1、目录目录Regulation of Gene Expression第十八章第十八章基因表达调控基因表达调控目录目录第一节第一节基因表达与基因表达调控的基因表达与基因表达调控的基本概念与特点基本概念与特点Basic Conceptions and Characters of Gene Expression and its Regulation目录目录 基因表达基因表达(gene expression):基因表达出蛋白质基因表达出蛋白质或或RNA的过程，包括基因转录及翻译的过程，包括基因转录及翻译 基因（基因（gene）:能够编码蛋白质或能够编码蛋白质或RNA的核酸序的核酸序列，包括基因的编码序列
2、（列，包括基因的编码序列（外显子外显子）和编码区前）和编码区前后具有基因表达后具有基因表达调控调控作用的序列和单个编码序列作用的序列和单个编码序列间的间隔序列（间的间隔序列（内含子内含子）目录目录二、基因表达具有时间特异性和空间特异性二、基因表达具有时间特异性和空间特异性（一）时间特异性是指基因表达按一定的时间（一）时间特异性是指基因表达按一定的时间顺序发生顺序发生 按功能需要，某一特定基因的表达严格按一按功能需要，某一特定基因的表达严格按一定的时间顺序发生，称之为基因表达的定的时间顺序发生，称之为基因表达的时间时间特异性特异性(temporal specificity)。多细胞生物基因表达的
3、时间特异性又称多细胞生物基因表达的时间特异性又称阶段阶段特异性特异性(stage specificity)。目录目录（二）空间特异性是指多细胞生物个体在特（二）空间特异性是指多细胞生物个体在特定生长发育阶段，同一基因在不同的定生长发育阶段，同一基因在不同的组织器官表达不同组织器官表达不同 在个体生长、发育过程中，一种基因产物在个体的在个体生长、发育过程中，一种基因产物在个体的不同组织或器官表达，即在个体的不同空间出现，不同组织或器官表达，即在个体的不同空间出现，这就是基因表达的这就是基因表达的空间特异性空间特异性(spatial specificity)。基因表达伴随时间或阶段顺序所表现出的这
4、种空间基因表达伴随时间或阶段顺序所表现出的这种空间分布差异，实际上是由细胞在器官的分布所决定的，分布差异，实际上是由细胞在器官的分布所决定的，因此基因表达的空间特异性又称因此基因表达的空间特异性又称细胞特异性细胞特异性(cell specificity)或组织特异性或组织特异性(tissue specificity)。目录目录三、基因表达的方式存在多样性三、基因表达的方式存在多样性基因表达调控（基因表达调控（regulation of gene expression）就是指细胞或生物体在接受内外环境信号刺激就是指细胞或生物体在接受内外环境信号刺激时或适应环境变化的过程中在基因表达水平上做出时或
5、适应环境变化的过程中在基因表达水平上做出应答的分子机制，即位于基因组内的基因如何被表应答的分子机制，即位于基因组内的基因如何被表达成为有功能的蛋白质（或达成为有功能的蛋白质（或RNA），在什么组织表），在什么组织表达，什么时候表达，表达多少等。达，什么时候表达，表达多少等。目录目录按对刺激的反应性，基因表达的方式分为：按对刺激的反应性，基因表达的方式分为：基本（或组成性）表达基本（或组成性）表达 诱导或阻遏表达诱导或阻遏表达目录目录在特定环境信号刺激下，相应的基因被激在特定环境信号刺激下，相应的基因被激活，基因表达产物增加，这种基因称为活，基因表达产物增加，这种基因称为可诱导可诱导基因基因。如
