【正文】 ATP 腺甘酸環(huán)化酶 cAMP（環(huán)腺甘酸） 大腸桿菌中：無葡萄糖， cAMP濃度高； 有葡萄糖， cAMP濃度低 + + + + 轉(zhuǎn)錄 無葡萄糖， cAMP濃度高時 促進轉(zhuǎn)錄 有葡萄糖， cAMP濃度低時 不促進轉(zhuǎn)錄 Z Y A O P DNA CAP CAP CAP CAP CAP CAP CAP的正調(diào)控 當阻遏蛋白封閉轉(zhuǎn)錄時， CAP對該系統(tǒng)不能發(fā)揮作用 如無 CAP存在，即使沒有阻遏蛋白與操縱序列結合，操縱子仍無轉(zhuǎn)錄活性。 當 I基因由弱啟動子突變成強啟動子，細胞內(nèi)就不可能產(chǎn)生足夠的誘導物來克服阻遏狀態(tài)，整個 lac操縱子在這些突變體中就不可誘導。 解釋： 本底水平的組成型合成：非誘導狀態(tài)下有少量的lac mRNA合成。 i t b i n d s p e r m a n e n t l y t o o p e r a t o r l a c I S O p e r a n t o r l a c I + w i l d t y p e r e p r e s s o r d o e s n o t i n f l u e n c e D N A b i n d i n g o f L a cS r e p r e s s o r 圖 1 6 U n i n d u c i b l e l a c S m u t a t i o n s a r e d o m i n a n t 不可誘導突變（超阻遏）： 四、影響因子 lac操縱子的本底水平表達 有兩個矛盾是操縱子理論所不能解釋的： ① 誘導物需要穿過細胞膜才能與阻遏物結合，而轉(zhuǎn)運誘導物需要透過酶，后者的合成又需要誘導。當有誘導物存在時，操縱基因區(qū)沒有被阻遏物占據(jù)，所以啟動子能夠順利起始mRNA的合成。 RNA聚合酶結合部位 阻遏物結合部位 操縱位點的回文序列 (阻遏物結合 ) 未誘導：結構基因被阻遏 阻遏物 四聚體 La cI P O l a cZ l a cY l a cA 圖 1 6 當無誘導物時阻遏物結合在操縱基因上 ④ 當阻遏物與操縱基因結合時， lac mRNA的轉(zhuǎn)錄起始受到抑制。在 RNA聚合酶誘導 DNA 溶解起始時起作用。 Operon (操縱子 )：細菌基因表達和調(diào)控的單位，包括結構基因和能被調(diào)控基因產(chǎn)物識別的 DNA 控制元件。 ③ 操縱基因是 DNA上的一小段序列（僅為26bp），是阻遏物的結合位點。 二、酶的誘導 —— lac體系受調(diào)控的證據(jù) ? 安慰誘導物： 如果某種物質(zhì)能夠促使細菌產(chǎn)生酶而本身又不被分解，這種物質(zhì)被稱為安慰誘導物，如 IPTG（ 異丙基 β –D硫代半乳糖苷）。 大腸桿菌中的各種 σ 因子比較 σ 因子 編碼基因 主要功能 σ 70 rpoD 參與對數(shù)生長期和大多數(shù)碳代謝過程基因的調(diào)控 σ 54 rpoN 參與多數(shù)氮源利用基因的調(diào)控 σ 38 rpoH 分裂間期特異基因的表達調(diào)控 σ 32 rpoS 熱休克基因的表達調(diào)控 σ 28 rpoF 鞭毛趨化相關基因的表達調(diào)控 σ 24 rpoE 過度熱休克基因的表達調(diào)控 ? 溫度較高 ,誘導產(chǎn)生各種熱休克蛋白 由 σ 32參與構成的 RNA聚合酶與熱休克應答基因啟動子結合 ,誘導產(chǎn)生大量的熱休克蛋白 ,適應環(huán)境需要 ? 