原核基因表達(dá)乳糖色氨酸第1頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四正、負(fù)轉(zhuǎn)錄調(diào)控系統(tǒng)在正轉(zhuǎn)錄調(diào)控系統(tǒng)（正控）中，調(diào)節(jié)基因的物質(zhì)是激活蛋白（activator）－－開(kāi)啟結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄。其作用部位是操縱區(qū)。它與操縱區(qū)結(jié)合，轉(zhuǎn)錄開(kāi)啟。在負(fù)轉(zhuǎn)錄調(diào)控系統(tǒng)（負(fù)控）中，調(diào)節(jié)基因的物質(zhì)是阻遏蛋白(repressor)－－阻止結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄。其作用部位是操縱區(qū)。它與操縱區(qū)結(jié)合，轉(zhuǎn)錄受阻。第2頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四調(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(kāi)啟，這樣的調(diào)控正轉(zhuǎn)錄調(diào)控。第3頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

在正控誘導(dǎo)系統(tǒng)中，誘導(dǎo)物的存在使激活蛋白處于活性狀態(tài)，轉(zhuǎn)錄進(jìn)行。第4頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

在正控阻遏系統(tǒng)中，效應(yīng)物分子的存在使激活蛋白處于非活性狀態(tài)，轉(zhuǎn)錄不進(jìn)行。第5頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四調(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。第6頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

負(fù)控誘導(dǎo)系統(tǒng)－－阻遏蛋白不與誘導(dǎo)物結(jié)合時(shí)，阻遏蛋白與操縱區(qū)相結(jié)合，結(jié)構(gòu)基因不轉(zhuǎn)錄，阻遏蛋白結(jié)合上誘導(dǎo)物時(shí)，阻遏蛋白與操縱區(qū)分離，結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄。第7頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

負(fù)控阻遏系統(tǒng)－－阻遏蛋白與效應(yīng)物結(jié)合時(shí)，結(jié)構(gòu)基因不轉(zhuǎn)錄。第8頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四可誘導(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。例：大腸桿菌的乳糖操縱子分解代謝蛋白的基因2、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：第9頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四調(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酶蛋白降解酶（或分解酶）合成的誘導(dǎo)操縱子模型（如：乳糖操縱子）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。第10頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四可阻遏調(diào)節(jié)：基因平時(shí)是開(kāi)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)。例：色氨酸操縱子合成代謝蛋白的基因第11頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四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。第12頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四當(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。ppGpp的出現(xiàn)會(huì)關(guān)閉許多基因，以應(yīng)付這種緊急狀況。ppGpp影響RNA聚合酶與這些基因轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)的結(jié)合，使基因被關(guān)閉。ppGpp與pppGpp的作用范圍十分廣泛，它們影響一大批操縱子而被稱為超級(jí)調(diào)控因子。第13頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四5．2乳糖操縱子－－負(fù)控誘導(dǎo)系統(tǒng)1、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)第14頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2、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。操縱基因受調(diào)節(jié)基因產(chǎn)物的控制。第15頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四操縱子是一種完整的具有特定功能的細(xì)菌基因表達(dá)和調(diào)節(jié)的單位，包括調(diào)節(jié)基因，操縱位點(diǎn)，結(jié)構(gòu)基因，組成一個(gè)控制單元結(jié)構(gòu)基因：產(chǎn)生mRNA,合成蛋白質(zhì)操縱位點(diǎn)promotor,operator：?jiǎn)?dòng)子結(jié)合位點(diǎn)調(diào)節(jié)基因：產(chǎn)生調(diào)節(jié)蛋白（與操縱位點(diǎn)結(jié)合）→結(jié)構(gòu)基因不轉(zhuǎn)錄誘導(dǎo)物存在時(shí)，可與阻遏蛋白結(jié)合→結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄ControlelementStructuralgenes第16頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第17頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四操縱序列O啟動(dòng)序列P——上游含CAP（分解代謝物基因激活蛋白）調(diào)控區(qū)調(diào)節(jié)基因I——編碼一種阻遏蛋白結(jié)構(gòu)基因Z——-半乳糖苷酶Y——透酶A——乙酰基轉(zhuǎn)移酶第18頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一、乳糖操縱子的結(jié)構(gòu)第19頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第20頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四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(guò)酶：使外界的β-半乳糖苷（如乳糖）能透過(guò)大腸桿菌細(xì)胞壁和原生質(zhì)膜進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)。A編碼β-半乳糖苷乙?；D(zhuǎn)移酶：乙酰輔酶A上的乙?；D(zhuǎn)到β-半乳糖苷上，形成乙酰半乳糖。第21頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四5.2.2酶的誘導(dǎo)現(xiàn)象B-半乳糖苷酶第22頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、酶的誘導(dǎo)——lac體系受調(diào)控的證據(jù)第23頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第24頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第25頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四5.2.4阻遏蛋白的作用機(jī)制1阻遏蛋白結(jié)構(gòu)38KD，4聚體，一個(gè)亞基結(jié)合一個(gè)IPTG分子lacI