6、果基因对环境信号应答是被抑制，这种如果基因对环境信号应答是被抑制，这种基因是基因是可阻遏基因可阻遏基因。指环境的变化容易使其表达水平变动的一指环境的变化容易使其表达水平变动的一类基因表达。类基因表达。（二）有些基因的表达受到环境变化的诱导（二）有些基因的表达受到环境变化的诱导和阻遏和阻遏目录目录四、基因表达调控受顺式作用元件四、基因表达调控受顺式作用元件和反式作用因子共同调节和反式作用因子共同调节 一般说来，调节序列与被调控的编码序列位一般说来，调节序列与被调控的编码序列位于同一条于同一条DNADNA链上，称为链上，称为顺式作用元件顺式作用元件(cis-acting element)。调节序列
7、远离被调控的编码序列，实际上是调节序列远离被调控的编码序列，实际上是其他分子的编码基因，只能通过其表达产物其他分子的编码基因，只能通过其表达产物来发挥作用，这些蛋白质分子称为来发挥作用，这些蛋白质分子称为反式作用反式作用因子因子(trans-acting factor)。目录目录五、基因表达调控呈现多层次和复杂性五、基因表达调控呈现多层次和复杂性 首先，遗传信息以基因的形式贮存于首先，遗传信息以基因的形式贮存于DNADNA中。中。其次，遗传信息经转录由其次，遗传信息经转录由DNADNA传向传向RNA RNA 过程过程中的许多环节。中的许多环节。(最重要、最复杂最重要、最复杂)最后，蛋白质生物合
8、成即翻译与翻译后加工。最后，蛋白质生物合成即翻译与翻译后加工。目录目录DNA水平水平 基因丢失；基因丢失；基因扩增基因扩增基因重排；基因重排；甲基化修饰；甲基化修饰；染色质的结构状态染色质的结构状态 RNA水平水平转录水平调控；转录水平调控；RNA的转录后加工；的转录后加工；mRNA从核内向胞浆转运；从核内向胞浆转运；mRNA稳定性稳定性 蛋白质水平蛋白质水平翻译过程；翻译过程；翻译后加工；翻译后加工；蛋白质的稳定性蛋白质的稳定性目录目录六、基因表达调控为生物体生长、六、基因表达调控为生物体生长、发育的基础发育的基础（一）生物体调节基因表达以适应环境、（一）生物体调节基因表达以适应环境、维持生
9、长和增殖维持生长和增殖生物体所处的内、外环境是在不断变化生物体所处的内、外环境是在不断变化的。通过一定的程序调控基因的表达，可使的。通过一定的程序调控基因的表达，可使生物体表达出合适的蛋白质分子，以便更好生物体表达出合适的蛋白质分子，以便更好地适应环境，维持其生长和增殖。地适应环境，维持其生长和增殖。目录目录（二）生物体调节基因表达以维持细胞（二）生物体调节基因表达以维持细胞分化与个体发育分化与个体发育在多细胞个体生长、发育的不同阶段，在多细胞个体生长、发育的不同阶段，或同一生长发育阶段，不同组织器官内蛋白或同一生长发育阶段，不同组织器官内蛋白质分子分布、种类和含量存在很大差异，这质分子分布、
10、种类和含量存在很大差异，这些差异是调节细胞表型的关键。些差异是调节细胞表型的关键。目录目录第二节第二节 原核基因表达调控原核基因表达调控Regulation of Gene Expression in Prokaryote 目录目录原核生物基因组结构特点原核生物基因组结构特点 基因组中很少有重复序列；基因组中很少有重复序列；编码蛋白质的结构基因为连续编码，且多为单拷编码蛋白质的结构基因为连续编码，且多为单拷贝基因，但编码贝基因，但编码rRNArRNA的基因仍然是多拷贝基因的基因仍然是多拷贝基因；结构基因在基因组中所占的比例（约占结构基因在基因组中所占的比例（约占50%50%）远）远远大于真核基
11、因组；远大于真核基因组；许多结构基因在基因组中以操纵子为单位排列许多结构基因在基因组中以操纵子为单位排列原核生物基因组是具有超螺旋结构的闭合环状原核生物基因组是具有超螺旋结构的闭合环状DNA分子分子 目录目录特异特异DNADNA序列序列调节蛋白调节蛋白DNADNA蛋白质、蛋白质蛋白质蛋白质、蛋白质蛋白质相互作用相互作用RNARNA聚合酶聚合酶基基本本要要素素基因转录激活调节与下列基本要素有关基因转录激活调节与下列基本要素有关目录目录原核生物大多数基因表达调控是通过原核生物大多数基因表达调控是通过操纵子机制操纵子机制实现实现一、一、操纵子是原核基因转录调控的基本操纵子是原核基因转录调控的基本单位
