【正文】 ，體外研究表明，該復(fù)合物對 lac 操縱基因的親和性為單獨(dú) LacI阻遏蛋白的親和性的千分之一。 ? lac 操縱子受 LacI阻遏蛋白調(diào)控。 Xgal（ 5溴 4氯 3吲哚 β 半乳糖苷 ）也是一種人工化學(xué)合成的半乳糖苷 ， 可被 ? －半乳糖苷酶水解產(chǎn)生蘭色化合物 ， 因此可以用作 ? －半乳糖苷酶活性的指示劑 。 （安慰誘導(dǎo)物） 一些化學(xué)合成的 乳糖類似物 ， 不受 ? －半乳糖苷酶的催化分解 ， 卻也能與 R特異性結(jié)合使 R構(gòu)象變化 ， 誘導(dǎo) lac操縱子的開放 。 ? 多順反子 lac mRNA中的 lacZ， lacY， lacA經(jīng)翻譯生成的產(chǎn)物分別為 LacZ（ β半乳糖苷酶（ βgalactosidase））、 LacY（ β半乳糖苷通透酶（ βgalactoside permease））和 LacA（ β半乳糖苷轉(zhuǎn)乙?；福?thiogalactoside transacetylase））。 ? 當(dāng)一個 mRNA含有編碼一個以上蛋白質(zhì)的編碼信息，而且這些蛋白質(zhì)都是以獨(dú)立的多肽被翻譯時，這樣的 mRNA稱之 多順反子 mRNA。 ⑤誘導(dǎo)物通過與阻遏物結(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。 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)。 ? 乳糖操縱子的控制模型，其主要內(nèi)容如下： ? ① Z、 Y、 A基因的產(chǎn)物由同一條多順反子的 mRNA分子所編碼。 當(dāng) 有乳糖存在 時 ， 乳糖受 ? －半乳糖苷酶的催化轉(zhuǎn)變?yōu)?別乳糖 ， 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 ， 使 ? －半乳糖苷酶在細(xì)胞內(nèi)的含量可 增加 1000倍 。 R以四聚體形式與操縱子 ｏ 結(jié)合 ， 阻礙了RNA聚合酶與啟動子 Plac的結(jié)合 ， 阻止了基因的轉(zhuǎn)錄起動 。 RNA聚合酶結(jié)合部位 阻遏物結(jié)合部位 1. 阻遏蛋白的負(fù)調(diào)控 當(dāng)大腸桿菌在 沒有乳糖 的環(huán)境中生存時 ，lac操縱子處于 阻遏狀態(tài) 。 ? β半乳糖苷透過酶的作用是使外界的 β半乳糖苷（如乳糖）能透過大腸桿菌細(xì)胞壁和原生質(zhì)膜進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)。 ? Z編碼 β半乳糖苷酶； Y編碼 β半乳糖苷透過酶；A編碼 β半乳糖苷乙?；D(zhuǎn)移酶。 ? O區(qū)是阻遏蛋白的結(jié)合部位，其功能是控制結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄。大腸桿菌乳糖操縱子是大腸桿菌 DNA的一個特定區(qū)段，由 調(diào)節(jié)基因 I，啟動基因 P，操縱基因O和結(jié)構(gòu)基因 Z、 Y、 A組成。 二、 乳糖操縱子的表達(dá)調(diào)控 ? 大腸桿菌能以乳糖為唯一碳源生長，這是由于它能產(chǎn)生一套利用乳糖的酶。 在這過程中 乳糖就是誘導(dǎo)劑 ，與 R結(jié)合起到 去阻遏作用 (derepression)，誘導(dǎo)了利用乳糖的酶類基因 轉(zhuǎn)錄開放 。 例如在乳糖操縱子中 ， 調(diào)控基因 lac I位于 Plac鄰近 ， 有 其自身的啟動子和終止子 ， 轉(zhuǎn)錄方向和結(jié)構(gòu)基因群的轉(zhuǎn)錄方向 一致 ， 編碼產(chǎn)生由 347個氨基酸組成的調(diào)控蛋白 R。 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 ， 從而改變其對基因轉(zhuǎn)錄的影響 ， 這些特定物質(zhì)可稱為 效應(yīng)物（ effector） 。 （ 4） 調(diào)控基因 調(diào)控基因 (regulatory gene)是 編碼能與操縱序列結(jié)合的調(diào)控蛋白的基因 。 最早只把與阻遏蛋白結(jié)合 、 起阻遏作用的序列稱為操縱區(qū) ， 但其后發(fā)現(xiàn)有的操縱子中 同一操縱序列與不同構(gòu)像的蛋白質(zhì)結(jié)合，可以分別起 阻遏或激活 基因表達(dá)的作用，阿拉伯糖操縱子中的操縱序列就是典型的例子。 阻遏蛋白與操縱區(qū)結(jié)合 ， 就妨礙了 RNA聚合酶與啟動子的結(jié)合 及其后 223。 仔細(xì)分析操縱區(qū)序列 ， 可見這段雙鏈 DNA具有回文 （ palindrome） 樣的對稱性一級結(jié)構(gòu) ，能形成十字形的莖環(huán) （ stem loop） 構(gòu)造 。 operon譯為操縱子 ， 即基因表達(dá)操縱的單元之意 。 以前將操縱區(qū)稱為操縱基因 （ operator gene） 。 不同的啟動子序列不同 ， 與 RNA聚合酶的親和力不同 、 啟動轉(zhuǎn)錄的頻率高低不同 ， 即不同的啟動子起動基因轉(zhuǎn)錄的強(qiáng)弱不同 ， 例如： PL、PR、 PT7屬強(qiáng)啟動子 ， 而 Plac則是較弱的啟動子 。 