組成型轉(zhuǎn)錄

Pi弱啟動(dòng)子，

5－10個(gè)／cell具有二重性阻止轉(zhuǎn)錄（與lacO結(jié)合）開(kāi)始轉(zhuǎn)錄（與誘導(dǎo)物結(jié)合）第26頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

阻遏蛋白單體的結(jié)構(gòu)第27頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.2

操縱子突變－操縱子的發(fā)現(xiàn)（1）Oc操縱基因的組成型突變(順式顯性)

順式顯性突變（cis-dominance）：操縱基因只控制臨近基因，對(duì)其他等位基因無(wú)作用，或者顯性效應(yīng)只對(duì)處于同一染色體上它所調(diào)控的結(jié)構(gòu)基因才起作用的現(xiàn)象。

（2）lacIS

阻遏蛋白不可誘導(dǎo)性突變，阻遏蛋白失去誘導(dǎo)物結(jié)合位點(diǎn)；（3）lacI-

阻遏蛋白不能形成寡聚物（4）lacI-d阻遏蛋白不能和DNA結(jié)合，且呈負(fù)互補(bǔ)(反式顯性)

等位基因間的互補(bǔ)（interalleliccomplementation）。

負(fù)的互補(bǔ)（negativecomplementation）：lacI-d的產(chǎn)物和lacI+的產(chǎn)物組成多聚體時(shí)，阻遏蛋白無(wú)活性。也稱為反式顯性（trans-dominant）。第28頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四阻遏蛋白不能與突變的操縱基因結(jié)合，結(jié)構(gòu)基因組成型表達(dá)（1）操縱基因突變（O+Oc），結(jié)構(gòu)基因組成型表達(dá)第29頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四組成型突變：lacOc

第30頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（2）操縱子不可誘導(dǎo)型突變阻遏蛋白失去結(jié)合誘導(dǎo)物位點(diǎn)的突變lacIs,結(jié)構(gòu)基因組成型表達(dá)第31頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（3）阻抑蛋白基因的I-突變阻遏蛋白失活或者缺乏，不能和操縱基因結(jié)合，結(jié)構(gòu)基因組成型表達(dá)第32頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四組成型突變：

lacI-第33頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二倍體中，lacI+比lacI-占優(yōu)勢(shì)，表現(xiàn)為基因關(guān)閉，lacI-為隱性突變當(dāng)野生型lacI+和突變型I-在同一細(xì)胞中第34頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四不可誘導(dǎo)突變（超阻遏）：第35頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四②真正的誘導(dǎo)物是異構(gòu)乳糖而非乳糖，前者是在β-半乳糖甘酶的催化下由乳糖形成的，因此，需要有β-半乳糖甘酶的預(yù)先存在。解釋：本底水平的組成型合成：非誘導(dǎo)狀態(tài)下有少量的lacmRNA合成。第36頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2、大腸桿菌對(duì)乳糖的反應(yīng)

培養(yǎng)基：甘油按照l(shuí)ac操縱子本底水平的表達(dá)，每個(gè)細(xì)胞內(nèi)有幾個(gè)分子的β-半乳糖苷酶和β-半乳糖苷透過(guò)酶；培養(yǎng)基：加入乳糖少量乳糖透過(guò)酶進(jìn)入細(xì)胞β-半乳糖苷酶異構(gòu)乳糖誘導(dǎo)物誘導(dǎo)lacmRNA的生物合成大量乳糖進(jìn)入細(xì)胞多數(shù)被降解為葡萄糖和半乳糖（碳源和能源）異構(gòu)乳糖第37頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3、阻遏物lacI基因產(chǎn)物及功能Lac操縱子阻遏物mRNA是由弱啟動(dòng)子控制下組成型合成的，每個(gè)細(xì)胞中有5-10個(gè)阻遏物分子。當(dāng)I基因由弱啟動(dòng)子突變成強(qiáng)啟動(dòng)子，細(xì)胞內(nèi)就不可能產(chǎn)生足夠的誘導(dǎo)物來(lái)克服阻遏狀態(tài)，整個(gè)lac操縱子在這些突變體中就不可誘導(dǎo)。第38頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四4、葡萄糖對(duì)lac操縱子的影響