12、单位 蛋白质因子蛋白质因子特异特异DNA序列序列编码序列编码序列 启动子启动子 操纵元件操纵元件 其他调节基因其他调节基因(promoter)(operator)目录目录操纵子模型的普遍性操纵子模型的普遍性 多顺反子多顺反子(polycistron)：mRNA分子携带了几分子携带了几个多肽链的编码信息。个多肽链的编码信息。启动子启动子是是RNA聚合酶和各种调控蛋白作用的部聚合酶和各种调控蛋白作用的部位，是决定基因表达效率的关键元件。位，是决定基因表达效率的关键元件。目录目录1)启动序列启动序列是是RNA聚合酶识别、结合并启动转录聚合酶识别、结合并启动转录的一段的一段DNA序列。序列。图图18-
13、1 518-1 5种种E.coliE.coli启动序列的共有序列启动序列的共有序列目录目录 各种原核基因启动序列特定区域内，通常在各种原核基因启动序列特定区域内，通常在转录起始点上游转录起始点上游-10及及-35区域存在一些相似区域存在一些相似序列，称为序列，称为共有序列共有序列。E.coli及一些细菌启动序列的共有序列在及一些细菌启动序列的共有序列在-10区域是区域是TATAAT，在，在-35区域为区域为TTGACA 共有序列决定启动序列的转录活性大小。共有序列决定启动序列的转录活性大小。目录目录共有序列共有序列(consensus sequence)决定启动决定启动序列的转录活性大小。序列
14、的转录活性大小。决定转录的方向及模板链决定转录的方向及模板链决定转录的效率决定转录的效率启动序列（启动子）的作用：启动序列（启动子）的作用：目录目录2 2 操纵序列操纵序列 阻遏蛋白阻遏蛋白(repressor)的结合位点的结合位点当操纵序列结合有当操纵序列结合有阻遏蛋白阻遏蛋白时，会阻碍时，会阻碍RNARNA聚合酶与启动序列的结合，或使聚合酶与启动序列的结合，或使RNARNA聚合聚合酶不能沿酶不能沿DNADNA向前移动向前移动 ，阻碍转录，阻碍转录，启动序列启动序列编码序列编码序列操纵序列操纵序列pol阻遏蛋白阻遏蛋白目录目录3)3)其他调节序列其他调节序列激 活 蛋 白激 活 蛋 白(ac
15、tivator)可结合启动序列邻近的可结合启动序列邻近的DNA序列，序列，促进促进RNA聚合酶与启动序列的结合，增强聚合酶与启动序列的结合，增强RNA聚合酶活性。聚合酶活性。有些基因在没有激活蛋白存在时，有些基因在没有激活蛋白存在时，RNA聚合酶很少或完全不能结合启动序列。聚合酶很少或完全不能结合启动序列。目录目录基因表达有正调控和负调控基因表达有正调控和负调控调节原核生物基因表达的效应蛋白可分：调节原核生物基因表达的效应蛋白可分：阻遏蛋白阻遏蛋白-负调控因素负调控因素 激活蛋白激活蛋白-正调控因素正调控因素 调节蛋白调节蛋白目录目录调节基因（调节基因（regulatory gene）编码能够
16、与操纵）编码能够与操纵序列结合的调控蛋白，可以分为三类：序列结合的调控蛋白，可以分为三类：特异因子、特异因子、阻遏蛋白阻遏蛋白激活蛋白。激活蛋白。目录目录 决定决定RNARNA聚合酶对一个或一套启动序列的特聚合酶对一个或一套启动序列的特异识别和结合能力。如异识别和结合能力。如因子（功能就是确保因子（功能就是确保RNARNA聚合酶仅仅在共有序列才能以稳定的方式结聚合酶仅仅在共有序列才能以稳定的方式结合合DNADNA）。）。亚基识别亚基识别DNADNA分子上分子上RNARNA合成的起始信号。不合成的起始信号。不同的同的 因子可以竞争结合因子可以竞争结合RNARNA核心酶。环境变化可核心酶。环境变化
