基因的表達(dá)與調(diào)控

關(guān)于基因的表達(dá)與調(diào)控第1頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三Contents5．1原核基因表達(dá)調(diào)控總論5．2乳糖操縱子與負(fù)控誘導(dǎo)系統(tǒng)5．3色氨酸操縱子與負(fù)控阻遏系統(tǒng)5．4轉(zhuǎn)錄后調(diào)控第2頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三原核生物和單細(xì)胞真核生物：環(huán)境影響蛋白質(zhì)合成高等真核生物出現(xiàn)細(xì)胞分化：不同細(xì)胞所合成蛋白質(zhì)在質(zhì)和量上均有差異因此，不論真核還是原核細(xì)胞都有一套準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)基因表達(dá)和蛋白質(zhì)合成的機(jī)制第3頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三如果每個(gè)基因等同翻譯，每一個(gè)多肽應(yīng)有相同的拷貝數(shù)。

結(jié)論是否定的，基因的表達(dá)是被控制的。

組成型合成蛋白質(zhì)

適應(yīng)型或調(diào)節(jié)型合成蛋白質(zhì)如DNA合成酶，RNA聚合酶等如β-半乳糖苷酶及參與糖代謝的酶，氨基酸、核苷酸合成系統(tǒng)的酶類(lèi)等第4頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三一個(gè)系統(tǒng)處于“off”狀態(tài)時(shí)可能是本底水平的基因表達(dá)，常常是每世代每個(gè)細(xì)胞合成1～2個(gè)mRNA分子和極少量的蛋白質(zhì)分子。必須明白所謂“關(guān)”實(shí)際的意思是基因表達(dá)量特別低，或者無(wú)法檢測(cè)。細(xì)菌中的基本調(diào)控機(jī)制有如下規(guī)律:一個(gè)體系在需要時(shí)被打開(kāi)，不需要時(shí)被關(guān)閉。這種“開(kāi)-關(guān)”(on-off)活性是通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄來(lái)建立的。即通過(guò)調(diào)節(jié)mRNA的合成來(lái)實(shí)現(xiàn)的第5頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三5．1原核基因表達(dá)調(diào)控總論生物信息DNARNAProtein執(zhí)行生命活動(dòng)調(diào)節(jié)基因表達(dá)調(diào)控第6頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三基因表達(dá)調(diào)控在兩個(gè)水平上體現(xiàn)(1)轉(zhuǎn)錄水平上的調(diào)控(transcriptionalregulation);(2)轉(zhuǎn)錄后水平上的調(diào)控(post-transcriptionalregulation)①mRNA加工成熟水平上的調(diào)控(differentialprocessingofRNAtranscript)②翻譯水平上的調(diào)控(differentialtranslationofmRNA)第7頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三指揮基因調(diào)控的信號(hào)不同Prok中，營(yíng)養(yǎng)狀況和環(huán)境因素——主要

Euk中，激素水平和發(fā)育階段——主要

在轉(zhuǎn)錄水平上對(duì)基因表達(dá)調(diào)控取決于DNA的結(jié)構(gòu)、RNA聚合酶的功能、蛋白因子及其他小分子配基的相互作用。第8頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三5.1.1原核基因調(diào)控機(jī)制的類(lèi)型與特點(diǎn)原核生物的基因調(diào)控主要發(fā)生在轉(zhuǎn)錄水平上，根據(jù)調(diào)控機(jī)制的不同可分為：

負(fù)轉(zhuǎn)錄調(diào)控(negativetranscriptionregulation)

正轉(zhuǎn)錄調(diào)控(Positivetranscriptionregulation)第9頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三負(fù)轉(zhuǎn)錄調(diào)控系統(tǒng)在負(fù)轉(zhuǎn)錄調(diào)控系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)基因的物質(zhì)是阻遏蛋白(repressor)－－阻止結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄。其作用部位是操縱區(qū)。它與操縱區(qū)結(jié)合，轉(zhuǎn)錄受阻。第10頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三調(diào)節(jié)基因操縱基因結(jié)構(gòu)基因阻遏蛋白激活蛋白正轉(zhuǎn)錄調(diào)控負(fù)轉(zhuǎn)錄調(diào)控負(fù)轉(zhuǎn)錄調(diào)控在沒(méi)有調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)存在時(shí)基因是表達(dá)的，加入這種調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)后基因表達(dá)活性便被關(guān)閉，這樣的調(diào)控負(fù)轉(zhuǎn)錄調(diào)控。第11頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三

負(fù)控誘導(dǎo)系統(tǒng)－－阻遏蛋白不與誘導(dǎo)物結(jié)合時(shí)，阻遏蛋白與操縱區(qū)相結(jié)合，結(jié)構(gòu)基因不轉(zhuǎn)錄，阻遏蛋白結(jié)合上誘導(dǎo)物時(shí)，阻遏蛋白與操縱區(qū)分離，結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄。第12頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三

負(fù)控阻遏系統(tǒng)－－阻遏蛋白與效應(yīng)物結(jié)合時(shí)，結(jié)構(gòu)基因不轉(zhuǎn)錄。第13頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三正轉(zhuǎn)錄調(diào)控系統(tǒng)在正轉(zhuǎn)錄調(diào)控系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)基因的產(chǎn)物是激活蛋白(activator)，激活蛋白結(jié)合與DNA的啟動(dòng)子及RNA聚合酶后，轉(zhuǎn)錄才會(huì)進(jìn)行。第14頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三調(diào)節(jié)基因操縱基因結(jié)構(gòu)基因阻遏蛋白激活蛋白正轉(zhuǎn)錄調(diào)控負(fù)轉(zhuǎn)錄調(diào)控正轉(zhuǎn)錄調(diào)控如果在沒(méi)有調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)存在時(shí)基因是關(guān)閉的，加入這種調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)后基因活性就被開(kāi)啟，這樣的調(diào)控正轉(zhuǎn)錄調(diào)控。第15頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三

