【正文】 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 (rp)，其介導(dǎo)的調(diào)控方式稱為負(fù)性調(diào)控； ? 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，所介導(dǎo)的調(diào)控方式稱為正性調(diào)控。 ? 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)物來調(diào)控蛋白來發(fā)揮作用的，因而調(diào)控基因不僅能對同一條 DNA鏈上的結(jié)構(gòu)基因起表達(dá)調(diào)控作用，而且能對不在一條 DNA鏈上的結(jié)構(gòu)基因起作用，在遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)上稱為反式作用，調(diào)控基因就屬于反式作用元件，其編碼產(chǎn)生的調(diào)控蛋白稱為反式調(diào)控因子。 ? 例如異丙基硫代半乳糖苷 (IPTG)就是很強(qiáng)的誘導(dǎo)劑，不被細(xì)胞代謝而十分穩(wěn)定。 葡萄糖利用對乳糖操縱元的影響 ? 由于 P1ac是弱啟動(dòng)子，單純因乳糖的存在發(fā)生去阻遏使1ac操縱元轉(zhuǎn)錄開放，還不能使細(xì)胞很好利用乳糖，必須同時(shí)有 CAP來加強(qiáng)轉(zhuǎn)錄活性，細(xì)菌才能合成足夠的酶來利用乳糖。 ? 色氨酸操縱子負(fù)責(zé)色氨酸的生物合成，當(dāng)培養(yǎng)基中有足夠的色氨酸時(shí)，這個(gè)操縱子自動(dòng)關(guān)閉，缺乏色氨酸時(shí)操縱子被打開， trp基因表達(dá)，色氨酸或與其代謝有關(guān)的某種物質(zhì)在阻遏過程（而不是誘導(dǎo)過程）中起作用。 trp操縱子的阻遏系統(tǒng) ? trpR基因突變常引起 trp mRNA的永久型合成，該基因產(chǎn)物因此被稱為輔阻遏蛋白 (aporepressor)。 色氨酸操縱元中的衰減子結(jié)構(gòu)及其調(diào)控示意圖 ? 在色氨酸操縱元 Ptrpo與第一個(gè)結(jié)構(gòu)基因 trpE之間有162bp的一段先導(dǎo)序列 (L)。 ? 如果當(dāng)其他氨基酸短缺 (注意：短開放讀框編碼的 14肽中多數(shù)氨基酸能由環(huán)境充分供應(yīng)的機(jī)會(huì)是不多的 )或所有的氨基酸都不足時(shí)，核糖體翻譯移動(dòng)的速度就更慢，甚至不能占據(jù) A的序列，結(jié)果有利于 A和 C發(fā)夾結(jié)構(gòu)的形成，于是 RNA聚合酶停止轉(zhuǎn)錄，等于告訴細(xì)菌：“整個(gè)氨基酸都不足，即使合成色氨酸也不能合成蛋白質(zhì)，不如不合成以節(jié)省能量”。 ? 分析 gal操縱子 PO區(qū)的 DNA序列發(fā)現(xiàn)，該操縱子確實(shí)存在兩個(gè)相距僅 5bp的啟動(dòng)子，可以分別起始 mRNA的合成?，F(xiàn)在設(shè)想只有 S1一個(gè)啟動(dòng)子，那么由于這個(gè)啟動(dòng)子的活性依賴于 cAMPCRP，當(dāng)培養(yǎng)基中有葡萄糖存在時(shí)就有能合成異構(gòu)酶。共生固氮是指固氮微生物和寄生植物生活在一起，直接從寄生植物獲取能源，完成固氮作用。對于固氮微生物來說，固氮基因操縱和調(diào)節(jié)固氮酶的合成，從而使固氮微生物具有固氮作用。 固氮酶 固氮酶催化固氮反應(yīng)，分兩步進(jìn)行，該酶含兩個(gè)組分：組分 I和組分 II 組分 I：鐵鉬蛋白， 2個(gè) a亞基（ nifD基因編碼） 2個(gè) β亞基（ nifK基因編碼）， 4個(gè)連接橋 2個(gè)輔助因子 組分 II：鐵蛋白， 2個(gè)相同的亞基 （ nifH基因編碼）， 1個(gè)連接橋 ? 與固氮有關(guān)的基因及其調(diào)控 研究發(fā)現(xiàn)與形成固氮根瘤有關(guān)的許多基因都位于染色體外的大質(zhì)粒上，這些質(zhì)粒的特定部位發(fā)生了缺失（突變體）則不能形成根瘤。高頻率使用這些密碼子的基因翻譯過程極容易受阻，影響了蛋白質(zhì)合成的總量。 ? 研究發(fā)現(xiàn) f2外殼蛋白基因的琥珀突變也影響了 RNA聚合酶合成的起始。當(dāng)細(xì)胞缺乏氨基酸時(shí)產(chǎn)生 ppGpp，可在很大范圍內(nèi)做出應(yīng)急反應(yīng)，如抑制核糖體和其他大分子的合成，活化某些氨基酸操縱子的轉(zhuǎn)錄表達(dá)，抑制與氨基酸運(yùn)轉(zhuǎn)無關(guān)的轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)，活化蛋白水解酶等。 