17、可诱导产生特定的诱导产生特定的 因子，从而开启特定的基因。因子，从而开启特定的基因。目录目录阻遏蛋白介导的负性调节机制在原核生物中普遍存在；阻遏蛋白介导的负性调节机制在原核生物中普遍存在；目录目录 提高提高RNARNA聚合酶与启动序列结合聚合酶与启动序列结合能力能力，增强，增强RNARNA聚合酶活性。聚合酶活性。是一种正调控（是一种正调控（positive regulation）。）。结合启动序列邻近的结合启动序列邻近的DNADNA序列序列如如:(CAP):(CAP)就是一种激活蛋白。就是一种激活蛋白。目录目录RNA聚合酶聚合酶 DNADNA元件元件与与调节蛋白调节蛋白对对转录激活转录激活的调
18、节，最终是由的调节，最终是由RNARNA聚合酶聚合酶的活性体的活性体现的。现的。目录目录影响影响RNARNA聚合酶活性的因素聚合酶活性的因素：1 1、原核启动序列、原核启动序列/真核启动子与真核启动子与RNARNA聚合酶活性聚合酶活性2 2、调节蛋白与、调节蛋白与RNARNA聚合酶活性聚合酶活性目录目录1 1、原核启动序列、原核启动序列/真核启动子与真核启动子与RNARNA聚合酶活性聚合酶活性 原核启动序列原核启动序列/真核启动子是由真核启动子是由转录起始点、转录起始点、RNARNA聚合酶结合位点及控制转录的调节组件聚合酶结合位点及控制转录的调节组件组成。组成。原核启动序列原核启动序列/真核启
19、动子会影响其与真核启动子会影响其与RNARNA聚合酶的亲和力聚合酶的亲和力,而而亲和力大小则直接影响转亲和力大小则直接影响转录起始频率录起始频率。管家基因管家基因目录目录目录目录目录目录Inhibitor genePS1S2S3启动子启动子结构基因结构基因1，2，3.O操纵基因操纵基因PromoterOperator geneStructure gene调控区调控区结构基因结构基因 操纵子操纵子表达表达阻阻遏蛋白遏蛋白结合结合RNA 聚合酶聚合酶 结合结合 阻遏蛋白阻遏蛋白表达表达功能蛋白功能蛋白?I阻遏物基因阻遏物基因目录目录二、乳糖操纵子是典型的诱导型调控二、乳糖操纵子是典型的诱导型调控（
20、一一）乳糖操纵子乳糖操纵子(lac operon)的结构的结构 调控区调控区CAP结合位点结合位点启动序列启动序列操纵序列操纵序列 结构基因结构基因Z：-半乳糖苷酶半乳糖苷酶Y：透酶透酶A：乙酰基转移酶：乙酰基转移酶ZYAOPDNA目录目录三种酶的比例是：三种酶的比例是：1：1/2：1/5目录目录mRNA阻遏蛋白阻遏蛋白IDNAZYAOPpol没有乳糖存在时没有乳糖存在时（二二）乳糖操纵子受阻遏蛋白和乳糖操纵子受阻遏蛋白和CAP的双重调节的双重调节阻遏基因阻遏基因1.1.阻遏蛋白的负性调节阻遏蛋白的负性调节乳糖操纵子被阻遏蛋白封闭乳糖操纵子被阻遏蛋白封闭目录目录mRNA阻遏蛋白阻遏蛋白有乳糖存
21、在时有乳糖存在时IDNAZYAOPpol启动转录启动转录mRNA乳糖乳糖半乳糖半乳糖-半乳糖苷酶半乳糖苷酶图图18-4 18-4 laclac 操纵子与阻遏蛋白的负性调节操纵子与阻遏蛋白的负性调节乳糖操纵子被诱导物开放乳糖操纵子被诱导物开放目录目录 2.CAP的正性调节的正性调节乳糖操纵子由乳糖操纵子由cAMP-CAP系统进行正调控系统进行正调控TTTACATATGTTN17N6Alac TTGACA TATAAT共有序列共有序列乳糖操纵子是弱启动子，被乳糖操纵子是弱启动子，被RNA-pol结合后，还需结合后，还需cAMP-CAP（分解代谢物基因活化蛋白）活化。（分解代谢物基因活化蛋白）活化。
