第一節(jié)概述第七章原核生物基因表達調(diào)控P194-195負轉(zhuǎn)錄調(diào)控（阻遏蛋白）負控誘導負控阻遏正轉(zhuǎn)錄調(diào)控（激活蛋白）正控誘導正控阻遏可誘導調(diào)節(jié)：乳糖操縱子可阻遏調(diào)節(jié)：色氨酸操縱子弱化子調(diào)節(jié)：色氨酸操縱子降解物阻遏：葡萄糖效應（cAMP）細菌的應急反應：信號－鳥苷四磷酸或鳥苷五磷酸誘導物－空載tRNA第二節(jié)操縱子學說操縱子模型

1.操縱子的發(fā)現(xiàn)

2.操縱子的結(jié)構(gòu)Lac操縱子的調(diào)控機理

1.可誘導的負調(diào)控

2.可誘導的正調(diào)控FrancisJacob

JacquesMonod

DiscoveryofOperon1961年,F.Jacob&J.Monod提出,此后不斷完善，獲1965年諾貝爾生理醫(yī)學獎。1940年，Monod發(fā)現(xiàn)：細菌在含葡萄糖和乳糖的培養(yǎng)基上生長時，細菌先利用葡萄糖，葡萄糖耗盡后，才利用乳糖；在糖源轉(zhuǎn)變期，細菌的生長會出現(xiàn)停頓，即產(chǎn)生“二次生長曲線”。細胞中存在兩種酶，即組成酶與誘導酶。誘導酶產(chǎn)生的實驗證據(jù)：誘導前后酶的表達情況有何變化？分解底物的酶只有當?shù)孜锎嬖跁r才出現(xiàn)！培養(yǎng)基（35S-aa,無乳糖）→E.coli繁殖→細胞有放射性

→培養(yǎng)基（無35S-aa,加入乳糖）→β-gal(無35S)2.誘導酶是由酶前體轉(zhuǎn)化而來，還是新酶合成的？乙酰基轉(zhuǎn)移酶半乳糖苷透過酶?-半乳糖苷酶操縱區(qū)乳糖操縱子的結(jié)構(gòu)（P201）調(diào)節(jié)基因1.非代謝誘導物，安慰誘導物gratuitousinducer（P201）

可誘導半乳糖苷酶產(chǎn)生，但不是其底物異丙基半乳糖苷（IPTG）巰甲基半乳糖苷（TMG）O-硝基半乳糖苷（ONPG）在研究誘導作用時，很少使用乳糖2.本底水平的組成型合成（P203）乳糖→異乳糖原核生物基因表達調(diào)控?-半乳糖苷酶乳糖代謝生成誘導物葡萄糖半乳糖異乳糖乳糖操縱子的調(diào)控機制：負調(diào)控（負控制）：阻遏蛋白的調(diào)控作用lacIPOlacZlacYlacALac操縱子被關(guān)閉阻遏蛋白單體阻遏蛋白四聚體無誘導物時lacIPOlacZlacYlacA?-半乳糖苷酶透過酶轉(zhuǎn)乙酰基酶無活性阻遏蛋白誘導物Lac操縱子被誘導物開啟有誘導物時無誘導物→阻遏蛋白有活性→lac操縱子關(guān)閉有誘導物→阻遏蛋白無活性→lac操縱子開啟轉(zhuǎn)錄原核生物基因表達調(diào)控對稱軸，+11對稱序列，6bp阻遏蛋白的結(jié)合位點－－lacO的結(jié)構(gòu)2.正調(diào)控：cAMP-CRP的調(diào)控作用（P204）cAMP-CRP促進結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄，使操縱子開啟I-70~-50II-50~-40cAMP-CRP復合物與啟動子的結(jié)合是lacmRNA合成起始所必需的，有利于形成穩(wěn)定的開放型啟動子－RNA聚合酶結(jié)構(gòu)（P206）。CAP,cataboliteactivatorproteinCRP,catabolitereceptorprotein由crp編碼環(huán)腺苷酸cAMPcAMP受葡萄糖代謝的影響：葡萄糖代謝的中間產(chǎn)物抑制cAMP合成或促進cAMP分解