如果將葡萄糖和乳糖同時(shí)加入培養(yǎng)基中，lac操縱子處于阻遏狀態(tài)，不能被誘導(dǎo)；一旦耗盡外源葡萄糖，乳糖就會(huì)誘導(dǎo)lac操縱子表達(dá)分解乳糖所需的三種酶。代謝物阻遏效應(yīng)第39頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四mRNA無(wú)乳糖時(shí)有乳糖時(shí)

無(wú)葡萄糖cAMP濃度高

有葡萄糖cAMP濃度低RNA-polOOOOlac操縱子基因表達(dá)既需要乳糖又需缺乏葡萄糖第40頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四5.3色氨酸操縱子（trpoperon）內(nèi)容提要：色氨酸操縱子的結(jié)構(gòu)色氨酸操縱子的阻遏系統(tǒng)色氨酸操縱子的弱化機(jī)制第41頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Trpoperon

生物細(xì)胞中的氨基酸合成，也受操縱元的調(diào)節(jié)。細(xì)胞需要某種氨基酸時(shí)，其基因即表達(dá)，不需要時(shí)基因關(guān)閉，達(dá)到經(jīng)濟(jì)的原則。第42頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一、色氨酸操縱子的結(jié)構(gòu)

調(diào)控基因結(jié)構(gòu)基因

催化分枝酸轉(zhuǎn)變?yōu)樯彼?/p>

的酶

trpRtrp第43頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第44頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四trpR,阻遏蛋白P：

-40～+18O：-21～

+1L：

+1～

+162結(jié)構(gòu)基因t：

A下游36bp,不依賴pt′：t下游250bp，依賴p基因組成第45頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第46頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四特點(diǎn):(1)trpR和trpABCDE不連鎖；

(2)操縱基因在啟動(dòng)子內(nèi)

(3)有衰減子(attenuator)/弱化子

(4)啟動(dòng)子和結(jié)構(gòu)基因不直接相連，二者被前導(dǎo)序列(Leader)所隔開(kāi)第47頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、trp操縱子的阻遏系統(tǒng)低Trp時(shí)：阻遏物不結(jié)合操縱基因;高Trp時(shí)：阻遏物+Trp結(jié)合操縱基因第48頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四阻遏蛋白＋trp

→

有活性的阻遏物SNE299＋trpO→不轉(zhuǎn)錄第49頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2阻遏蛋白的結(jié)合位點(diǎn)trpO-21~+1，反向重復(fù)序列trpP-40~+18活性阻遏物與trpO的結(jié)合與RNApol與啟動(dòng)子的結(jié)合發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)SNE299第50頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3阻遏系統(tǒng)主管轉(zhuǎn)錄是否啟動(dòng)，在缺乏Trp時(shí)，mRNA起始合成，但不能自動(dòng)延伸，一般在trpE之前終止轉(zhuǎn)錄

粗調(diào)開(kāi)關(guān)第51頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Trp有Trp無(wú)TrpmRNAOPtrpR調(diào)節(jié)區(qū)結(jié)構(gòu)基因

RNA聚合酶

RNA聚合酶高低?色氨酸操縱子第52頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四三、trp操縱子的弱化機(jī)制衰減子（attenuator）/弱化子前導(dǎo)序列（leadersequence）第53頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四弱化子對(duì)基因活性的影響在這種調(diào)節(jié)方式中，起信號(hào)作用的是有特殊負(fù)載的氨酰-tRNA的濃度。

