【正文】 過酶，促使環(huán)境中的乳糖進(jìn)入細(xì)菌； ? a基因長(zhǎng) 825bp，編碼含 275氨基酸、分子量為 32 000的轉(zhuǎn)乙?；福远垠w活性形式催化半乳糖的乙?；：颂求w沿 mRNA移動(dòng)；在合成完第一個(gè)編碼的多肽后，核糖體可以不脫離 mRNA而繼續(xù)翻譯合成下一個(gè)基因編碼的多肽，直至合成完這條多順反子mRNA所編碼的全部多肽。一個(gè)操縱元中含有 2個(gè)以上的結(jié)構(gòu)基因，多的可達(dá)十幾個(gè)。阿拉伯糖操縱元的調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)具有正控制和負(fù)控制的雙重功能 。調(diào)節(jié)基因產(chǎn)生的阻遏蛋白與操縱位點(diǎn)結(jié)合從而阻礙了結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄成為 mRNA。這種典型的誘導(dǎo)現(xiàn)象，是研究基因表達(dá)調(diào)控的極好模型。 二、乳糖操縱子 (lac)的調(diào)控模式 ? (一 )操縱子的提出 ? 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。在真核生物尤其是高等真核生物中，激素水平和發(fā)育階段是基因表達(dá)調(diào)控的最主要手段，營(yíng)養(yǎng)和環(huán)境因素的影響力大為下降。當(dāng)我們說一個(gè)系統(tǒng)處于 off狀態(tài)時(shí)，也有本底水平的基因表達(dá)，常常是每世代每個(gè)細(xì)胞只合成 1或 2個(gè) mRNA分子。此外，負(fù)責(zé)糖酵解系統(tǒng)的蛋白質(zhì)數(shù)量也很大。在一個(gè)每30min增殖一倍的 109細(xì)菌群體中，若有一個(gè)細(xì)菌變成了 ，大約經(jīng)過 80天的連續(xù)生長(zhǎng)后，這個(gè)群體中的%都將具有 速度。它們決定著何時(shí)誘導(dǎo)酶或阻遏酶可以合成。如大腸肝菌中控制葡萄糖降解的酶類。 （二）基因表達(dá)適應(yīng)環(huán)境的變化 ? ①組成性表達(dá)：指不大受環(huán)境變動(dòng)而變化的一類基因表達(dá)。 ? 不同組織細(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，這就是基因表達(dá)的組織特異性 ? 基因表達(dá)的階段特異性 ? 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。 ? 基因表達(dá)的組織特異性： ? 基因組 (genome)是指含有一個(gè)生物體生存、發(fā)育、活動(dòng)和繁殖所需要的全部遺傳信息的整套核酸。第六講 原核基因表達(dá)調(diào)控 緒論 一、原核基因表達(dá)調(diào)控總論 二、乳糖操縱子的調(diào)控模式 三、 色氨酸操縱子的調(diào)控模式 四、 其他操縱子的調(diào)控機(jī)制 五、 原核生物的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控 緒論：基因表達(dá)調(diào)控的現(xiàn)象和概念 ? （一）、基因表達(dá)調(diào)控是生命的必需 ? 基因表達(dá) (gene expression)是指儲(chǔ)存遺傳信息的基因經(jīng)過一系列步驟表現(xiàn)出其生物功能的整個(gè)過程。 ? 生物基因組的遺傳信息并不是同時(shí)全部都表達(dá)出來的，即使極簡(jiǎn)單的生物 (如最簡(jiǎn)單的病毒 )，其基因組所含的全部基因也不是以同樣的強(qiáng)度同時(shí)表達(dá)的。 ? 一個(gè)受精卵含有發(fā)育成一個(gè)成熟個(gè)體的全部遺傳信息，在個(gè)體發(fā)育分化的各個(gè)階段，各種基因極為有序地表達(dá)，一般在胚胎時(shí)期基因開放的數(shù)量最多，隨著分化發(fā)展，細(xì)胞中某些基因關(guān)閉 (turn off)、某些基因轉(zhuǎn)向開放 (turn on)，胚胎發(fā)育不同階段、不同部位的細(xì)胞中開放的基因及其開放的程度不一樣，合成蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量都不相同，顯示出基因表達(dá)調(diào)控在空間和時(shí)間上極高的有序性，從而逐步生成形態(tài)與功能各不相同、極為協(xié)調(diào)、巧妙有序的組織臟器。其中某些基因表達(dá)產(chǎn)物是細(xì)胞或生物體整個(gè)生命過程中都持續(xù)需要而必不可少的，這類基因可稱為看家基因，這些基因中不少是在生物個(gè)體其它組織細(xì)胞、甚至在同一物種的細(xì)胞中都是持續(xù)表達(dá)的，可以看成是細(xì)胞基本的基因表達(dá)。 