在正控誘導(dǎo)系統(tǒng)中，誘導(dǎo)物的存在使激活蛋白處于活性狀態(tài)，轉(zhuǎn)錄進(jìn)行。第16頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三

在正控阻遏系統(tǒng)中，效應(yīng)物分子的存在使激活蛋白處于非活性狀態(tài)，轉(zhuǎn)錄不進(jìn)行。第17頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三可誘導(dǎo)調(diào)節(jié)：指一些基因在特殊的代謝物或化合物的作用下，由原來(lái)關(guān)閉的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ鳡顟B(tài)，即在某些物質(zhì)的誘導(dǎo)下使基因活化。例：大腸桿菌的乳糖操縱子分解代謝蛋白的基因2、根據(jù)操縱子對(duì)某些能調(diào)節(jié)它們的小分子的應(yīng)答，可分為可誘導(dǎo)調(diào)節(jié)和可阻遏調(diào)節(jié)兩大類(lèi)：第18頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三調(diào)節(jié)基因操縱基因結(jié)構(gòu)基因阻遏蛋白調(diào)節(jié)基因操縱基因結(jié)構(gòu)基因阻遏蛋白誘導(dǎo)物mRNA酶蛋白酶合成的誘導(dǎo)操縱子模型誘導(dǎo)物如果某種物質(zhì)能夠促使細(xì)菌產(chǎn)生酶來(lái)分解它，這種物質(zhì)就是誘導(dǎo)物。第19頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三可阻遏調(diào)節(jié)：基因平時(shí)是開(kāi)啟的，處在產(chǎn)生蛋白質(zhì)或酶的工作過(guò)程中，由于一些特殊代謝物或化合物的積累而將其關(guān)閉，阻遏了基因的表達(dá)。例：色氨酸操縱子合成代謝蛋白的基因第20頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三酶合成的阻遏操縱子模型調(diào)節(jié)基因操縱基因結(jié)構(gòu)基因mRNA酶蛋白調(diào)節(jié)基因操縱基因結(jié)構(gòu)基因輔阻遏物輻阻遏物如果某種物質(zhì)能夠阻止細(xì)菌產(chǎn)生合成這種物質(zhì)的酶，這種物質(zhì)就是輔阻遏物。第21頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三一般規(guī)律

可誘導(dǎo)的操縱子是一些編碼分解代謝糖和氨基酸的蛋白的基因。這些操縱子常常是關(guān)閉的。一旦生存條件發(fā)生變化，如葡萄糖缺乏而必須利用乳糖作為能源時(shí)，就要打開(kāi)這些基因。

可阻遏基因是一些合成各種細(xì)胞代謝過(guò)程中所必須的小分子物質(zhì)（如氨基酸、嘌呤和嘧啶等的基因），這些基因總是打開(kāi)著的。只有當(dāng)細(xì)菌生活環(huán)境中有充分供應(yīng)時(shí)，才關(guān)閉這些基因，停止其合成。第22頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三弱化子對(duì)基因活性的影響在這種調(diào)節(jié)方式中，起信號(hào)作用的是有特殊負(fù)載的氨酰-tRNA的濃度。

當(dāng)操縱子被阻遏，RNA合成被終止時(shí)，起終止轉(zhuǎn)錄信號(hào)作用的那一段DNA序列被稱為弱化子。第23頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三當(dāng)基因轉(zhuǎn)錄使轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物（RNA）到不同長(zhǎng)度時(shí)，核糖體會(huì)在對(duì)應(yīng)的DNA位置上；此時(shí)RNA可以形成某種形式的二級(jí)結(jié)構(gòu)；由此決定延伸復(fù)合物的結(jié)合能力，從而決定基因能否繼續(xù)轉(zhuǎn)錄。第24頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三細(xì)菌的應(yīng)急反應(yīng)細(xì)菌有時(shí)會(huì)碰到緊急狀況，比如氨基酸饑餓－－氨基酸的全面匱乏。為了緊縮開(kāi)支，渡過(guò)難關(guān)，細(xì)菌會(huì)產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)急反應(yīng)－－停止包括生產(chǎn)各種RNA、糖、脂肪和蛋白質(zhì)的幾乎全部生物化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。實(shí)施這一應(yīng)急反應(yīng)的信號(hào)是鳥(niǎo)苷四磷酸(ppGpp)和鳥(niǎo)苷五磷酸(pppGpp)。產(chǎn)生這兩種物質(zhì)的誘導(dǎo)物是空載tRNA。第25頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三當(dāng)氨基酸饑餓時(shí)，細(xì)胞中便存在大量的不帶氨基酸的tRNA，這種空載的tRNA會(huì)激活焦磷酸轉(zhuǎn)移酶，使ppGpp大量合成。ppGpp的出現(xiàn)會(huì)關(guān)閉許多基因，以應(yīng)付這種緊急狀況。ppGpp影響RNA聚合酶與這些基因轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)的結(jié)合，使基因被關(guān)閉。ppGpp與pppGpp的作用范圍十分廣泛，它們影響一大批操縱子而被稱為超級(jí)調(diào)控因子。第26頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三5．2乳糖操縱子－－負(fù)控誘導(dǎo)系統(tǒng)1、操縱子模型的提出

