這個(gè)調(diào)節(jié)部位與某些操縱子末端的停止信號(hào)相似,含有一個(gè)富含GC的序列,隨后為一個(gè)富含AT的序列。這兩個(gè)區(qū)域都以弱化子為中心,表現(xiàn)出對(duì)稱的結(jié)構(gòu)： n5AGCCCGCCTAATGAGCGGGCTTTTTTTTGAACAAAATT3TCGGGCGGATTACTCGCCCGAAAAAAAACTTGTTTTAA UUUUUU-OH3 前導(dǎo)mRNA，能形成轉(zhuǎn)錄不依賴P的終止子序列。 前導(dǎo)序列有前導(dǎo)序列有3個(gè)特征個(gè)特征可使RNA聚合酶通過弱化子： n(1)除去由前導(dǎo)的1區(qū)與2區(qū)所形成的終止子發(fā)夾外還有第二個(gè)發(fā)夾; n(2)2區(qū)與3區(qū)互補(bǔ),于是又形成一

39、由2區(qū)及3區(qū)組成的另一發(fā)夾,從而阻止終止子發(fā)夾的形成; n(3)引導(dǎo)RNA編碼14個(gè)氨基酸組成的短前導(dǎo)肽,其前面為一長(zhǎng)的核糖體結(jié)合位點(diǎn)。 前導(dǎo)肽有一特殊的序列特征前導(dǎo)肽有一特殊的序列特征: n2個(gè)色氨酸密碼子排成一列 nMet Lys Ala Ile Phe Val Lue Lys GlyTrp TrpArg Thr Ser這些密碼子的功能是使企圖翻譯前導(dǎo)肽的核糖體停止前進(jìn)。而當(dāng)色氨酸缺乏時(shí),核糖體達(dá)到色氨酸密碼子時(shí)必須停止,圍繞色氨酸密碼子的RNA停下來結(jié)合在核糖體上,不能成為發(fā)夾環(huán)的一部分。 n在色氨酸密碼子處被捕捉的核糖體被放在可使2區(qū)與3區(qū)自由配對(duì)的位置上,于是終止子發(fā)夾(3,4)不能

40、形成,RNA聚合酶跨過弱化子達(dá)到操縱子,使trp酶表達(dá)。 n如果有充分的色氨酸,使核糖體得以通過色氨酸密碼子前進(jìn),則核糖體阻止序列2,使3,4區(qū)形成終止子發(fā)夾,則轉(zhuǎn)錄在前導(dǎo)RNA末端停止。大腸桿菌色氨酸操縱子的衰減作用的可能機(jī)制大腸桿菌色氨酸操縱子的衰減作用的可能機(jī)制Trp密碼子密碼子111232233444核糖體核糖體核糖體核糖體轉(zhuǎn)錄繼續(xù)轉(zhuǎn)錄繼續(xù)轉(zhuǎn)錄終止轉(zhuǎn)錄終止C.高濃度色氨酸使核高濃度色氨酸使核糖體到達(dá)糖體到達(dá)2部位，部位， 3與與4 堿基配對(duì)，轉(zhuǎn)錄堿基配對(duì)，轉(zhuǎn)錄終止。終止。A.游離游離mRNA中中1與與2以及以及3與與4堿基配對(duì)。堿基配對(duì)。B.低濃度色氨酸使核低濃度色氨酸使核糖體停留在糖

41、體停留在1部位，部位，轉(zhuǎn)錄得以完成。轉(zhuǎn)錄得以完成。n阻遏作用與弱化子控制之間可能同時(shí)存在,使得細(xì)胞內(nèi)色氨酸微細(xì)調(diào)節(jié)到一個(gè)水平,使得兩步反應(yīng)更緊急地達(dá)到色氨酸饑餓,起始反應(yīng)是停止阻遏物的結(jié)合,更大的饑餓則導(dǎo)致弱化作用的松弛,其它氨基酸的操縱子,如組氨酸及亮氨酸操縱子沒有阻遏物,它們完全依靠弱化作用來控制。 n組氨酸Met Thr Arg Val Gln Phe Lys His His His His His His His Pro Aspn亮氨酸Met Ser His Ile Val Arg Phe Thr Gly Leu Leu Leu Leu Asn Ala Phe Ile Val n這些前