返回首頁(yè) ? ②適應(yīng)性表達(dá)：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)。分正調(diào)節(jié)蛋白（激活蛋白）與負(fù)調(diào)節(jié)蛋白（阻遏蛋白）。 ? 一個(gè)大腸桿菌細(xì)胞中約有 25003000個(gè)基因。而象半乳糖苷酶等誘導(dǎo)酶，其含量可少至每細(xì)胞僅 15個(gè)分子。所謂 關(guān) 實(shí)際的意思是基因表達(dá)量特別低，很難甚至無法檢測(cè)。 返回首頁(yè) 原核基因調(diào)控機(jī)制的類型與特點(diǎn) ? 正調(diào)控系統(tǒng) ? 調(diào)節(jié)基因的產(chǎn)物是 激活蛋白 ? 根據(jù)激活蛋白的作用性質(zhì)，又可分為 可誘導(dǎo)的正調(diào)控 和 可阻遏的正調(diào)控 。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)(圖 )。 ? 大腸桿菌利用乳糖至少需要兩個(gè)酶： ? 促使乳糖進(jìn)入細(xì)菌的乳糖透過酶 ? 催化乳糖分解第一步的 β－半乳糖苷酶 (圖 ) β半乳糖苷酶的作用 操縱子（ operon）學(xué)說 ? Jacob和 Monod根據(jù)對(duì) lac Z,Y,A基因突變體的研究 ,于 1961年提出了操縱子學(xué)說。而誘導(dǎo)物又可以與阻遏蛋白相結(jié)合從而阻止阻遏蛋白與操作子的結(jié)合。色氨酸操縱元是一個(gè)可阻遏的操縱元。每個(gè)結(jié)構(gòu)基因是一個(gè)連續(xù)的開放讀框， 5′端有翻譯起始碼 (DNA存儲(chǔ)鏈上是 ATG，轉(zhuǎn)錄成 mRNA就是 AUG)， 3′端有翻譯終止碼 (DNA存儲(chǔ)鏈上是 TAA、 TGA或 TAG，轉(zhuǎn)錄成 mRNA就是 UAA、 UGA或 UAG)。 大腸桿菌乳糖操縱子 ? 乳糖操縱子控制模型的主要內(nèi)容： ? ⑴ Z、 Y、 A基因的產(chǎn)物由同一條多順反子的mRNA分子所編碼； ? ⑵啟動(dòng)區(qū) P位于阻遏基因 I與操縱區(qū) O之間； ? ⑶操縱區(qū)是 DNA上的一小段序列，是阻遏物結(jié)合的位點(diǎn)； ? ⑷當(dāng)阻遏物與操縱區(qū)結(jié)合時(shí)， lac mRNA的轉(zhuǎn)錄起始受到抑制； ? ⑸誘導(dǎo)物通過與阻遏物結(jié)合，改變其三維構(gòu)象，使之不能與操縱區(qū)結(jié)合，使 lac mRNA能夠合成。 ? 由于 z、 y、 a三個(gè)基因頭尾相接，上一個(gè)基因的翻譯終止碼靠近下一個(gè)基因的翻譯起始碼，因而同一個(gè)核糖體能沿此轉(zhuǎn)錄生成的多順反子 mRNA移動(dòng)，在翻譯合成了上一個(gè)基因編碼的蛋白質(zhì)后，不從 mRNA上掉下來而繼續(xù)沿 mRNA移動(dòng)合成下一個(gè)基因編碼的蛋白質(zhì)，一氣依次合成基因群所編碼的所有蛋白質(zhì)。如圖所示，啟動(dòng)子一般可分為識(shí)別 (R)、結(jié)合 (B)和起始 (I)三個(gè)區(qū)段。仔細(xì)分析該操縱子序列，可見這段雙鏈 DNA具有回文樣的對(duì)稱性一級(jí)結(jié)構(gòu)，能形成十字形的莖環(huán)構(gòu)造。 ? 某些特定的物質(zhì)能與調(diào)控蛋白結(jié)合，使調(diào)控蛋白的空間構(gòu)像發(fā)生變化，從而改變其對(duì)基因錄的影響，這些特定物質(zhì)可稱為效應(yīng)物，其中凡能引起誘導(dǎo)發(fā)生的分子稱為誘導(dǎo)劑，能導(dǎo)致阻遏發(fā)生的分子稱為阻遏劑或輔助阻遏劑。 ? 另一類是依賴 ρ因子的終止子，即其終止轉(zhuǎn)錄的作用需要 ρ因子的協(xié)同，或至少是受 ρ因子的影響。 （三）乳糖操縱元的表達(dá)調(diào)控 ? 乳糖操縱元的結(jié)構(gòu)及其基因表達(dá)調(diào)控可綜合于圖 阻遏蛋白的負(fù)性調(diào)控 ? 當(dāng)大腸桿菌在沒有乳糖的環(huán)境中生存時(shí)， 1ac操縱元處于阻遏狀態(tài)。 ? 當(dāng)有乳糖存在時(shí)，乳糖受 β－半乳糖苷酶的催化轉(zhuǎn)變?yōu)閯e乳糖，與 R結(jié)合，使 R構(gòu)象變化， R四聚體解聚成單體，失去與 o的親和力，與 o解離，基因轉(zhuǎn)錄開放， β－半乳糖苷酶在細(xì)胞內(nèi)的含量可增加 1000倍。 X－ gal(5－溴－ 4－氯－ 3－吲哚－ β－半乳糖苷 )也是一種人工化學(xué)合成的半