【正文】 性調(diào)節(jié) 在沒有乳糖存在時(shí)，乳糖操縱子處于阻遏狀態(tài)。此時(shí)，Ⅰ基因列在P啟動(dòng)序列操縱下表達(dá)的乳糖阻遏蛋白與O序列結(jié)合，故阻斷轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)。阻遏蛋白的阻遏作用并非絕對，偶有阻遏蛋白與O序列解聚。因此，每個(gè)細(xì)胞中可能會(huì)有寥寥數(shù)分子β半乳糖苷酶、透酶生成。當(dāng)有乳糖存在時(shí)，乳糖操縱子即可被誘導(dǎo)。真正的誘導(dǎo)劑并非乳糖本身。乳糖經(jīng)透酶催化、轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入細(xì)胞，再經(jīng)原先存在于細(xì)胞中的少數(shù)β 半乳糖苷酶催化，轉(zhuǎn)變?yōu)閯e乳糖。后者作為一種誘導(dǎo)劑分子結(jié)合阻遏蛋白，使蛋白構(gòu)型變化，導(dǎo)致阻遏蛋白與O序列解離、發(fā)生轉(zhuǎn)錄，使β半乳糖苷酶分子增加 1000倍。16.@解釋大腸桿菌半乳糖操縱子的兩啟動(dòng)子調(diào)控機(jī)制。大腸桿菌半乳糖操縱子包括3個(gè)結(jié)構(gòu)基因galE galT galk，分別編碼3種酶。這3個(gè)酶的作用是使半乳糖變成葡萄糖1磷酸。分析gal操縱子P（啟動(dòng)區(qū)）O（操縱區(qū)）區(qū)的DNA序列發(fā)現(xiàn)，該操縱子存在兩個(gè)相距僅5bp的啟動(dòng)子，可以分別起始mRNA的合成。每個(gè)啟動(dòng)子擁有各自的RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)S1和S2。cAMPCAP對從S1和S2起始轉(zhuǎn)錄有不同的作用。從S1起始的轉(zhuǎn)錄只有在培養(yǎng)基中無葡萄糖時(shí)，才能順利進(jìn)行，RNA聚合酶與S1的結(jié)合需要半乳糖、CAP和較高濃度的cAMP。從S2起始的轉(zhuǎn)錄則完全依賴于葡萄糖，高水平的cAMPCAP能抑制由這個(gè)啟動(dòng)子起始的轉(zhuǎn)錄。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。為什么gal操縱子需要兩個(gè)轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)？半乳糖不僅可以作為唯一碳源供細(xì)胞生長，而且與之相關(guān)的物質(zhì)尿苷二磷酸半乳糖（UDPgal）是大腸桿菌細(xì)胞壁合成的前體。在沒有外源半乳糖的情況下，UDPgal是通過半乳糖差向異構(gòu)酶的作用由UDP葡萄糖合成的，該酶是galE基因的產(chǎn)物。生長過程中的所有時(shí)間里細(xì)胞必須能夠合成差向異構(gòu)酶。如果只有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)就不能合成異構(gòu)酶。假如唯一的啟動(dòng)子是S2，那么，即使在葡萄糖存在的情況下，半乳糖也將使操縱子處于充分誘導(dǎo)狀態(tài)，這無疑是一種浪費(fèi)。無論從必要性或經(jīng)濟(jì)性考慮，都需要一個(gè)依賴于cAMPCAP的啟動(dòng)子（S1）對高水平合成進(jìn)行調(diào)節(jié)，以及一個(gè)不依賴于cAMPCAP的啟動(dòng)子（S2）進(jìn)行本底水平的永久型合成。17.@解釋大腸桿菌HSP蛋白在溫度變化時(shí)的調(diào)控機(jī)制。 總:(1) 熱激條件使σ70失活,同時(shí)增強(qiáng)rpoH基因的表達(dá)。(2) rpoH基因的產(chǎn)物σ32與RNApol核心酶組裝成全酶以后,與熱激基因的啟動(dòng)子結(jié)合,啟動(dòng)Hsp的表達(dá).