【正文】 負(fù)控阻遏 ： ? 在 負(fù)控誘導(dǎo) 系統(tǒng)中 ， 阻遏蛋白與效應(yīng)物 （ 誘導(dǎo)物 ）結(jié)合時(shí) ， 結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄； ? 在 負(fù)控阻遏 系統(tǒng)中 ， 阻遏蛋白與效應(yīng)物 （ 輔阻遏物 ）結(jié)合時(shí) ， 結(jié)構(gòu)基因不轉(zhuǎn)錄 。 例： 色氨酸操縱子 合成代謝蛋白的基因 酶合成的阻遏操縱子模型 調(diào)節(jié)基因 操縱基因 結(jié)構(gòu)基因 mRNA 酶蛋白 調(diào)節(jié)基因 操縱基因 結(jié)構(gòu)基因 輔阻遏物 輔阻遏物 如果某種物質(zhì)能夠阻止細(xì)菌產(chǎn)生合成這種物質(zhì)的酶，這種物質(zhì)就是輔阻遏物。 例： 大腸桿菌的乳糖操縱子 分解代謝蛋白的基因 根據(jù)操縱子對(duì)某些能調(diào)節(jié)它們的小分子的應(yīng)答，可分為 可誘導(dǎo)調(diào)節(jié) 和 可阻遏調(diào)節(jié) 兩大類： 調(diào)節(jié)基因 操縱基因 結(jié)構(gòu)基因 阻遏蛋白 調(diào)節(jié)基因 操縱基因 結(jié)構(gòu)基因 阻遏蛋白 誘導(dǎo)物 mRNA 酶蛋白 酶合成的誘導(dǎo)操縱子模型 誘導(dǎo)物 如果某種物質(zhì)能夠促使細(xì)菌產(chǎn)生酶來(lái)分解它，這種物質(zhì)就是誘導(dǎo)物。 調(diào)節(jié)基因 操縱基因 結(jié)構(gòu)基因 阻遏蛋白 激活蛋白 正轉(zhuǎn)錄調(diào)控 負(fù)轉(zhuǎn)錄調(diào)控 負(fù)轉(zhuǎn)錄調(diào)控 在沒(méi)有調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)存在時(shí)基因是表達(dá)的，加入這種調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)后基因表達(dá)活性便被關(guān)閉，這樣的調(diào)控負(fù)轉(zhuǎn)錄調(diào)控 。操縱基因受調(diào)節(jié)基因產(chǎn)物的控制。 在個(gè)體生長(zhǎng)全過(guò)程 ， 某種基因產(chǎn)物在個(gè)體按不同組織空間順序出現(xiàn) ， 稱之為基因表達(dá)的空間特異性 。 多細(xì)胞生物基因表達(dá)的時(shí)間特異性又稱 階段特異性 (stage specificity)。 ? 應(yīng)環(huán)境條件變化基因表達(dá)水平增高的現(xiàn)象稱為誘導(dǎo) (induction)，這類基因被稱為 可誘導(dǎo)的基因(inducible gene)； ? 相反，隨環(huán)境條件變化而基因表達(dá)水平降低的現(xiàn)象稱為阻遏 (repression)，相應(yīng)的基因被稱為 可阻遏的基因 (repressible gene)。 某些基因在一個(gè)個(gè)體的幾乎所有細(xì)胞中持續(xù)表達(dá)，通常被稱為 管家基因 (housekeeping gene)。第六章 基因的表達(dá)與調(diào)控 (上 ) —— 原核基因表達(dá)調(diào)控模式 D N A R N A 蛋 白 質(zhì)復(fù) 制轉(zhuǎn) 錄 翻 譯逆 轉(zhuǎn) 錄R N A復(fù) 制Contents 基因表達(dá)調(diào)控的基本概念 原核基因調(diào)控機(jī)制 乳糖操縱子 色氨酸操縱子 其他操縱子 轉(zhuǎn)錄后水平上的調(diào)控 第一節(jié) 基因表達(dá)調(diào)控的基本概念 一、基因表達(dá)的概念 隨著生物個(gè)體的發(fā)育， DNA分子能有序地將其所承載的遺傳信息，通過(guò)密碼子 反密碼子系統(tǒng)轉(zhuǎn)變成蛋白質(zhì)，執(zhí)行各種生理生化功能。 科學(xué)家把從 DNA到蛋白質(zhì)的過(guò)程稱為 基因表達(dá)（ gene expression） 對(duì)這個(gè)過(guò)程的調(diào)節(jié)就稱為 基因表達(dá)調(diào)控（ gene regulation或 gene control） rRNA、 tRNA編碼基因轉(zhuǎn)錄合成 RNA的過(guò)程也屬于基因表達(dá) 組成性表達(dá) (constitutive expression) 適應(yīng)性表達(dá) (adaptive expression） 二、基因表達(dá)的方式 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) 。 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)。 三、基因表達(dá)的規(guī)律 —— 時(shí)間性和空間性 時(shí)間特異性（ temporal specificity） 按功能需要，某一特定基因的表達(dá)嚴(yán)格按特定的時(shí)間順序發(fā)生，稱之為基因表達(dá)的 時(shí)間特異性 。 空間特異性 (spatial specificity) 基因表達(dá)伴隨時(shí)間順序所表現(xiàn)出的這種分布差異 ， 實(shí)際上是由細(xì)胞在器官的分布決定的 ，所以空間特異性又稱 細(xì)胞或組織特異性 (cell or tissue specificity)。 