魔斑核苷酸水平對翻譯的影響 科學(xué)上，把培養(yǎng)基中營養(yǎng)缺乏，蛋白質(zhì)合成停止后，RNA合成也趨于停止這種現(xiàn)象稱為嚴(yán)緊控制（ rel+）；反之則稱為松散控制（ rel）。 ? 研究 trpE和 trpD以及 trpB和 trpA兩對基因中核苷酸序列與翻譯耦聯(lián)的關(guān)系，發(fā)現(xiàn) trpE基因的終止密碼子和 trpD基因的起始密碼子共用一個(gè)核苷酸。 稀有密碼子對翻譯的影響 ? 已知 dnaG和 rpoD（編碼 RNA聚合酶亞基）及 rpsU（ 30S核糖體上的 S21б蛋白）屬于大腸桿菌基因組上的同一個(gè)操縱子，而這 3個(gè)基因產(chǎn)物在數(shù)量上卻大不相同，每個(gè)細(xì)胞內(nèi)僅有 dnaG產(chǎn)物 50拷貝，而 rpoD為 2800拷貝， rpsU則高達(dá) 40 000拷貝之多。這就是化學(xué)模擬固氮。在稻田里接種和放養(yǎng)紅萍和固氮藍(lán)藻，既能增加土壤中生物氮數(shù)量，又能提高水稻的產(chǎn)量。 ? 當(dāng) cAMP高時(shí)： cAMP 與 CAP結(jié)合， C蛋白放出 araO2結(jié)合部位， DNA不形成環(huán)，激活 RNA聚合酶， BAD啟動(dòng)子啟動(dòng)。當(dāng)有 cAMPCAP時(shí)，轉(zhuǎn)錄從 S1開始，當(dāng)無cAMPCAP時(shí)，轉(zhuǎn)錄從 S2開始。 返回首頁 四、 其他操縱子的調(diào)控機(jī)制 ? 1． 半乳糖操縱子 ? 大腸桿菌半乳糖操縱子包括 3個(gè)結(jié)構(gòu)基因： 異構(gòu)酶 (galE)， 半乳糖 磷酸尿嘧啶核苷轉(zhuǎn)移酶 (galT)， 半乳糖激酶 (galk)。 C后面緊跟一串 A(轉(zhuǎn)錄成 RNA就是一串 U)， C實(shí)際上是一個(gè)終止子，如果轉(zhuǎn)錄 mRNA時(shí)它形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)，就能使 RNA聚合酶停止轉(zhuǎn)錄而從 mRNA上脫離下來。 trp操縱子中對應(yīng)于色氨酸生物合成的還有另一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行細(xì)調(diào)控，指示已經(jīng)啟動(dòng)的轉(zhuǎn)錄是否繼續(xù)下去。 trp操縱子中產(chǎn)生阻遏物的基因是 trpR，該基因距 trp基因簇很遠(yuǎn)，在位于 trp基因簇較遠(yuǎn)處還有一個(gè) trpS（色氨酸 tRNA合成酶），它和攜帶有 trp的 tRNATrp也參與 trp操縱子的調(diào)控作用。 ? 從上所述，乳糖操縱元屬于可誘導(dǎo)操縱元，這類操縱元通常是關(guān)閉的，當(dāng)受效應(yīng)物作用后誘導(dǎo)開放轉(zhuǎn)錄。細(xì)菌中有一種能與 cAMP特異結(jié)合的 cAMP受體蛋白 CRP，當(dāng) CRP未與 cAMP結(jié)合時(shí)它是沒有活性的，當(dāng)cAMP濃度升高時(shí)， CRP與 cAMP結(jié)合并發(fā)生空間構(gòu)象的變化而活化，稱為 CAP，能以二聚體的方式與特定的 DNA序列結(jié)合。 R的阻遏作用不是絕對的， R與 o偶爾解離，使細(xì)胞中還有極低水平的 β－半乳糖苷酶及透過酶的生成。 ? 終止子按其作用是否需蛋白因子的協(xié)助至少可以分為兩類： ? 一類是不依賴 ρ因子 (蛋白性終止因子 )的終止子，這類終止子在序列上有一些共通的特點(diǎn)，即有一段富含 GC的反向重復(fù)序列，其后跟隨一段富含 AT的序列 (圖 )，因而轉(zhuǎn)錄生成的mRNA的序列中能形成發(fā)夾式結(jié)構(gòu)，后繼一連串 U，正是 RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄生成的這段 mRNA的結(jié)構(gòu)阻止 RNA聚合酶繼續(xù)沿DNA移動(dòng)，并使聚合酶從 DNA鏈上脫落下來，終止轉(zhuǎn)錄。 ?舉乳糖操縱元中的操縱子為例，如圖所示，其操縱子 (o)序列位于啟動(dòng)子 (p)與被調(diào)控的基因之間，部分序列與啟動(dòng)子序列重疊。 ? y基因長 780bp，編碼由 260個(gè)氨基酸組成、分子量 30000的半乳糖透過酶，促使環(huán)境中的乳糖進(jìn)入細(xì)菌； ? a基因長 825bp，編碼含 275氨基酸、分子量為 32 000的轉(zhuǎn)乙酰基酶，以二聚體活性形式催化半乳糖的乙?；Ｒ粋€(gè)操縱元中含有 2個(gè)以上的結(jié)構(gòu)基因