1961年，Monod和Jacob提出獲1965年諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)第27頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三JacobandMonod第28頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三2、操縱子的定義操縱子：是基因表達(dá)的協(xié)調(diào)單位，由啟動(dòng)子、操縱基因及其所控制的一組功能上相關(guān)的結(jié)構(gòu)基因所組成。操縱基因受調(diào)節(jié)基因產(chǎn)物的控制。第29頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三第30頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三操縱序列O啟動(dòng)序列P——上游含CAP（分解代謝物基因激活蛋白）調(diào)控區(qū)調(diào)節(jié)基因I——編碼一種阻遏蛋白結(jié)構(gòu)基因Z——-半乳糖苷酶Y——透酶A——乙?；D(zhuǎn)移酶第31頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三乙?；D(zhuǎn)移酶半乳糖苷透性酶?-半乳糖苷酶操作位點(diǎn)3乳糖操縱子結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)基因第32頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三一、乳糖操縱子的結(jié)構(gòu)第33頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三第34頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三Z編碼β-半乳糖苷酶：將乳糖水解成葡萄糖和半乳糖Y編碼β-半乳糖苷透過(guò)酶：使外界的β-半乳糖苷（如乳糖）能透過(guò)大腸桿菌細(xì)胞壁和原生質(zhì)膜進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)。A編碼β-半乳糖苷乙酰基轉(zhuǎn)移酶：乙酰輔酶A上的乙?；D(zhuǎn)到β-半乳糖苷上，形成乙酰半乳糖。第35頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三操縱子是一種完整的具有特定功能的細(xì)菌基因表達(dá)和調(diào)節(jié)的單位，包括調(diào)節(jié)基因，操縱位點(diǎn)，結(jié)構(gòu)基因，組成一個(gè)控制單元結(jié)構(gòu)基因：產(chǎn)生mRNA,合成蛋白質(zhì)操縱位點(diǎn)promotor,operator：?jiǎn)?dòng)子結(jié)合位點(diǎn)調(diào)節(jié)基因：產(chǎn)生調(diào)節(jié)蛋白（與操縱位點(diǎn)結(jié)合）→結(jié)構(gòu)基因不轉(zhuǎn)錄誘導(dǎo)物存在時(shí)，可與阻遏蛋白結(jié)合→結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄ControlelementStructuralgenes第36頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三5.2.2酶的誘導(dǎo)現(xiàn)象B-半乳糖苷酶第37頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三二、酶的誘導(dǎo)——lac體系受調(diào)控的證據(jù)第38頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三分解底物的酶只有在底物存在時(shí)才出現(xiàn)！無(wú)乳糖時(shí)，幾個(gè)β-gal/cell

加入乳糖時(shí)，5000個(gè)再去掉乳糖，lacmRNA下降

乳糖能激發(fā)lacmRNA的合成

乳糖的誘導(dǎo)作用是由酶前體轉(zhuǎn)化而來(lái)，還是誘導(dǎo)新酶合成？培養(yǎng)基（35S-aa,無(wú)乳糖）→E.coli繁殖→培養(yǎng)基（無(wú)35S-aa,加入乳糖）→β-gal(無(wú)35S)第39頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三安慰誘導(dǎo)物：

如果某種物質(zhì)能夠促使細(xì)菌產(chǎn)生酶而本身又不被分解，這種物質(zhì)被稱為安慰誘導(dǎo)物，如IPTG（異丙基-β–D-硫代半乳糖苷）。第40頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三gratuitousinducer

安慰誘導(dǎo)物

義務(wù)誘導(dǎo)物可誘導(dǎo)半乳糖苷酶產(chǎn)生，但不是其底物IPTG，異丙基巰基半乳糖苷TMG，巰甲基半乳糖苷ONPG,O-硝基半乳糖苷在研究誘導(dǎo)作用時(shí)，很少使用乳糖第41頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三5.2.3調(diào)控機(jī)理1調(diào)控區(qū)結(jié)構(gòu)lacI,1045bp，獨(dú)立PiP,82bp，－82～＋1O,35bp，－7～＋28lacZYA第42頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三體外結(jié)合競(jìng)爭(zhēng)實(shí)驗(yàn):

阻遏物＋RNApol,off

RNApol＋阻遏物，on2.阻遏狀態(tài)第43頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三第44頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三3誘導(dǎo)狀態(tài)誘導(dǎo)物誘導(dǎo)作用：在可誘導(dǎo)的操縱元中，加入對(duì)基因表達(dá)有調(diào)節(jié)作用的小分子后，開(kāi)啟基因的轉(zhuǎn)錄活性第45頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三第46頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三4誘導(dǎo)物不是乳糖生成lac誘導(dǎo)物乳糖代謝Allolctose異構(gòu)乳糖別乳糖細(xì)胞內(nèi)β-半乳糖苷酶來(lái)源?第47頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三5.2.4阻遏蛋白的作用機(jī)制1阻遏蛋白結(jié)構(gòu)38KD，4聚體，一個(gè)亞基結(jié)合一個(gè)IPTG分子lacI

組成型轉(zhuǎn)錄

Pi弱啟動(dòng)子，

5－10個(gè)／cell具有二重性阻止轉(zhuǎn)錄（與lacO結(jié)合）開(kāi)始轉(zhuǎn)錄（與誘導(dǎo)物結(jié)合）第48頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三

阻遏蛋白單體的結(jié)構(gòu)第49頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三

阻遏蛋白的結(jié)構(gòu)域

頭段，-NH2端，lacO結(jié)合區(qū)絞鏈區(qū)

核心段，-COOH，誘導(dǎo)物結(jié)合區(qū)第50頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三4個(gè)亞基的核心片段接觸形成四聚體第51頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三