22、目录目录+转录转录无葡萄糖，无葡萄糖，cAMP浓度高时浓度高时有葡萄糖，有葡萄糖，cAMP浓度低时浓度低时ZYAOPDNACAPCAPCAPCAPCAPCAP目录目录3 3、协调调节协调调节当阻遏蛋白封闭转录时，当阻遏蛋白封闭转录时，CAP对该系统不能对该系统不能发挥作用；发挥作用；如无如无CAP存在，即使没有阻遏蛋白与操纵序存在，即使没有阻遏蛋白与操纵序列结合，操纵子转录活性极低。列结合，操纵子转录活性极低。单纯乳糖存在时，细菌利用乳糖作碳源；单纯乳糖存在时，细菌利用乳糖作碳源；若有葡萄糖或葡萄糖若有葡萄糖或葡萄糖/乳糖共同存在时，细乳糖共同存在时，细菌首先利用葡萄糖。菌首先利用葡萄糖。葡萄
23、糖对葡萄糖对 lac 操纵子的阻遏作用称操纵子的阻遏作用称分解代分解代谢阻遏谢阻遏(catabolic repression)。目录目录n生理性诱导剂生理性诱导剂n实验常用诱导剂实验常用诱导剂l别位乳糖、别位乳糖、半乳糖半乳糖l异丙基硫代半乳糖异丙基硫代半乳糖（IPTGIPTG）lLac操纵子诱导剂操纵子诱导剂目录目录mRNA低半乳糖时低半乳糖时高半乳糖时高半乳糖时 葡萄糖低葡萄糖低 cAMP浓度高浓度高 葡萄糖高葡萄糖高cAMP浓度低浓度低RNA-polOOOO目录目录乳糖操纵子调控方式的比较乳糖操纵子调控方式的比较负调控负调控正调控正调控调节蛋白调节蛋白 阻遏蛋白阻遏蛋白 CAP变构物变构
24、物 别乳糖，乳糖别乳糖，乳糖 cAMP与变构物结合与变构物结合 无活性无活性 有活性有活性基因位点基因位点 O基因基因 CAP位点位点结合于基因位点结合于基因位点 基因关闭基因关闭 基因开放基因开放未未结合于基因位点结合于基因位点 基因开放基因开放 基因关闭基因关闭不不与变构物结合与变构物结合 有活性有活性 无活性无活性目录目录微生物代谢还有其它类型的调控方式微生物代谢还有其它类型的调控方式合成代谢操纵子由合成产物关闭合成代谢操纵子由合成产物关闭合成代谢操纵子在基础状态下持续开放，合成代谢操纵子在基础状态下持续开放，在产物达到满足需要量时才关闭。在产物达到满足需要量时才关闭。色氨酸操纵子色氨酸
25、操纵子通过转录衰减的方式阻遏基因表达通过转录衰减的方式阻遏基因表达目录目录色氨酸操纵子色氨酸操纵子(trp operoon)可阻遏系统可阻遏系统Trp operon结构示意图结构示意图RPOalEDCBADNAmRNA阻遏蛋白效应物（trp，辅阻遏物，co-repressor)R-调节基因，编码调节基因，编码阻遏蛋白阻遏蛋白P-启动子启动子O-操纵基因操纵基因al-表诚子前导序式表诚子前导序式ED-编码邻氨基苯甲酸合成酶编码邻氨基苯甲酸合成酶C-编码吲哚甘油磷酸合成酶编码吲哚甘油磷酸合成酶BA-编码编码Trp合成酶合成酶亚基（亚基（50KD）和）和亚基亚基（29KD）目录目录Trp Trp 高
26、时高时Trp 低时低时mRNA OPtrpR调节区调节区 结构基因结构基因 RNA聚合酶聚合酶 RNA聚合酶聚合酶 色氨酸操纵子的作用原理色氨酸操纵子的作用原理操纵子关闭操纵子关闭三、三、色氨酸操纵子色氨酸操纵子通过转录衰减的方式阻遏基通过转录衰减的方式阻遏基因表达因表达目录目录四、原核基因表达在转录终止阶段四、原核基因表达在转录终止阶段有不同的调控机制有不同的调控机制（一一）不依赖）不依赖RhoRho因子的转录终止因子的转录终止（二）依赖（二）依赖RhoRho因子的转录终止因子的转录终止 两段富含两段富含GC的反向重复序列，中间间隔的反向重复序列，中间间隔若干核苷酸；若干核苷酸；下游含一系列
27、下游含一系列T序列。序列。终止子结构特点：终止子结构特点：目录目录目录目录转录终止可能发生的转录终止可能发生的3种情况种情况终止部位意 义(1)操纵子结构基因之前 RNA pol到达operon之前，DNA转录就提前终止，这是以1个“否决”形式构成合成mRNA的第二次调节。(2)在1个operon结构基因之间 使距离更近DNA的启动子，较距离远的P转录更多的mRNA，这将产生个“极性”作用，随着与P距离增加，RNA合成减少。(3)在2个操纵子之间 如果RNA pol被允许继续转录从1个operon到另1个operon，那么第2个operon将接受转录起始的调节，起始将终止。据认为上述可能机制之