大腸桿菌受到熱激時(shí), HSP 基因轉(zhuǎn)錄被激活, 多數(shù)正常蛋白質(zhì)基因的轉(zhuǎn)錄被抑制, 同時(shí)正常溫度下存在的大多數(shù)mRNA 的翻譯降低或停止, 生物體優(yōu)先翻譯HSPmRNA , 迅速對熱激作出反應(yīng)。具體:rpoH 基因是一個(gè)負(fù)責(zé)全酶特異結(jié)合到啟動(dòng)子并開關(guān)熱激應(yīng)答反應(yīng)的調(diào)控子。其產(chǎn)物σ32，作為一種可選 σ因子引起熱激基因的轉(zhuǎn)錄。低溫時(shí)(30176。C以下), σ32含量很低,因?yàn)閞poH gene轉(zhuǎn)錄出的mRNA有伸展的二級結(jié)構(gòu)封閉了RBS,使翻譯不能進(jìn)行,所以σ32很少,當(dāng)溫度上升時(shí),熱變性該二級結(jié)構(gòu),翻譯得以進(jìn)行, σ32得以大量表達(dá).產(chǎn)生σ32后,正常情況是分子伴侶DnaJ/,也就是溫度上升后,分子伴侶被吸引去處理細(xì)胞大量產(chǎn)生的去折疊的蛋白質(zhì)而放開了σ32, σ32自由與RNApol核心酶結(jié)合識別結(jié)合Hsp基因的啟動(dòng)子來表達(dá)熱激蛋白. 正常情況下σ32 與分子伴侶DnaJ/DnaK結(jié)合，其活性被抑制。當(dāng)溫度增加導(dǎo)致未折疊蛋白質(zhì)(部分變性蛋白質(zhì))在細(xì)胞內(nèi)累積，DnaJ/DnaK就被吸引去幫助蛋白折疊，這樣σ32活性恢復(fù)，σ32自由與RNApol核心酶結(jié)合識別結(jié)合Hsp基因的啟動(dòng)子來表達(dá)熱激蛋白。σ32不穩(wěn)定，因此其數(shù)量可以很快增加或減少。σ32和 σ70可以競爭地利用核心酶，熱激過程中所表達(dá)一系列基因依賴于二者之間的平衡。當(dāng)溫度過高時(shí)(大于45176。C), gene 四個(gè)啟動(dòng)子(被σ70沉淀),則此時(shí)另一個(gè)因子σ24與RNApol核心酶結(jié)合成全酶識別P3啟動(dòng)子大量表達(dá)σ32,進(jìn)而使Hsp得以大量表達(dá),.另一組熱調(diào)控基因由σE因子控制，它負(fù)責(zé)對比σ32 更劇烈的溫度變化應(yīng)答。它是由胞漿周隙或外膜內(nèi)的未折疊蛋白質(zhì)積聚所誘導(dǎo)的。這個(gè) σ因子及其所控制的基因，目前人們知之甚少。生物體受到熱激時(shí), HSP 基因轉(zhuǎn)錄被激活, 多數(shù)正常蛋白質(zhì)基因的轉(zhuǎn)錄被抑制, 同時(shí)正常溫度下存在的大多數(shù)mRNA 的翻譯降低或停止, 生物體優(yōu)先翻譯HSPmRNA , 迅速對熱激作出反應(yīng)。 這種調(diào)節(jié)可增加HSP mRNA 10 倍 ～ 100 倍, 而其他基因的轉(zhuǎn)錄受到抑制。新蛋白質(zhì)是熱激基因的產(chǎn)物。它們保護(hù)細(xì)胞免受環(huán)境熱激的損傷，并且可在其它類似熱激的情況下被合成。在 E. coli中，轉(zhuǎn)錄的變化激發(fā)了17種熱激蛋白質(zhì)的表達(dá)。rpoH 基因是一個(gè)負(fù)責(zé)全酶特異結(jié)合到啟動(dòng)子并開關(guān)熱激應(yīng)答反應(yīng)的調(diào)控子。其產(chǎn)物σ32，作為一種可選 σ因子引起熱激基因的轉(zhuǎn)錄。熱激應(yīng)答是通過溫度升高時(shí)σ32數(shù)量增加，而溫度恢復(fù)σ32活性降低來完成誘導(dǎo)。正常情況下σ32 與分子伴侶DnaJ/DnaK結(jié)合，其活性被抑制。當(dāng)溫度增加導(dǎo)致未折疊蛋白質(zhì)(部分變性蛋白質(zhì))在細(xì)胞內(nèi)累積，DnaJ/DnaK就被吸引去幫助蛋白折疊，這樣σ32活性恢復(fù)，引起熱激基因轉(zhuǎn)錄。