對(duì)稱軸，+11對(duì)稱序列，6bp

阻遏蛋白的結(jié)合位點(diǎn)－－lacO的結(jié)構(gòu)第52頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三誘導(dǎo)物

和阻遏

蛋白結(jié)合的模型第53頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三阻遏能發(fā)生在多個(gè)位點(diǎn)上第54頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三3阻遏蛋白對(duì)RNApol功能的影響阻遏蛋白和RNApol可同時(shí)與DNA結(jié)合

RNApol與啟動(dòng)子結(jié)合的平衡常數(shù)1.9×107

有阻遏蛋白時(shí),2.5×109結(jié)合著的RNApol不能轉(zhuǎn)錄.但加入誘導(dǎo)物后,釋放出阻遏蛋白,變?yōu)殚_(kāi)放型啟動(dòng)子復(fù)合物.阻遏蛋白實(shí)際上使RNApol貯存在啟動(dòng)子上。這一模式是否存在于其它操縱元系統(tǒng)中？第55頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三5.2.5乳糖操縱子調(diào)控模型主要內(nèi)容：①Z、Y、A基因的產(chǎn)物由同一條多順?lè)醋拥膍RNA分子所編碼

第56頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三第57頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三②這個(gè)mRNA分子的啟動(dòng)子緊接著O區(qū)，而位于I與O之間的啟動(dòng)子區(qū)（P），不能單獨(dú)起動(dòng)合成β-半乳糖苷酶和透過(guò)酶的生理過(guò)程。第58頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三第59頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三③操縱基因是DNA上的一小段序列（僅為26bp），是阻遏物的結(jié)合位點(diǎn)。第60頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三RNA聚合酶結(jié)合部位阻遏物結(jié)合部位第61頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三

操縱位點(diǎn)的回文序列第62頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三

④當(dāng)阻遏物與操縱基因結(jié)合時(shí)，lacmRNA的轉(zhuǎn)錄起始受到抑制。

第63頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三

阻遏蛋白的負(fù)性調(diào)節(jié)

沒(méi)有乳糖存在時(shí)第64頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三⑤誘導(dǎo)物通過(guò)與阻遏物結(jié)合，改變它的三維構(gòu)象，使之不能與操縱基因結(jié)合，從而激發(fā)lacmRNA的合成。當(dāng)有誘導(dǎo)物存在時(shí)，操縱基因區(qū)沒(méi)有被阻遏物占據(jù)，所以啟動(dòng)子能夠順利起始mRNA的合成。第65頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三

有乳糖存在時(shí)第66頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三2.2

操縱子突變－操縱子的發(fā)現(xiàn)（1）Oc操縱基因的組成型突變(順式顯性)

順式顯性突變（cis-dominance）：操縱基因只控制臨近基因，對(duì)其他等位基因無(wú)作用，或者顯性效應(yīng)只對(duì)處于同一染色體上它所調(diào)控的結(jié)構(gòu)基因才起作用的現(xiàn)象。

（2）lacIS

阻遏蛋白不可誘導(dǎo)性突變，阻遏蛋白失去誘導(dǎo)物結(jié)合位點(diǎn)；（3）lacI-

阻遏蛋白不能形成寡聚物（4）lacI-d阻遏蛋白不能和DNA結(jié)合，且呈負(fù)互補(bǔ)(反式顯性)

等位基因間的互補(bǔ)（interalleliccomplementation）。

負(fù)的互補(bǔ)（negativecomplementation）：lacI-d的產(chǎn)物和lacI+的產(chǎn)物組成多聚體時(shí)，阻遏蛋白無(wú)活性。也稱為反式顯性（trans-dominant）。第67頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三阻遏蛋白不能與突變的操縱基因結(jié)合，結(jié)構(gòu)基因組成型表達(dá)（1）操縱基因突變（O+Oc），結(jié)構(gòu)基因組成型表達(dá)第68頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三組成型突變：lacOc

第69頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三（2）操縱子不可誘導(dǎo)型突變阻遏蛋白失去結(jié)合誘導(dǎo)物位點(diǎn)的突變lacIs,結(jié)構(gòu)基因組成型表達(dá)第70頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三（3）阻抑蛋白基因的I-突變阻遏蛋白失活或者缺乏，不能和操縱基因結(jié)合，結(jié)構(gòu)基因組成型表達(dá)第71頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三組成型突變：

lacI-第72頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三二倍體中，lacI+比lacI-占優(yōu)勢(shì)，表現(xiàn)為基因關(guān)閉，lacI-為隱性突變當(dāng)野生型lacI+和突變型I-在同一細(xì)胞中第73頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三不可誘導(dǎo)突變（超阻遏）：第74頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三四、影響因子1、lac操縱子的本底水平表達(dá)有兩個(gè)矛盾是操縱子理論所不能解釋的：①誘導(dǎo)物需要穿過(guò)細(xì)胞膜才能與阻遏物結(jié)合，而轉(zhuǎn)運(yùn)誘導(dǎo)物需要透過(guò)酶，后者的合成有需要誘導(dǎo)。解釋：一些誘導(dǎo)物可以在透過(guò)酶不存在時(shí)進(jìn)入細(xì)胞？一些透過(guò)酶可以在沒(méi)有誘導(dǎo)物的情況下合成？√第75頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三②真正的誘導(dǎo)物是異構(gòu)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-半乳糖甘酶的預(yù)先存在。解釋：本底水平的組成型合成：非誘導(dǎo)狀態(tài)下有少量的lacmRNA合成。第76頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三2、大腸桿菌對(duì)乳糖的反應(yīng)