枯草芽孢桿菌芽孢形成 有序的 σ 因子的替換 ,RNA聚合酶識別不同基因的啟動子 ,使芽孢形成有關的基因有序地表達 降解物對基因活性的調(diào)節(jié) 弱化子對基因活性的影響 第三節(jié) 乳糖操縱子 (lac operon) 內(nèi)容提要： 乳糖操縱子的結構 酶的誘導 —— lac體系受調(diào)控的證據(jù) 乳糖操縱子調(diào)控模型 影響因子 Lac操縱子中的其他問題 一、乳糖操縱子的結構 ? Z編碼 β 半乳糖苷酶： 將乳糖水解成葡萄糖和半乳糖 ? Y編碼 β 半乳糖苷透過酶： 使外界的 β 半乳糖苷（如乳糖）能透過大腸桿菌細胞壁和原生質(zhì)膜進入細胞內(nèi)。 根據(jù)激活蛋白的作用性質(zhì)分為 正控誘導 和 正控阻遏 ? 在 正控誘導 系統(tǒng)中，效應物分子（誘導物）的存在使激活蛋白處于活性狀態(tài)； ? 在 正控阻遏 系統(tǒng)中，效應物分子（ 輔阻遏物） 的存在使激活蛋白處于非活性狀態(tài) 。 根據(jù)其作用特征又可分為 負控誘導 和 負控阻遏 ： ? 在 負控誘導 系統(tǒng)中 ， 阻遏蛋白與效應物 （ 誘導物 ）結合時 ， 結構基因轉(zhuǎn)錄； ? 在 負控阻遏 系統(tǒng)中 ， 阻遏蛋白與效應物 （ 輔阻遏物 ）結合時 ， 結構基因不轉(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 結構基因 mRNA 酶蛋白 調(diào)節(jié)基因 操縱基因 結構基因 輔阻遏物 輻阻遏物 如果某種物質(zhì)能夠阻止細菌產(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)操縱子對某些能調(diào)節(jié)它們的小分子的應答，可分為 可誘導調(diào)節(jié) 和 可阻遏調(diào)節(jié) 兩大類： 調(diào)節(jié)基因 操縱基因 結構基因 阻遏蛋白 調(diào)節(jié)基因 操縱基因 結構基因 阻遏蛋白 誘導物 mRNA 酶蛋白 酶合成的誘導操縱子模型 誘導物 如果某種物質(zhì)能夠促使細菌產(chǎn)生酶來分解它，這種物質(zhì)就是誘導物。 調(diào)節(jié)基因 操縱基因 結構基因 阻遏蛋白 激活蛋白 正轉(zhuǎn)錄調(diào)控 負轉(zhuǎn)錄調(diào)控 負轉(zhuǎn)錄調(diào)控 在沒有調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)存在時基因是表達的，加入這種調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)后基因表達活性便被關閉，這樣的調(diào)控負轉(zhuǎn)錄調(diào)控。操縱基因受調(diào)節(jié)基因產(chǎn)物的控制。 在個體生長全過程 ， 某種基因產(chǎn)物在個體按不同組織空間順序出現(xiàn) ， 稱之為基因表達的空間特異性 。研究發(fā)現(xiàn)。HS1539。 β 珠蛋白基因的正確表達主要依賴于兩種類型的調(diào)控元件：位于基因簇 5′ 端的位點控制區(qū) (Locus Control Region， LCR)以及各珠蛋白基因的啟動子等近端調(diào)控序列。 三、基因表達的規(guī)律 —— 時間性和空間性 時間特異性（ temporal specificity） 按功能需要，某一特定基因的表達嚴格按特定的時間順序發(fā)生，稱之為基因表達的 時間特異性 。 適應性表達 指環(huán)境的變化容易使其表達水平變動的一類基因表達。 rRNA、 tRNA編碼基因轉(zhuǎn)錄合成 RN