σ32不穩(wěn)定，因此其數(shù)量可以很快增加或減少。σ32和 σ70可以競爭地利用核心酶，熱激過程中所表達(dá)一系列基因依賴于二者之間的平衡。另一組熱調(diào)控基因由σE因子控制，它負(fù)責(zé)對比σ32 更劇烈的溫度變化應(yīng)答。它是由胞漿周隙或外膜內(nèi)的未折疊蛋白質(zhì)積聚所誘導(dǎo)的。這個(gè) σ因子及其所控制的基因，目前人們知之甚少。18.@簡略介紹真核生物實(shí)現(xiàn)蛋白基因調(diào)控表達(dá)的機(jī)制（舉5例）。 1 DNA 甲基化，啟動(dòng)子的甲基化和去甲基化會(huì)影響基因的轉(zhuǎn)錄。在真核細(xì)胞 DNA中 , CpG序列中的胞嘧啶殘基通常會(huì)被甲基化 ,但在轉(zhuǎn)錄活性區(qū)則很少甲基化。管家基因富含 CpG島 ,它們總是組成型表達(dá),其 CpG的胞嘧啶殘基均不甲基化。DNA甲基化沒有改變核苷酸順序及其組成, 卻能影響基因的表達(dá),而且這種影響還可隨細(xì)胞分裂而遺傳下去。研究顯示, DNA甲基化與染色質(zhì)的壓縮狀態(tài)、 DNA 的不可接近性以及基因抑制和沉默相關(guān)。 而 DNA去甲基化則與轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)、 基因活化和功能行使有關(guān)。 2反式作用因子，反式作用因子是能直接或間接地識別或結(jié)合在順式作用元件核心序列上 ,參與調(diào)控靶基因轉(zhuǎn)錄效率的一組蛋白質(zhì)。某些蛋白質(zhì)因子可以是轉(zhuǎn)錄激活子 , 某些蛋白質(zhì)因子是轉(zhuǎn)錄抑制子。3轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)控，真核細(xì)胞 RNA聚合酶自身對啟動(dòng)子并無特殊親和力 ,單獨(dú)不能進(jìn)行轉(zhuǎn)錄 ,也就說基因是無活性的。因此 ,轉(zhuǎn)錄需要眾多的轉(zhuǎn)錄因子和輔助轉(zhuǎn)錄因子形成復(fù)雜的轉(zhuǎn)錄裝置。增強(qiáng)體是由多個(gè)轉(zhuǎn)錄因子在基因啟動(dòng)子 /增強(qiáng)子段上形成三維立體的大分子復(fù)合物 ,它通過影響或參與轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物形成從而起上調(diào)基因表達(dá)的作用。4激素的調(diào)節(jié)。激素在細(xì)胞中與其相應(yīng)的受體蛋白結(jié)合成復(fù)合物 ,在細(xì)胞核內(nèi)能識別其靶基因 DNA上的順式作用成分 — 激素應(yīng)答成分 (HRE) ,并與之結(jié)合 ,在和其它因子協(xié)同作用來調(diào)控該基因的轉(zhuǎn)錄。，導(dǎo)入生物體的或內(nèi)源性轉(zhuǎn)錄生成的 dsRNA被一種 RNaseⅢ類Dicer切割成 21～25nt的干擾性小 RNA即siRNA, siRNA進(jìn)一步與其它多種蛋白成分結(jié)合形成 RNA誘導(dǎo)的沉默復(fù)合體 (R ISC) ,最后由 RISC介導(dǎo) siRNA反義鏈與靶 mRNA分子互補(bǔ)結(jié)合并引起同源性靶 mRNA分子的切割效應(yīng),引起轉(zhuǎn)錄后基因沉默 ( PTGS)。b. 轉(zhuǎn)錄水平基因沉默, siRNA誘導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄水平基因沉默是通過指導(dǎo)基因組表觀修飾完成的 ,比如指導(dǎo)基因組 DNA甲基化,基因啟動(dòng)子區(qū)域 DNA的超甲基化能夠使該基因表達(dá)沉默。