培養(yǎng)基：甘油按照l(shuí)ac操縱子本底水平的表達(dá)，每個(gè)細(xì)胞內(nèi)有幾個(gè)分子的β-半乳糖苷酶和β-半乳糖苷透過(guò)酶；培養(yǎng)基：加入乳糖少量乳糖透過(guò)酶進(jìn)入細(xì)胞β-半乳糖苷酶異構(gòu)乳糖誘導(dǎo)物誘導(dǎo)lacmRNA的生物合成大量乳糖進(jìn)入細(xì)胞多數(shù)被降解為葡萄糖和半乳糖（碳源和能源）異構(gòu)乳糖第77頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三乳糖第78頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三3、阻遏物lacI基因產(chǎn)物及功能Lac操縱子阻遏物mRNA是由弱啟動(dòng)子控制下組成型合成的，每個(gè)細(xì)胞中有5-10個(gè)阻遏物分子。當(dāng)I基因由弱啟動(dòng)子突變成強(qiáng)啟動(dòng)子，細(xì)胞內(nèi)就不可能產(chǎn)生足夠的誘導(dǎo)物來(lái)克服阻遏狀態(tài)，整個(gè)lac操縱子在這些突變體中就不可誘導(dǎo)。第79頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三4、葡萄糖對(duì)lac操縱子的影響

如果將葡萄糖和乳糖同時(shí)加入培養(yǎng)基中，lac操縱子處于阻遏狀態(tài)，不能被誘導(dǎo)；一旦耗盡外源葡萄糖，乳糖就會(huì)誘導(dǎo)lac操縱子表達(dá)分解乳糖所需的三種酶。代謝物阻遏效應(yīng)第80頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三mRNA無(wú)乳糖時(shí)有乳糖時(shí)

無(wú)葡萄糖cAMP濃度高

有葡萄糖cAMP濃度低RNA-polOOOOlac操縱子基因表達(dá)既需要乳糖又需缺乏葡萄糖第81頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三5、cAMP與代謝物激活蛋白代謝物激活蛋白（CAP）/環(huán)腺甘酸受體蛋白（CRP）

第82頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三葡萄糖對(duì)lac操縱元表達(dá)的抑制是間接的

葡萄糖的降解是通過(guò)cAMP與CAP結(jié)合起作用的

cAMP:環(huán)化腺苷酸CAP,cataboliteactivatorprotein

由crp編碼CRP,catabolitereceptorprotein第83頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三第84頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三ZYAOPDNA

調(diào)控區(qū)CAP結(jié)合位點(diǎn)啟動(dòng)序列操縱序列

結(jié)構(gòu)基因Z：β-半乳糖苷酶Y：透酶A：乙?；D(zhuǎn)移酶cAMP—CAP復(fù)合物第85頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三CAP的結(jié)合對(duì)DNA構(gòu)型的影響DNA彎曲彎曲點(diǎn)位于CAP結(jié)合位點(diǎn)二重對(duì)稱的中心彎曲使CAP能與啟動(dòng)子上的RNApol接觸第86頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三ATP腺甘酸環(huán)化酶cAMP（環(huán)腺甘酸）

大腸桿菌中：無(wú)葡萄糖，cAMP濃度高；

有葡萄糖，cAMP濃度低第87頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三++++轉(zhuǎn)錄無(wú)葡萄糖，cAMP濃度高時(shí)促進(jìn)轉(zhuǎn)錄有葡萄糖，cAMP濃度低時(shí)不促進(jìn)轉(zhuǎn)錄ZYAOPDNACAPCAPCAPCAPCAPCAPCAP的正調(diào)控第88頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三

CAP的正性調(diào)節(jié)第89頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三

第90頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三當(dāng)阻遏蛋白封閉轉(zhuǎn)錄時(shí)，CAP對(duì)該系統(tǒng)不能發(fā)揮作用如無(wú)CAP存在，即使沒(méi)有阻遏蛋白與操縱序列結(jié)合，操縱子仍無(wú)轉(zhuǎn)錄活性。cAMP—CAP復(fù)合物與啟動(dòng)子區(qū)的結(jié)合是轉(zhuǎn)錄起始所必需的。協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)葡萄糖對(duì)lac操縱子的阻遏作用稱分解代謝阻遏(catabolicrepression)。

單純?nèi)樘谴嬖跁r(shí)，細(xì)菌利用乳糖作碳源；若有葡萄糖或葡萄糖/乳糖共同存在時(shí)，細(xì)菌首先利用葡萄糖。第91頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三第92頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三

協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)第93頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三TheLacOperon:

WhenGlucoseIsPresentButNotLactoseRepressorPromoterLacYLacALacZOperatorCAPBindingRNAPol.RepressorRepressorRepressormRNAHeyman,I’mconstitutiveComeon,letmethroughNowayJose!CAP第94頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三TheLacOperon:

WhenLactoseIsPresentButNotGlucoseRepressorPromoterLacYLacALacZOperatorCAPBindingRepressorRepressormRNAHeyman,I’mconstitutiveCAPcAMPLacRepressorRepressorXThislactosehasbentmeoutofshapeCAPcAMPCAPcAMPBindtomePolymeraseRNAPol.RNAPol.Yipee…!第95頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三TheLacOperon:

WhenNeitherLactoseNorGlucoseIsPresentRepressorPromoterLacYLacALacZOperatorCAPBindingCAPcAMPCAPcAMPCAPcAMPBindtomePolymeraseRNAPol.RepressorRepressormRNAHeyman,I’mconstitutiveRepressorSTOPRighttherePolymeraseAlright,I’mofftotheraces...Comeon,letmethrough!第96頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三五、Lac操縱子中的其他問(wèn)題1、A基因及其生理功能半乳糖甘分子（IPTG）β-半乳糖甘酶分解產(chǎn)物（體內(nèi)積累）β-半乳糖甘乙酰基轉(zhuǎn)移酶半乳糖甘分子（IPTG）乙?；?7頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三2、lac基因產(chǎn)物數(shù)量上的比較β-半乳糖苷酶：透過(guò)酶：乙?；D(zhuǎn)移酶=1：0.5：0.2翻譯水平上受到調(diào)節(jié)：（1）lacmRNA可能與翻譯過(guò)程中的核糖體相脫離，從而終止蛋白質(zhì)鏈的翻譯；（2）在lacmRNA分子內(nèi)部，A基因比Z基因更容易受內(nèi)切酶作用發(fā)生降解。第98頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三3、操縱子的融合與基因工程POZYAtsxPOpur結(jié)構(gòu)基因缺失lacoperonpuroperon第99頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三Summary第100頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三第101頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三SummaryoflacoperonregulationGlucose（葡萄糖）cAMPLactose（乳糖）TranscriptionoflacmRNAHighLowPresentlowrateofexpressionHighLowAbsentessentiallynoneLowHighAbsent（停止）essentiallynoneLowHighPresenthighrateofexpression第102頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三

（一）乳糖操縱子的結(jié)構(gòu)R第103頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三

（二）阻遏蛋白的負(fù)性調(diào)節(jié)

沒(méi)有乳糖存在時(shí)第104頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三

有乳糖存在時(shí)第105頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三

（三）CAP的正性調(diào)節(jié)第106頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三

第107頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三

（四）協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)第108頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三lac

操縱子小結(jié)通常情況（葡萄糖供應(yīng)正常）阻遏蛋白與操縱序列結(jié)合，基因不轉(zhuǎn)錄。細(xì)胞外的乳糖通過(guò)透性酶吸收到細(xì)胞內(nèi)；細(xì)胞內(nèi)的β-半乳糖苷酶將乳糖轉(zhuǎn)變?yōu)楫惾樘?。異乳糖結(jié)合到乳糖阻抑物上使之從操縱序列上脫離，聚合酶迅速開(kāi)始lacZYA基因的轉(zhuǎn)錄。這就是負(fù)控誘導(dǎo)。然而，還需要細(xì)菌生長(zhǎng)系統(tǒng)中缺少葡萄糖，使cAMP含量增加，才有足夠量的cAMP與CRP結(jié)合形成CRP-cAMP復(fù)合物結(jié)合于Plac上游。使DNA雙螺旋發(fā)生彎曲，轉(zhuǎn)錄才可以有效地進(jìn)行。第109頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三5.3色氨酸操縱子（trpoperon）內(nèi)容提要：色氨酸操縱子的結(jié)構(gòu)色氨酸操縱子的阻遏系統(tǒng)色氨酸操縱子的弱化機(jī)制第110頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三Trpoperon

生物細(xì)胞中的氨基酸合成，也受操縱元的調(diào)節(jié)。細(xì)胞需要某種氨基酸時(shí)，其基因即表達(dá)，不需要時(shí)基因關(guān)閉，達(dá)到經(jīng)濟(jì)的原則。第111頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三一、色氨酸操縱子的結(jié)構(gòu)

調(diào)控基因結(jié)構(gòu)基因

催化分枝酸轉(zhuǎn)變?yōu)樯彼?/p>

的酶

trpRtrp第112頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三第113頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三trpR,阻遏蛋白P：

-40～+18O：-21～

+1L：

+1～

+162結(jié)構(gòu)基因t：

A下游36bp,不依賴pt′：t下游250bp，依賴p基因組成第114頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三第115頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三特點(diǎn):(1)trpR和trpABCDE不連鎖；(2)操縱基因在啟動(dòng)子內(nèi)(3)有衰減子(attenuator)/弱化子(4)啟動(dòng)子和結(jié)構(gòu)基因不直接相連，二者被前導(dǎo)序列(Leader)所隔開(kāi)第116頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三二、trp操縱子的阻遏系統(tǒng)低Trp時(shí)：阻遏物不結(jié)合操縱基因;高Trp時(shí)：阻遏物+Trp結(jié)合操縱基因第117頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三1TrpR四聚體第118頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三阻遏蛋白＋trp

→有活性的阻遏物SNE299＋trpO→不轉(zhuǎn)錄第119頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三2阻遏蛋白的結(jié)合位點(diǎn)trpO-21~+1，反向重復(fù)序列trpP-40~+18活性阻遏物與trpO的結(jié)合與RNApol與啟動(dòng)子的結(jié)合發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)SNE299第120頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三3阻遏系統(tǒng)主管轉(zhuǎn)錄是否啟動(dòng)，在缺乏Trp時(shí)，mRNA起始合成，但不能自動(dòng)延伸，一般在trpE之前終止轉(zhuǎn)錄

粗調(diào)開(kāi)關(guān)第121頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三Trp有Trp無(wú)TrpmRNAOPtrpR調(diào)節(jié)區(qū)結(jié)構(gòu)基因

RNA聚合酶

RNA聚合酶高低?色氨酸操縱子第122頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三三、trp操縱子的弱化機(jī)制衰減子（attenuator）/弱化子前導(dǎo)序列（leadersequence）第123頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三1、弱化子：

DNA中可導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄過(guò)早終止的一段核甘酸序列（123-150區(qū)）。123~150第124頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三

研究引起終止的mRNA堿基序列，發(fā)現(xiàn)該區(qū)mRNA通過(guò)自我配對(duì)可以形成莖-環(huán)結(jié)構(gòu)，有典型的終止子特點(diǎn)。第125頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三2、前導(dǎo)序列：在trpmRNA5'端trpE基因的起始密碼前一個(gè)長(zhǎng)162bp的mRNA片段。第126頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三