當(dāng)操縱子被阻遏，RNA合成被終止時(shí)，起終止轉(zhuǎn)錄信號(hào)作用的那一段DNA序列被稱為弱化子。第54頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四當(dāng)基因轉(zhuǎn)錄使轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物（RNA）到不同長(zhǎng)度時(shí)，核糖體會(huì)在對(duì)應(yīng)的DNA位置上；此時(shí)RNA可以形成某種形式的二級(jí)結(jié)構(gòu)；由此決定延伸復(fù)合物的結(jié)合能力，從而決定基因能否繼續(xù)轉(zhuǎn)錄。第55頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1、弱化子：

DNA中可導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄過(guò)早終止的一段核甘酸序列（123-150區(qū)）。123~150第56頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

研究引起終止的mRNA堿基序列，發(fā)現(xiàn)該區(qū)mRNA通過(guò)自我配對(duì)可以形成莖-環(huán)結(jié)構(gòu)，有典型的終止子特點(diǎn)。第57頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2、前導(dǎo)序列：在trpmRNA5'端trpE基因的起始密碼前一個(gè)長(zhǎng)162bp的mRNA片段。第58頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

S312POE4321LDNARNAATGTGA2trpcodons1432前導(dǎo)肽14aa第59頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第60頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3、弱化機(jī)制第61頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

前導(dǎo)肽轉(zhuǎn)錄終止結(jié)構(gòu)第62頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

轉(zhuǎn)錄衰減（attenuation）：

是指轉(zhuǎn)錄可正常起動(dòng)，但在轉(zhuǎn)錄進(jìn)入

第一個(gè)結(jié)構(gòu)基因前即突然停止的過(guò)程。 由于這一終止作用并不能使正在進(jìn)行的 結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄中途停止，而僅是部分中 途停止轉(zhuǎn)錄，所以稱為轉(zhuǎn)錄衰減。第63頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

衰減子（attenuator）：

操縱子前導(dǎo)區(qū)內(nèi)類似于終止子結(jié)構(gòu)的一段DNA序列，稱為衰減子。其作用是減弱操縱子的轉(zhuǎn)錄。第64頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

.轉(zhuǎn)錄衰減第65頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四UUUU……34UUUU3’34核糖體前導(dǎo)肽前導(dǎo)mRNA1.當(dāng)色氨酸濃度高時(shí)轉(zhuǎn)錄衰減機(jī)制125’trp密碼子衰減子結(jié)構(gòu)就是終止子可使轉(zhuǎn)錄前導(dǎo)DNAUUUU3’

RNA聚合酶終止第66頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四UUUU……342423UUUU……核糖體

前導(dǎo)肽

前導(dǎo)mRNA

15’trp密碼子

結(jié)構(gòu)基因前導(dǎo)DNA

RNA聚合酶2.當(dāng)色氨酸濃度低時(shí)Trp合成酶系相關(guān)結(jié)構(gòu)基因被轉(zhuǎn)錄

序列3、4不能形成衰減子結(jié)構(gòu)第67頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四LowTrpHighTrp第68頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四轉(zhuǎn)錄、翻譯偶聯(lián),產(chǎn)生前導(dǎo)肽Trp-tRNATrp

存在核糖體通過(guò)片段1(2個(gè)Trp密碼子)封閉片段2片段3，4形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)類似于不依賴ρ因子的轉(zhuǎn)錄終止序列RNA聚合酶停止轉(zhuǎn)錄,產(chǎn)生衰減子轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物高Trp時(shí)：第69頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四RNA聚合酶繼續(xù)轉(zhuǎn)錄Trp-tRNATrp

沒(méi)有供應(yīng)核糖體翻譯停止在片段1（2個(gè)Trp密碼子）片段2，3形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)錄不終止低Trp時(shí)：第70頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四弱化子對(duì)轉(zhuǎn)錄調(diào)控的關(guān)鍵空間結(jié)構(gòu)，10thand11thcodonsencodetrpresidues(rareAA)時(shí)間，核糖體停頓在2個(gè)Trp密碼子上時(shí)，產(chǎn)生延宕，此時(shí)4區(qū)未轉(zhuǎn)錄出來(lái)Theleaderpeptideistodeterminertrpavailabilityandtoregulatetranscriptiontermination14–amino-acid(encodedby27-68oftheleaderRNAsummary第71頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四5.3.4阻遏作用與弱化作用的協(xié)調(diào)