28、1种在各种细菌或噬菌体中至少起到某种作用。目录目录五、原核基因表达在翻译水平的多个环五、原核基因表达在翻译水平的多个环节受到精细调节节受到精细调节（一）转录与翻译的偶联调节提高了基因表（一）转录与翻译的偶联调节提高了基因表达调控的有效性达调控的有效性衰减是转录衰减是转录-翻译的偶联调控翻译的偶联调控色氨酸操纵子（色氨酸操纵子（trp operon）除了产物阻遏除了产物阻遏负调控外，还有负调控外，还有转录衰减（转录衰减（attenuation）调控方调控方式。式。目录目录目录目录衰减是转录衰减是转录-翻译的偶联调控翻译的偶联调控色氨酸操纵子（色氨酸操纵子（trp operon）除了产物阻）除了产
29、物阻遏负调控外，还有转录遏负调控外，还有转录衰减（衰减（attenuation）调控方式。调控方式。目录目录Trp Trp 高时高时 Trp 低时低时 mRNA OPtrpR调节区调节区 结构基因结构基因 RNA RNA聚合酶聚合酶 RNA RNA聚合酶聚合酶 转录衰减转录衰减色氨酸操纵子色氨酸操纵子 E D C B AL目录目录UUUUUUUU调节区调节区 结构基因结构基因 trpROP前导序列前导序列 衰减子区域衰减子区域 UUUU前导前导mRNA1234衰减子结构衰减子结构 终止密码子终止密码子 第第1010、1111密码子为密码子为trptrp密码子密码子 14aa14aa前导肽编码区
30、前导肽编码区:包含序列包含序列1 1 形成发夹结构能力强弱：形成发夹结构能力强弱：序列序列1/21/2序列序列2/32/3序列序列3/4 3/4 trp 密码子密码子 UUUU目录目录Trp操纵子的转录弱化效应操纵子的转录弱化效应a.高色氨酸时，高色氨酸时，3-4配对形配对形成终止密码子识别区，只有成终止密码子识别区，只有10%的的RNA pol继续参与继续参与Trp操纵子结构基因的转录；操纵子结构基因的转录；b.低色氨酸时，核糖体停在低色氨酸时，核糖体停在色氨酸密码子附近，使得色氨酸密码子附近，使得2-3配对，因此阻止了配对，因此阻止了3-4终止终止发夹的形成，转录继续进行，发夹的形成，转录
31、继续进行，直至结构基因转录完成；直至结构基因转录完成；c.如果无核糖体起始先导肽如果无核糖体起始先导肽的的AUG的翻译，的翻译，1-2形成发形成发夹，阻止了夹，阻止了2-3发夹的形成，发夹的形成，允许允许3-4形成发夹，酶不表形成发夹，酶不表达，无蛋白质合成。达，无蛋白质合成。目录目录UUUU342423UUUU核糖体核糖体 前导肽前导肽 前导前导mRNA 15 trp 密码子密码子 结构基因结构基因前导前导DNA RNA RNA聚合酶聚合酶 1.1.当色氨酸浓度低时当色氨酸浓度低时 Trp合成酶系相关合成酶系相关结构基因被转录结构基因被转录 序列序列3 3、4 4不能不能形成衰减子结构形成衰
32、减子结构 目录目录UUUU34UUUU 334核糖体核糖体 前导肽前导肽 前导前导mRNA2.2.当色氨酸浓度高时当色氨酸浓度高时 转录衰减机制转录衰减机制 125 trp 密码子密码子 衰减子结构衰减子结构就是终止子就是终止子可使转录可使转录前导前导DNA UUUU 3 RNA RNA聚合酶聚合酶 终止终止目录目录n指转录可正常起动，但在转录进入第一个结指转录可正常起动，但在转录进入第一个结构基因前即突然停止的过程。构基因前即突然停止的过程。n由于这一终止作用并不能使正在进行的结构由于这一终止作用并不能使正在进行的结构基因转录中途停止，而仅是部分中途停止转录基因转录中途停止，而仅是部分中途停