S312POE4321LDNARNAATGTGA2trpcodons1432前導(dǎo)肽14aa第127頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三第128頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三3、弱化機(jī)制第129頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三

前導(dǎo)肽轉(zhuǎn)錄終止結(jié)構(gòu)第130頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三

轉(zhuǎn)錄衰減（attenuation）：

是指轉(zhuǎn)錄可正常起動(dòng)，但在轉(zhuǎn)錄進(jìn)入

第一個(gè)結(jié)構(gòu)基因前即突然停止的過(guò)程。 由于這一終止作用并不能使正在進(jìn)行的 結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄中途停止，而僅是部分中 途停止轉(zhuǎn)錄，所以稱為轉(zhuǎn)錄衰減。第131頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三

衰減子（attenuator）：

操縱子前導(dǎo)區(qū)內(nèi)類(lèi)似于終止子結(jié)構(gòu)的一段DNA序列，稱為衰減子。其作用是減弱操縱子的轉(zhuǎn)錄。第132頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三

.轉(zhuǎn)錄衰減第133頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三UUUU……34UUUU3’34核糖體前導(dǎo)肽前導(dǎo)mRNA1.當(dāng)色氨酸濃度高時(shí)轉(zhuǎn)錄衰減機(jī)制125’trp密碼子衰減子結(jié)構(gòu)就是終止子可使轉(zhuǎn)錄前導(dǎo)DNAUUUU3’

RNA聚合酶終止第134頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三UUUU……342423UUUU……核糖體

前導(dǎo)肽

前導(dǎo)mRNA

15’trp密碼子

結(jié)構(gòu)基因前導(dǎo)DNA

RNA聚合酶2.當(dāng)色氨酸濃度低時(shí)Trp合成酶系相關(guān)結(jié)構(gòu)基因被轉(zhuǎn)錄

序列3、4不能形成衰減子結(jié)構(gòu)第135頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三LowTrpHighTrp第136頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三轉(zhuǎn)錄、翻譯偶聯(lián),產(chǎn)生前導(dǎo)肽Trp-tRNATrp

存在核糖體通過(guò)片段1(2個(gè)Trp密碼子)封閉片段2片段3，4形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)類(lèi)似于不依賴ρ因子的轉(zhuǎn)錄終止序列RNA聚合酶停止轉(zhuǎn)錄,產(chǎn)生衰減子轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物高Trp時(shí)：第137頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三RNA聚合酶繼續(xù)轉(zhuǎn)錄Trp-tRNATrp

沒(méi)有供應(yīng)核糖體翻譯停止在片段1（2個(gè)Trp密碼子）片段2，3形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)錄不終止低Trp時(shí)：第138頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三弱化子對(duì)轉(zhuǎn)錄調(diào)控的關(guān)鍵空間結(jié)構(gòu)，10thand11thcodonsencodetrpresidues(rareAA)時(shí)間，核糖體停頓在2個(gè)Trp密碼子上時(shí)，產(chǎn)生延宕，此時(shí)4區(qū)未轉(zhuǎn)錄出來(lái)Theleaderpeptideistodeterminertrpavailabilityandtoregulatetranscriptiontermination14–amino-acid(encodedby27-68oftheleaderRNAsummary第139頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三5.3.4阻遏作用與弱化作用的協(xié)調(diào)

阻遏效率啟動(dòng)子的轉(zhuǎn)錄起始頻率在R+和R-相差70倍弱化作用

trp存在時(shí)，約有10％的RNApol僥幸轉(zhuǎn)錄

-trp

活性阻遏物－－－－→無(wú)活性阻遏物

←－－－－

+trptrp操縱子具有雙重調(diào)節(jié)體系？第140頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三Negative—repressibleoperon可以被最終合成產(chǎn)物所阻遏RPOleadingseq.EDCBAtrp+為什么需要阻遏體系？當(dāng)大量Trp存在時(shí)，阻遏系統(tǒng)起作用。阻遏物與之結(jié)合，阻止先導(dǎo)mRNA合成。

經(jīng)濟(jì)第141頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三僅有少量trp時(shí)，RNApol啟動(dòng)，但在L.S.處脫落，轉(zhuǎn)錄中斷RPOleadingseq.EDCBA少量trp+不足以結(jié)合

O

位點(diǎn)為什么需要弱化系統(tǒng)？當(dāng)trp濃度低時(shí)，阻遏物從有活性變?yōu)闊o(wú)活性，速度極慢，不能很快引發(fā)trp合成。因此需要一個(gè)能快速作出反應(yīng)的系統(tǒng)，以保持培養(yǎng)基中適當(dāng)?shù)腡rp水平。第142頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三5.3.5細(xì)菌演化出弱化系統(tǒng)的生物學(xué)意義

通過(guò)tRNA荷載與否進(jìn)行調(diào)控，更為靈敏氨基酸的主要用途是合成蛋白質(zhì)，因而tRNA荷載為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)控更為恰當(dāng)兩個(gè)調(diào)控系統(tǒng)，避免浪費(fèi)提高效率阻遏系統(tǒng)高水平trp時(shí)，不轉(zhuǎn)錄低水平trp時(shí)，轉(zhuǎn)錄至LS

弱化系統(tǒng)細(xì)調(diào)原核生物細(xì)致的精細(xì)調(diào)控機(jī)制增強(qiáng)原核生物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性第143頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三第144頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三