42、導(dǎo)肽的mRNA正是設(shè)計(jì)成能夠察覺出所被合成的蛋白質(zhì)的氨基酸水平。如果相應(yīng)的氨基酰tRNA缺乏時(shí),前導(dǎo)肽的翻譯就自動(dòng)停止下來。例如,在色氨酸操縱子中被阻止的核糖體促使mRNA的構(gòu)象開放,使RNA聚合酶能閱讀過弱化子部位。在組氨酸操縱子前導(dǎo)RNA存在7個(gè)編碼組氨酸的密碼子就強(qiáng)化了檢查系統(tǒng)的靈敏性。這個(gè)組氨酸操縱子可以單純靠弱化子的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)它的控制作用。 四、基因表達(dá)翻譯水平的調(diào)節(jié)基因表達(dá)翻譯水平的調(diào)節(jié) n（一）mRNA的結(jié)構(gòu)對(duì)翻譯的調(diào)控n原核生物中基因的表達(dá)也在翻譯水平上受到控制。n蛋白質(zhì)翻譯的起始主要依靠AUG起始密碼子上游富含嘌呤的6-8個(gè)核苷酸之存在與否。這段DNA序列就稱為（Shine-D

43、algarno,S-D）序列即核糖體結(jié)合位點(diǎn)(ribosome-binding site)的存在。 n如果這個(gè)區(qū)域發(fā)生突變?nèi)绻@個(gè)區(qū)域發(fā)生突變,就會(huì)大大降低其就會(huì)大大降低其相應(yīng)的相應(yīng)的mRNA的翻譯效率的翻譯效率,不論這個(gè)突變不論這個(gè)突變靠近靠近AUG密碼子密碼子,或遠(yuǎn)離密碼子都是一樣?；蜻h(yuǎn)離密碼子都是一樣。這樣的序列被包在這樣的序列被包在環(huán)卡結(jié)構(gòu)環(huán)卡結(jié)構(gòu)(loop structure)之中之中,因而無法與因而無法與16S rRNA 相互作用相互作用,進(jìn)行翻譯進(jìn)行翻譯 。n有證據(jù)表明有證據(jù)表明Shine-Dakarno序列的工作效率受序列的工作效率受與它們結(jié)合的蛋白質(zhì)控制與它們結(jié)合的蛋白質(zhì)控制

44、,從而阻礙其作用。從而阻礙其作用。nE.coli的核糖體蛋白的核糖體蛋白(ribosomal protein,r-蛋蛋白白)就是一個(gè)例證就是一個(gè)例證 。當(dāng)。當(dāng)-蛋白合成的速度超過蛋白合成的速度超過-RNA合成的速度時(shí)合成的速度時(shí),游離的游離的-蛋白就積累起來蛋白就積累起來,有有一些一些關(guān)鍵的關(guān)鍵的-蛋白蛋白就與就與Shine-Daigarno序列序列結(jié)合。這樣的話結(jié)合。這樣的話,核糖體蛋白就不能比它們用于核糖體蛋白就不能比它們用于制造核糖體時(shí)合成得更快。制造核糖體時(shí)合成得更快。 n在核糖體組裝時(shí)在核糖體組裝時(shí),關(guān)鍵的關(guān)鍵的-蛋白與蛋白與-RNA結(jié)合得早些。與這些蛋白質(zhì)結(jié)合的結(jié)合得早些。與這些蛋

45、白質(zhì)結(jié)合的-RNA的序列及與關(guān)鍵蛋白質(zhì)相互作用的的序列及與關(guān)鍵蛋白質(zhì)相互作用的-蛋白的蛋白的mRNA的序列是十分相似的。的序列是十分相似的。因此因此,翻譯水平的調(diào)控就是翻譯水平的調(diào)控就是-RNA與與蛋蛋白白mRNA之間相互與其關(guān)鍵蛋白結(jié)合的之間相互與其關(guān)鍵蛋白結(jié)合的競(jìng)爭(zhēng)。競(jìng)爭(zhēng)。n擔(dān)任以擔(dān)任以mRNA為模板翻譯成蛋白質(zhì)的核糖體是為模板翻譯成蛋白質(zhì)的核糖體是一個(gè)很大的生物大分子一個(gè)很大的生物大分子,含有含有50多種核糖體蛋多種核糖體蛋白及許多種核糖體白及許多種核糖體RNA（rRNA)。在蛋白質(zhì)合。在蛋白質(zhì)合成時(shí)成時(shí),這這50多種蛋白質(zhì)如何協(xié)調(diào)工作是一個(gè)非多種蛋白質(zhì)如何協(xié)調(diào)工作是一個(gè)非常復(fù)雜的問題。它們的基因分別定位于常復(fù)雜的問題。它們的基因分別定位于20多個(gè)多個(gè)操縱子上操縱子上,它們的合成是精確而平衡的。因此它們的合成是精確而平衡的。因此,嚴(yán)格的調(diào)控是非常必要的。嚴(yán)格的調(diào)控是非常必要的。n核糖體蛋白合成的調(diào)控主要是在翻譯水平上