33、止转录，所以称为转录衰减。，所以称为转录衰减。转录衰减（转录衰减（attenuationattenuation）目录目录（二）蛋白质分子结合于启动序列或启动序列（二）蛋白质分子结合于启动序列或启动序列周围进行自我调节周围进行自我调节 调节蛋白结合调节蛋白结合mRNA靶位点，阻止核蛋白体识靶位点，阻止核蛋白体识别翻译起始区，从而阻断翻译。别翻译起始区，从而阻断翻译。调节蛋白一般作用于自身调节蛋白一般作用于自身mRNA，抑制自身的，抑制自身的合成，称合成，称自我控制自我控制(autogenous control)。目录目录（三）翻译阻遏利用蛋白质与自身（三）翻译阻遏利用蛋白质与自身mRNA的的结合
34、实现对翻译起始的调控结合实现对翻译起始的调控 编码区的起始点可与调节分子（蛋白质或编码区的起始点可与调节分子（蛋白质或RNA）直接或间接地结合来决定翻译起始直接或间接地结合来决定翻译起始 调节蛋白可以结合到起始密码子上，阻断与核调节蛋白可以结合到起始密码子上，阻断与核糖体的结合糖体的结合目录目录（四）反义（四）反义RNA结合结合mRNA翻译起始部位的翻译起始部位的互补序列对翻译进行调节互补序列对翻译进行调节 可调节基因表达的可调节基因表达的RNA称为调节称为调节RNA。细菌中含有与特定细菌中含有与特定mRNA翻译起始部位互补翻译起始部位互补的的RNA，通过与，通过与mRNA杂交阻断杂交阻断30
35、S小亚基对小亚基对起始密码子的识别及与起始密码子的识别及与SD序列的结合，抑制序列的结合，抑制翻译起始。这种调节称为翻译起始。这种调节称为反义控制反义控制(antisense control)。目录目录（五）（五）mRNA密码子的编码频率影响翻译速度密码子的编码频率影响翻译速度当基因中的密码子是常用密码子时，当基因中的密码子是常用密码子时，mRNA的的翻译速度快，反之，翻译速度快，反之，mRNA的翻译速度慢。的翻译速度慢。目录目录1.1.不是操纵子组成部分的是不是操纵子组成部分的是 ()A、结构基因、结构基因 B、启动子、启动子 C、阻遏物、阻遏物 D、Pribnow盒盒 E、操纵基因、操纵基
36、因目录目录2.2.cAMP与与CAP结合结合,CAP介导正性调节发生介导正性调节发生在下列的哪个阶段在下列的哪个阶段 ()A、有葡萄糖及、有葡萄糖及cAMP较高时较高时 B、有葡萄糖及、有葡萄糖及cAMP较低时较低时 C、没有葡萄糖及、没有葡萄糖及cAMP较高时较高时D、没有葡萄糖及、没有葡萄糖及cAMP较低时较低时 E、葡萄糖及、葡萄糖及cAMP浓度极高时浓度极高时目录目录3.3.乳糖操纵子上乳糖操纵子上Z、Y、A基因产物分别是基因产物分别是 ()A、脱氢酶、黄素酶、脱氢酶、黄素酶、CoQ B、-半乳糖苷酶、通透酶、乙酰转移酶半乳糖苷酶、通透酶、乙酰转移酶 C、乳糖还原酶、乳糖合成酶、别构酶
37、、乳糖还原酶、乳糖合成酶、别构酶D、葡萄糖、葡萄糖-6-磷酸酶、变位酶、醛缩酶磷酸酶、变位酶、醛缩酶 E、乳糖酶、乳糖磷酸化酶、激酶、乳糖酶、乳糖磷酸化酶、激酶目录目录4.4.关于管家基因的描述关于管家基因的描述,下列最确切的是下列最确切的是 ()A、在生物个体的所有细胞中表达、在生物个体的所有细胞中表达 B、在生物个体全生命过程的几乎所有细胞中持、在生物个体全生命过程的几乎所有细胞中持续表达续表达 C、在生物个体全生命过程的部分细胞中持续表、在生物个体全生命过程的部分细胞中持续表达达 D、在特定环境下的生物个体全生命过程的所有、在特定环境下的生物个体全生命过程的所有细胞中持续表达细胞中持续表
38、达 E、在特定环境下的生物个体全生命过程的部分、在特定环境下的生物个体全生命过程的部分细胞中持续表达细胞中持续表达目录目录5.CAP对乳糖操纵子表达的影响是（）对乳糖操纵子表达的影响是（）A.正性调控正性调控 B.负性调控负性调控 C.双重调控双重调控 D.无调控作用无调控作用 E.可有可无可有可无 目录目录6.下列属于反式作用因子的是（）下列属于反式作用因子的是（）A.启动子启动子 B.增强子增强子 C.沉默子沉默子 D.转录因子转录因子 E.RNA 聚合酶聚合酶目录目录n7原核生物基因表达调控的意义是原核生物基因表达调控的意义是 ()nA调节生长与分化调节生长与分化nB调节发育与分化调节发