細(xì)菌通過(guò)弱化作用彌補(bǔ)阻遏作用的不足，因?yàn)樽瓒糇饔弥荒苁罐D(zhuǎn)錄不起始，對(duì)于已經(jīng)起始的轉(zhuǎn)錄，只能通過(guò)弱化作用使之中途停下來(lái)。阻遏作用的信號(hào)是細(xì)胞內(nèi)色氨酸的多少；弱化作用的信號(hào)則是細(xì)胞內(nèi)載有色氨酸的tRNA的多少。它通過(guò)前導(dǎo)肽的翻譯來(lái)控制轉(zhuǎn)錄的進(jìn)行，在細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)這兩種作用相輔相成，體現(xiàn)著生物體內(nèi)周密的調(diào)控作用。第145頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三一、翻譯起始的調(diào)控

RBS（核糖體結(jié)合位點(diǎn)）：mRNA鏈上起始密碼子AUG上游的一段非翻譯區(qū)。

RBS的結(jié)合強(qiáng)度取決于SD序列的結(jié)構(gòu)及其與起始密碼子AUG之間的距離。

SD-4-10（9）-AUG5.4轉(zhuǎn)錄后水平上的調(diào)控第146頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三二、稀有密碼子對(duì)翻譯的影響dnaG(引物酶)RNA引物dnaG、rpoD和rpsU屬于大腸桿菌基因組上的同一個(gè)操縱子50個(gè)拷貝的dnaG蛋白、2800個(gè)拷貝的rpoD和40000個(gè)拷貝的rpsU第147頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三幾種蛋白質(zhì)中異亮氨酸密碼子使用頻率比較蛋白質(zhì)AUU/%AUC%AUA%結(jié)構(gòu)蛋白37621σ亞基26740DnaG蛋白363232細(xì)胞內(nèi)對(duì)應(yīng)于稀有密碼子的tRNA較少，高頻率使用這些密碼子的基因翻譯過(guò)程容易受阻，影響了蛋白質(zhì)合成的總量。第148頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三三、重疊基因?qū)Ψg的影響第149頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三TrpB–谷氨酸-異亮氨酸-終止

GAA--AUC--UGA

--UGG--AA

AUG--GAA

甲硫氨酸–谷氨酸–trpAtrpE—蘇氨酸—苯丙氨酸—終止

ACU--UUC--UGA--UGG--CUAUG

AUG–GCU

甲硫氨酸--丙氨酸--trpD翻譯終止時(shí)核糖體立即處在起始環(huán)境中，這種重疊的密碼子保證了同一核糖體對(duì)兩個(gè)連續(xù)基因進(jìn)行翻譯的機(jī)制。第150頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三翻譯的調(diào)控一.翻譯起始的調(diào)控(一)重疊核苷酸與翻譯調(diào)控１．色氨酸操縱子

TrpE-Thr-Phe-終止密碼子

ACUUUCUGAUGGCU

Met-Ala-TrpDTrpB-Glu-Ile-終止

GAAAUCUGAUGGAA

Met-Glu-TrpA第151頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三在E.coli的gal操縱子中E.T.K三個(gè)基因，T與K以另一種形式重疊來(lái)達(dá)到協(xié)調(diào)一致：第152頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三(二)翻譯水平的自我調(diào)控第153頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三第154頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三第155頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三第156頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三第157頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三第158頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三第159頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三(三)二級(jí)結(jié)構(gòu)對(duì)翻譯起始的調(diào)控E.coli的RNA噬菌體MS2,R17,f2和Qβ都非常小（直徑約為250）,是最簡(jiǎn)單的病毒?；蚪M長(zhǎng)3600～4200nt，只含4個(gè)基因：A、cp、Rep和Lys。CP(coatprotein)含129aa,MW為13.7KDa。A（atachment）編碼附著蛋白（含393氨aa，MW為44KDa）；Rep（replicase）編碼復(fù)制酶（含544aa，MW為61KKDa）；lys（lysis）白基因編碼裂解蛋白,和cp，Rep基因重疊，該蛋白含75aa。第160頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三第161頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三(四)反義RNA的調(diào)控1884年Mizuno,T.等發(fā)現(xiàn)干擾mRNA的互補(bǔ)RNA（mic-RNA,mRNA-interferingcomplementaryRNA）antisenseRNA的作用可能有兩種機(jī)制。(1)和靶核苷酸序列形成雙鏈區(qū)，直接阻礙其翻譯的起始。(2)在靶分子的部分區(qū)域形成雙鏈區(qū)，改變其構(gòu)象，直接影響其功能。第162頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三第163頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三二.翻譯的延伸調(diào)控(一)稀有密碼子的調(diào)控第164頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三第165頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三在25種非調(diào)控蛋白中：

AUU37%IleAUC62%AUA1%在dnaG中22個(gè)Ilecodons

AUU36％

IleAUC32％

AUA32%第166頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三（二）二級(jí)結(jié)構(gòu)對(duì)翻譯延伸的調(diào)控第167頁(yè)，講稿共186頁(yè)，2023年5月2日，星期三三、翻譯的終止調(diào)控(一)嚴(yán)緊反應(yīng)(strigentresponse)(1)ppGpp—四磷酸鳥(niǎo)苷(魔斑ImagicspotI)

是調(diào)控一些反應(yīng)的效應(yīng)物，有多種功能，但主要功能是：①抑制rRNA基因的啟動(dòng)子；②抑制多數(shù)或大多數(shù)基因轉(zhuǎn)錄的延伸。(2)pppGpp—五磷酸鳥(niǎo)苷(魔斑IImagicspotII)空轉(zhuǎn)反應(yīng)（idlingreaction）松馳型突變（relaxed(rel)mutants）應(yīng)急因子（stringentfactor）第