四、基因表達(dá)調(diào)控的生物學(xué)意義 ? 適應(yīng)環(huán)境、維持生長(zhǎng)和增殖 （原核、真核） ? 維持個(gè)體發(fā)育與分化 （真核） 第二節(jié) 原核基因調(diào)控機(jī)制 內(nèi)容提要： 原核基因表達(dá)調(diào)控環(huán)節(jié) 操縱子學(xué)說(shuō) 原核基因調(diào)控機(jī)制的類型與特點(diǎn) 轉(zhuǎn)錄水平上調(diào)控的其他形式 一、基因表達(dá)調(diào)控環(huán)節(jié) 轉(zhuǎn)錄水平上的調(diào)控 （ transcriptional regulation） 轉(zhuǎn)錄后水平上的調(diào)控 （ posttranscriptional regulation） ① mRNA加工成熟水平上的調(diào)控 ② 翻譯水平上的調(diào)控 ③ 蛋白質(zhì)加工水平的調(diào)控 二、操縱子學(xué)說(shuō) 操縱子模型的提出 1961年， Monod和 Jacob提出 獲 1965年諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng) Jacob and Monod 操縱子的定義 操縱子 ： 是基因表達(dá)的協(xié)調(diào)單位，由啟動(dòng)子、操縱基因及其所控制的一組功能上相關(guān)的結(jié)構(gòu)基因所組成。 根據(jù)操縱子對(duì)調(diào)節(jié)蛋白（阻遏蛋白或激活蛋白） 的應(yīng)答，可分為： 正轉(zhuǎn)錄調(diào)控 負(fù)轉(zhuǎn)錄調(diào)控 三、 原核基因調(diào)控機(jī)制的類型與特點(diǎn) 調(diào)節(jié)基因 操縱基因 結(jié)構(gòu)基因 阻遏蛋白 激活蛋白 正轉(zhuǎn)錄調(diào)控 負(fù)轉(zhuǎn)錄調(diào)控 正轉(zhuǎn)錄調(diào)控 如果在沒(méi)有調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)存在時(shí)基因是關(guān)閉的，加入這種調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)后基因活性就被開啟，這樣的調(diào)控叫 正轉(zhuǎn)錄調(diào)控 。 ? 可誘導(dǎo)調(diào)節(jié) ：指一些基因在特殊的代謝物或化合物的作用下，由原來(lái)關(guān)閉的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ鳡顟B(tài)，即在某些物質(zhì)的誘導(dǎo)下使基因活化。 ? 可阻遏調(diào)節(jié)： 基因平時(shí)是開啟的，處在產(chǎn)生蛋白質(zhì)或酶的工作過(guò)程中，由于一些特殊代謝物或化合物的積累而將其關(guān)閉，阻遏了基因的表達(dá)。 在 負(fù)轉(zhuǎn)錄調(diào)控系統(tǒng) 中 ， 調(diào)節(jié)基因的產(chǎn)物是 阻遏蛋白 （ repressor） ， 起著阻止結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄的作用 。 在 正轉(zhuǎn)錄調(diào)控 系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)基因的產(chǎn)物是 激活蛋白 （ activator）。 正控誘導(dǎo) 正控阻遏 四、轉(zhuǎn)錄水平上調(diào)控的其他形式 σ 因子的更換 在 ,當(dāng)細(xì)胞從基本的轉(zhuǎn)錄機(jī)制轉(zhuǎn)入各種特定基因表達(dá)時(shí)，需要不同的 ?因子指導(dǎo) RNA聚合酶與各種啟動(dòng)子結(jié)合。 ? 為什么會(huì)產(chǎn)生這種效應(yīng)呢 ？ ? 因?yàn)槠咸烟鞘亲罘奖愕哪茉?， 細(xì)菌無(wú)需開啟一些不常用的基因去利用其他糖類 。 而 cAMP CAP復(fù)合物的形成又是乳糖 、 半乳糖或阿拉伯糖操縱子等表達(dá)所必須的 。 ? 起信號(hào)作用的是 有特殊負(fù)載的氨基酰 tRNA的濃度 ， 在色氨酸操縱子中就是色氨酰 tRNA的濃度 。 這種因?yàn)楹颂求w在基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物上的不同位置 ， 決定了 RNA可以形成哪一種形式的二級(jí)結(jié)構(gòu) 、 并由此決定基因能否繼續(xù)轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)方式確實(shí)是非常巧妙的 。 ? 細(xì)菌有時(shí)會(huì)碰到緊急狀況 ， 比如氨基酸饑餓時(shí) ， 就不是缺少一兩種氨基酸 ， 而是 氨基酸的全面匱乏 。 實(shí)施這一應(yīng)急反應(yīng)的信號(hào)是鳥苷四磷酸 （ ppGpp） 和鳥苷五磷酸 （ pppGpp） 。 ? 當(dāng)氨基酸饑餓時(shí) ， 細(xì)胞中便存在大量的不帶氨基酸的 tRNA，這種空載的 tRNA會(huì)激活焦磷酸轉(zhuǎn)移酶 ， 使 ppGpp大量合成 ，其濃度可增加 10倍以上 。 ? 關(guān)于 ppGpp的