39、育与分化nC调节代谢调节代谢,适应环境适应环境nD调节生长发育与分化调节生长发育与分化nE维持细胞特性和调节生长维持细胞特性和调节生长目录目录n8紫外线照射引起紫外线照射引起DNA损伤时损伤时,细菌细菌DNA修复酶基因表达出现反应性增强修复酶基因表达出现反应性增强,这种现象这种现象被称为被称为 ()nA诱导诱导nB阻遏阻遏nC正反馈正反馈nD负反馈负反馈nE基本的基因表达基本的基因表达目录目录9.乳糖操纵子的表达中乳糖操纵子的表达中,乳糖的作用是乳糖的作用是 ()nA作为辅阻遏物结合了阻遏物作为辅阻遏物结合了阻遏物nB作为阻遏物结合了操纵区作为阻遏物结合了操纵区nC使阻遏物变构而失去结合使阻遏
40、物变构而失去结合DNA的功能的功能nD该操纵子结构基因的产物该操纵子结构基因的产物nE引物引物目录目录n.简述乳糖操纵子的结构及其调节机制？简述乳糖操纵子的结构及其调节机制？乳糖操纵子（乳糖操纵子（Lac operon）的结构包括三个结构）的结构包括三个结构基因分别是基因分别是 Z 基因、基因、Y基因、基因、A基因、一个操纵序基因、一个操纵序列列O(Operon)、一个启动序列、一个启动序列P(Promoter)和分和分解（代谢）物基因激活蛋白解（代谢）物基因激活蛋白CAP结合位点结合位点ZYAOPDNACAP结合位点结合位点目录目录（1）乳糖操纵子的调节机制）乳糖操纵子的调节机制n阻遏蛋白的
41、负性的调节机制：阻遏蛋白的负性的调节机制：没有乳糖时：没有乳糖时：I序列表达的阻遏蛋白与序列表达的阻遏蛋白与O序序列结合，阻碍列结合，阻碍RNA聚合酶与聚合酶与P序列结合，抑序列结合，抑制转录启动。制转录启动。Z、Y、A基因不能转录，处基因不能转录，处于关闭状态。于关闭状态。阻遏蛋白的阻遏作用并非绝阻遏蛋白的阻遏作用并非绝对，偶有阻遏蛋白与对，偶有阻遏蛋白与O序列解聚，因此每个序列解聚，因此每个细胞中可能有寥寥分子细胞中可能有寥寥分子-半乳糖酶、透酶半乳糖酶、透酶生成。生成。目录目录n当有乳糖存在时，乳糖可经过当有乳糖存在时，乳糖可经过这数分子这数分子的的透酶催化进入细胞，在经过透酶催化进入细
42、胞，在经过-半乳糖苷酶半乳糖苷酶催化转变为半乳糖，半乳糖作为一种诱导催化转变为半乳糖，半乳糖作为一种诱导剂与阻遏蛋白结合，使之构象改变，导致剂与阻遏蛋白结合，使之构象改变，导致阻遏蛋白与阻遏蛋白与O序列解离，而发生转录。序列解离，而发生转录。目录目录nCAP的正性调节：的正性调节：当没有葡萄糖及当没有葡萄糖及cAMP浓度较高时，浓度较高时，cAMP与与CAP结合，以复合物的形式结合到结合，以复合物的形式结合到Lac 启动序列附近的启动序列附近的CAP位点，可刺激位点，可刺激RNA转录活性，使之提高转录活性，使之提高50倍；倍；当葡萄糖存在时，当葡萄糖存在时，cAMP浓度降低，浓度降低，cAMP与与CAP结合受阻，因此乳糖操纵子表结合受阻，因此乳糖操纵子表达下降。达下降。目录目录n协调表达：协调表达：当阻遏蛋白封闭转录时，当阻遏蛋白封闭转录时，CAP对该系统对该系统不能发挥作用；不能发挥作用；但是如果没有但是如果没有CAP存在，即使没有阻遏存在，即使没有阻遏蛋白与操纵序列结合，操纵子仍无转录活蛋白与操纵序列结合，操纵子仍无转录活性。野生型性。野生型lac启动序列作用很弱，所以启动序列作用很弱，所以CAP是必不可少的。可见，两种机制相辅是必不可少的。可见，两种机制相辅相成、互相协调、相互制约。相成、互相协调、相互制约。