葡萄糖對lac操縱子表達的抑制是間接的有葡萄糖→無cAMP→CRP不結(jié)合→操縱子關(guān)閉無葡萄糖→有cAMP→cAMP-CRP結(jié)合→操縱子開啟第三節(jié)色氨酸操縱子Trp操縱子的結(jié)構(gòu)可阻遏的負調(diào)控-----粗調(diào)弱化系統(tǒng)------細調(diào)一、Trp操縱子的結(jié)構(gòu)（P209）阻遏蛋白基因R啟動子P，-40~+18操縱位點O,-21~+1前導序列L,+1~+162結(jié)構(gòu)基因E、D、C、B、ATrp無活性阻遏蛋白有活性阻遏蛋白trp操縱子被關(guān)閉有色氨酸時：二、可阻遏的負調(diào)控原核生物基因表達調(diào)控trp操縱子被開啟無色氨酸時：無活性的阻遏蛋白trpRtrpPtrpOtrpEtrpDtrpCtrpBtrpA原核生物基因表達調(diào)控trpO-21~+1，反向重復序列trpP-40~+18活性阻遏物結(jié)合trpO與RNApol結(jié)合啟動子發(fā)生競爭Trp操縱子的操縱區(qū)完全位于啟動子內(nèi)三、弱化作用

attenuation（P211）1弱化子（衰減子，α）α弱化子，衰減子，α原核生物基因表達調(diào)控4321POELDNARNAATGTGA2trpcodons14322.前導序列的分區(qū)及二級結(jié)構(gòu)弱化子抗終止子

前導肽14aa3.前導肽前導肽的翻譯（Trp濃度）決定弱化子是否形成，進而決定轉(zhuǎn)錄是否繼續(xù)。高色氨酸時RPOleadingseq.EDCBAtrp+為什么需要阻遏體系？當大量外源Trp存在時，阻遏系統(tǒng)起作用，阻遏物與之結(jié)合，阻止前導RNA合成。當trp濃度降低時，RNApol啟動，但在L.S.處脫落，轉(zhuǎn)錄中斷RPOleadingseq.EDCBATrp減少+不足以結(jié)合O位點為什么需要弱化系統(tǒng)？

為什么需要弱化系統(tǒng)？彌補阻遏作用的不足，因為阻遏只能使轉(zhuǎn)錄不起始，而弱化能使已經(jīng)起始的轉(zhuǎn)錄中途停止。當trp濃度降低時，阻遏物從有活性變?yōu)闊o活性，速度極慢，不能很快引發(fā)trp合成，因此需要一個能快速作出反應的系統(tǒng)（抗終止子），以保持培養(yǎng)基中適當?shù)腡rp水平。細菌演化出弱化系統(tǒng)的生物學意義通過tRNA負載與否進行調(diào)控，更為靈敏氨基酸的主要用途是合成蛋白質(zhì)，因而tRNA負載為標準進行調(diào)控更為恰當兩個調(diào)控系統(tǒng)，避免浪費提高效率阻遏系統(tǒng)大量trp時，不轉(zhuǎn)錄無trp時，轉(zhuǎn)錄全部結(jié)構(gòu)基因弱化系統(tǒng)高水平trp時，轉(zhuǎn)錄至前導RNA低水平trp時，轉(zhuǎn)錄全部結(jié)構(gòu)基因原核生物細致的精細調(diào)控機制增強原核生物對環(huán)境的適應性第四節(jié)其他操縱子半乳糖操縱子阿拉伯糖操縱子3個結(jié)構(gòu)基因：

galE，異構(gòu)酶(UDP-galactose-4epimerase,)，