阻遏效率啟動(dòng)子的轉(zhuǎn)錄起始頻率在R+和R-相差70倍弱化作用

trp存在時(shí)，約有10％的RNApol僥幸轉(zhuǎn)錄

-trp

活性阻遏物－－－－→無(wú)活性阻遏物

←－－－－

+trptrp操縱子具有雙重調(diào)節(jié)體系？第72頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Negative—repressibleoperon可以被最終合成產(chǎn)物所阻遏RPOleadingseq.EDCBAtrp+為什么需要阻遏體系？當(dāng)大量Trp存在時(shí)，阻遏系統(tǒng)起作用。阻遏物與之結(jié)合，阻止先導(dǎo)mRNA合成。

經(jīng)濟(jì)第73頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四僅有少量trp時(shí)，RNApol啟動(dòng)，但在L.S.處脫落，轉(zhuǎn)錄中斷RPOleadingseq.EDCBA少量trp+不足以結(jié)合

O

位點(diǎn)為什么需要弱化系統(tǒng)？當(dāng)trp濃度低時(shí)，阻遏物從有活性變?yōu)闊o(wú)活性，速度極慢，不能很快引發(fā)trp合成。因此需要一個(gè)能快速作出反應(yīng)的系統(tǒng)，以保持培養(yǎng)基中適當(dāng)?shù)腡rp水平。第74頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四5.3.5細(xì)菌演化出弱化系統(tǒng)的生物學(xué)意義

通過(guò)tRNA荷載與否進(jìn)行調(diào)控，更為靈敏氨基酸的主要用途是合成蛋白質(zhì)，因而tRNA荷載為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)控更為恰當(dāng)兩個(gè)調(diào)控系統(tǒng)，避免浪費(fèi)提高效率阻遏系統(tǒng)高水平trp時(shí)，不轉(zhuǎn)錄低水平trp時(shí)，轉(zhuǎn)錄至LS

弱化系統(tǒng)細(xì)調(diào)原核生物細(xì)致的精細(xì)調(diào)控機(jī)制增強(qiáng)原核生物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性第75頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第76頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

細(xì)菌通過(guò)弱化作用彌補(bǔ)阻遏作用的不足，因?yàn)樽瓒糇饔弥荒苁罐D(zhuǎn)錄不起始，對(duì)于已經(jīng)起始的轉(zhuǎn)錄，只能通過(guò)弱化作用使之中途停下來(lái)。阻遏作用的信號(hào)是細(xì)胞內(nèi)色氨酸的多少；弱化作用的信號(hào)則是細(xì)胞內(nèi)載有色氨酸的tRNA的多少。它通過(guò)前導(dǎo)肽的翻譯來(lái)控制轉(zhuǎn)錄的進(jìn)行，在細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)這兩種作用相輔相成，體現(xiàn)著生物體內(nèi)周密的調(diào)控作用。第77頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一、翻譯起始的調(diào)控

RBS（核糖體結(jié)合位點(diǎn)）：mRNA鏈上起始密碼子AUG上游的一段非翻譯區(qū)。

RBS的結(jié)合強(qiáng)度取決于SD序列的結(jié)構(gòu)及其與起始密碼子AUG之間的距離。

SD-4-10（9）-AUG5.4轉(zhuǎn)錄后水平上的調(diào)控第78頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、稀有密碼子對(duì)翻譯的影響dnaG(引物酶)RNA引物dnaG、rpoD和rpsU屬于大腸桿菌基因組上的同一個(gè)操縱子50個(gè)拷貝的dnaG蛋白、2800個(gè)拷貝的rpoD和40000個(gè)拷貝的rpsU第79頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四幾種蛋白質(zhì)中異亮氨酸密碼子使用頻率比較蛋白質(zhì)AUU/%AUC%AUA%結(jié)構(gòu)蛋白37621σ亞基26740DnaG蛋白363232細(xì)胞內(nèi)對(duì)應(yīng)于稀有密碼子的tRNA較少，高頻率使用這些密碼子的基因翻譯過(guò)程容易受阻，影響了蛋白質(zhì)合成的總量。第80頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四三、重疊基因?qū)Ψg的影響第81頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四TrpB–谷氨酸-異亮氨酸-終止