啟動子一般可分為識別 (R， recognition)、結(jié)合 (B， binding)和起始 (I， initiation)三個區(qū)段 。 用 RNA聚合酶與分離的一段 DNA雙鏈混合 ，再加入外切核酸酶去水解 DNA， 結(jié)果只有被 RNA聚合酶識別結(jié)合而被保護(hù)的那段 DNA不被水解 ，由此可以測出啟動子的范圍及其序列 。 (2) 啟動子 啟動子是指 能被 RNA聚合酶識別 、 結(jié)合并啟動基因轉(zhuǎn)錄的一段 DNA序列 。 ｚ 基因 5’ 側(cè)具有大腸桿菌核糖體識別結(jié)合位點(diǎn) （ RBS） 特征的 ShineDalgarno(SD)序列 ， 因而當(dāng)乳糖操縱子開放時 ， 核糖體能結(jié)合在轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的 mRNA上 。 乳糖操縱子含有 ｚ 、 ｙ 和 ａ 3個結(jié)構(gòu)基因 。 至少在第一個結(jié)構(gòu)基因 5’ 側(cè)具有 核糖體結(jié)合位點(diǎn) (ribosome binding site, RBS)，因而當(dāng)這段含多個結(jié)構(gòu)基因的 DNA被轉(zhuǎn)錄成 多順反子 mRNA， 就能被核糖體所 識別結(jié)合 、 并起始翻譯 。 每個結(jié)構(gòu)基因是一個連續(xù)的 開放閱讀框 (open reading frame), 5’ 端有起始密碼 ATG， 3’ 端有終止密碼 TAA、 TGA或 TAG。 (1) 結(jié)構(gòu)基因群 操縱子中被調(diào)控的 編碼蛋白質(zhì)的基因可稱為結(jié)構(gòu)基因 (structural gene, SG)。 2. 操縱子的基本組成 乳糖操縱子模型已被許多研究實(shí)驗(yàn)所證實(shí)，對其有了更深入的認(rèn)識，并且發(fā)現(xiàn)其他原核生物基因調(diào)控也有類似的 操縱子組織 ，操縱子是原核基因表達(dá)調(diào)控的一種重要的組織形式 ，大腸桿菌的基因 多數(shù)以操縱子的形式組成基因表達(dá)調(diào)控的單元 。 這種典型的 誘導(dǎo)現(xiàn)象 ， 是研究基因表達(dá)調(diào)控極好的 模型 。 在環(huán)境中 沒有乳糖或其他 ? 半乳糖苷 時 ，大腸桿菌合成 ? 半乳糖苷酶量 極少 ， 加入乳糖23分鐘后 ， 細(xì)菌大量合成 ? 半乳糖苷酶 ， 其量可提高 千倍 以上 ， 在以乳糖作為唯一碳源時 ，菌體內(nèi)的 ? 半乳糖苷酶量可占到細(xì)菌總蛋白量的 3%。 大腸桿菌可以利用 葡萄糖、乳糖、麥芽糖、阿拉伯糖 等作為碳源而生長繁殖，當(dāng)培養(yǎng)基中含有 葡萄糖和乳糖 時，細(xì)菌 優(yōu)先 利用葡萄糖，當(dāng)葡萄糖耗盡，細(xì)菌停止生長，經(jīng)過短時間的適應(yīng) ，就能利用乳糖，細(xì)菌繼續(xù)呈指數(shù)式繁殖增長。 一、操縱子 (operon) 細(xì)菌能 隨環(huán)境的變化 ， 迅速改變某些基因表達(dá)的狀態(tài) ， 這就是很好的基因表達(dá)調(diào)控的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。這二個基因?yàn)?β半乳糖苷酶 (βgalactosidase)和半乳糖苷透過酶(galactoside permease)。 ? 真核生物中，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物（ primary transcript）只有從核內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)到核外，才能被核糖體翻譯成蛋白質(zhì)。 ? 在轉(zhuǎn)錄水平上對基因表達(dá)的調(diào)控決定于 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 。 翻譯水平 是原核次要調(diào)控水平 。因?yàn)椋? （既不需要，何必轉(zhuǎn)錄）。 原核基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)與方式 基因表達(dá)調(diào)控主要表現(xiàn)在以下兩方面： ? 1． 轉(zhuǎn)錄水平上的調(diào)控 （ transcriptional regulation） ； ? 2． 轉(zhuǎn)錄后水平上的調(diào)控 （ posttranscriptional regulation） ， 包括 ? ① mRNA加工成熟水平上的調(diào)控 ? （ differential processing of RNA transcript） ； ? ② 翻譯水平上的調(diào)控 ? （ differential translation of mRNA） 。 ? ② 適應(yīng)性表達(dá) (adaptive expression)指環(huán)境的變化容易使其表達(dá)水平變動的一類基因表達(dá)。 ? 其中某些基因表達(dá)產(chǎn)物是細(xì)胞或生物體整個生命過程中都持續(xù)需要而必不可少的 ， 這類基因可稱為看家基因 (housekeeping gene)， 這些基因中不少是在生物個體其它組織細(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) 。 ? 從上所述 ， 不難看