GAA--AUC--UGA

--UGG--AA

AUG--GAA

甲硫氨酸–谷氨酸–trpAtrpE—蘇氨酸—苯丙氨酸—終止

ACU--UUC--UGA--UGG--CUAUG

AUG–GCU

甲硫氨酸--丙氨酸--trpD翻譯終止時(shí)核糖體立即處在起始環(huán)境中，這種重疊的密碼子保證了同一核糖體對(duì)兩個(gè)連續(xù)基因進(jìn)行翻譯的機(jī)制。第82頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四翻譯的調(diào)控一.翻譯起始的調(diào)控(一)重疊核苷酸與翻譯調(diào)控１．色氨酸操縱子

TrpE-Thr-Phe-終止密碼子

ACUUUCUGAUGGCU

Met-Ala-TrpDTrpB-Glu-Ile-終止

GAAAUCUGAUGGAA

Met-Glu-TrpA第83頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四在E.coli的gal操縱子中E.T.K三個(gè)基因，T與K以另一種形式重疊來(lái)達(dá)到協(xié)調(diào)一致：第84頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四(二)翻譯水平的自我調(diào)控第85頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第86頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第87頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第88頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第89頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第90頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第91頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四(三)二級(jí)結(jié)構(gòu)對(duì)翻譯起始的調(diào)控E.coli的RNA噬菌體MS2,R17,f2和Qβ都非常?。ㄖ睆郊s為250）,是最簡(jiǎn)單的病毒。基因組長(zhǎng)3600～4200nt，只含4個(gè)基因：A、cp、Rep和Lys。CP(coatprotein)含129aa,MW為13.7KDa。A（atachment）編碼附著蛋白（含393氨aa，MW為44KDa）；Rep（replicase）編碼復(fù)制酶（含544aa，MW為61KKDa）；lys（lysis）白基因編碼裂解蛋白,和cp，Rep基因重疊，該蛋白含75aa。第92頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第93頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四(四)反義RNA的調(diào)控1884年Mizuno,T.等發(fā)現(xiàn)干擾mRNA的互補(bǔ)RNA（mic-RNA,mRNA-interferingcomplementaryRNA）antisenseRNA的作用可能有兩種機(jī)制。(1)和靶核苷酸序列形成雙鏈區(qū)，直接阻礙其翻譯的起始。(2)在靶分子的部分區(qū)域形成雙鏈區(qū)，改變其構(gòu)象，直接影響其功能。第94頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第95頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二.翻譯的延伸調(diào)控(一)稀有密碼子的調(diào)控第96頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第97頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四在25種非調(diào)控蛋白中：

AUU37%IleAUC62%AUA1%在dnaG中22個(gè)Ilecodons

AUU36％

IleAUC32％

AUA32%第98頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（二）二級(jí)結(jié)構(gòu)對(duì)翻譯延伸的調(diào)控第99頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四三、翻譯的終止調(diào)控(一)嚴(yán)緊反應(yīng)(strigentresponse)(1)ppGpp—四磷酸鳥苷(魔斑ImagicspotI)

是調(diào)控一些反應(yīng)的效應(yīng)物，有多種功能，但主要功能是：①抑制rRNA基因的啟動(dòng)子；②抑制多數(shù)或大多數(shù)基因轉(zhuǎn)錄的延伸。(2)pppGpp—五磷酸鳥苷(魔斑IImagicspotII)空轉(zhuǎn)反應(yīng)（idlingreaction）松馳型突變（relaxed(rel)mutants）應(yīng)急因子（stringentfactor）第100頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四蛋白質(zhì)的正常合成及饑餓時(shí)的嚴(yán)緊反應(yīng)第101頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四ppGpp

對(duì)rnn

轉(zhuǎn)錄的

抑制第102頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四(spoT編碼一種酶，提供ppGpp主要降解途徑)第103頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四(二)

mRNA穩(wěn)定性對(duì)翻譯的調(diào)控第104頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四謝謝！第105頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1、關(guān)于管家基因敘述錯(cuò)誤的是

(A)在生物個(gè)體的幾乎各生長(zhǎng)階段持續(xù)表達(dá)

(B)在生物個(gè)體的幾乎所有細(xì)胞中持續(xù)表達(dá)

(C)在生物個(gè)體全生命過(guò)程的幾乎所有細(xì)胞中表達(dá)

(D)在生物個(gè)體的某一生長(zhǎng)階段持續(xù)表達(dá)

(E)在一個(gè)物種的幾乎所有個(gè)體中持續(xù)表達(dá)D第106頁(yè)，共115頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2、一個(gè)操縱子（元）通常含有

(A)數(shù)個(gè)啟