《原核基因表达调控》PPT课件.ppt

第六讲 原核基因表达调控 §总论总论§一、一、 乳糖操纵子的调控模式乳糖操纵子的调控模式§二、二、 色氨酸操纵子的调控模式色氨酸操纵子的调控模式§三、三、 其他操纵子的调控机制其他操纵子的调控机制§四、四、 原核生物中的转录后调控原核生物中的转录后调控总 论§原核生物和单细胞真核生物直接暴露在变幻莫测的原核生物和单细胞真核生物直接暴露在变幻莫测的环境中，食物供应毫无保障，只有能根据环境条件环境中，食物供应毫无保障，只有能根据环境条件的改变合成各种不同的蛋白质，使代谢过程适应环的改变合成各种不同的蛋白质，使代谢过程适应环境的变化，才能维持自身的生存和繁衍境的变化，才能维持自身的生存和繁衍§自然选择倾向于保留高效率的生命过程在一个每自然选择倾向于保留高效率的生命过程在一个每30min30min增殖一倍的增殖一倍的10109 9细菌群体中，若有一个细菌变细菌群体中，若有一个细菌变成了增殖一倍，大约经过成了增殖一倍，大约经过8080天的连续生长后，这个天的连续生长后，这个群体中的群体中的99.9%99.9%都将具有增殖一倍的生长速度都将具有增殖一倍的生长速度 一个大肠杆菌细胞中约有一个大肠杆菌细胞中约有40004000个基因。

估计正常情况个基因估计正常情况下，可带有下，可带有10107 7个蛋白质，平均每个基因产生个蛋白质，平均每个基因产生25002500多个蛋白多个蛋白质分子但大肠杆菌中一般带有质分子但大肠杆菌中一般带有15,000-30,00015,000-30,000个核糖体，个核糖体，有有5050余种核糖体结合蛋白，数量也很惊人此外，负责糖余种核糖体结合蛋白，数量也很惊人此外，负责糖酵解系统的蛋白质数量也很大而象半乳糖苷酶等诱导酶，酵解系统的蛋白质数量也很大而象半乳糖苷酶等诱导酶，其含量可少至每细胞仅其含量可少至每细胞仅1-51-5个分子 细胞中的蛋白细胞中的蛋白质可分为质可分为组成型（组成型（constitutive)适应型或诱导型适应型或诱导型(adaptive or reguliatory) 一个体系在需要时被打开，不需要时被关闭一个体系在需要时被打开，不需要时被关闭这种这种““开开- -关关””（（on-offon-off）活性是通过调节转录来）活性是通过调节转录来建立的，也就是说建立的，也就是说mRNAmRNA的合成是可以被调节的当的合成是可以被调节的当我们说一个系统处于我们说一个系统处于“off”“off”状态时，也有本底水状态时，也有本底水平的基因表达，常常是每世代每个细胞只合成平的基因表达，常常是每世代每个细胞只合成1 1或或2 2个个mRNAmRNA分子。

所谓分子所谓““关关””实际的意思是基因表达量实际的意思是基因表达量特别低，很难甚至无法检测特别低，很难甚至无法检测 科学家把这个从科学家把这个从DNADNA到蛋白质的过程称为到蛋白质的过程称为基因表达基因表达(gene expression)，，对这个过程的调节就称为对这个过程的调节就称为基因表达调控基因表达调控(gene regulation或gene control)§基因表达调控主要表现在以下几个方面：基因表达调控主要表现在以下几个方面：① ① 转录水平上的调控转录水平上的调控(transcriptional regulation)(transcriptional regulation)；；② mRNA② mRNA加工成熟水平上的调控加工成熟水平上的调控(differential (differential processing of RNA transcript)processing of RNA transcript)；；③ ③ 翻译水平上的调控翻译水平上的调控(differential translation of (differential translation of mRNA).mRNA).§原核生物中，营养状况原核生物中，营养状况(nutritionalstatus)(nutritionalstatus)和环境因素和环境因素(environmental factor)(environmental factor)对基因表达起着举足轻重的影响。

对基因表达起着举足轻重的影响在真核生物尤其是高等真核生物中，激素水平在真核生物尤其是高等真核生物中，激素水平(hormone (hormone level)level)和发育阶段和发育阶段(developmental stage)(developmental stage)是基因表达调是基因表达调控的最主要手段，营养和环境因素的影响力大为下降控的最主要手段，营养和环境因素的影响力大为下降 原核基因调控分类根据调控机制根据调控机制的不同分为的不同分为负转录调控负转录调控正转录调控正转录调控负控诱导负控诱导负控阻遏负控阻遏正控诱导正控诱导正控阻遏正控阻遏调节基因的产物是阻遏蛋白调节基因的产物是阻遏蛋白调节基因的产物是激活蛋白调节基因的产物是激活蛋白负控诱导 正控诱导负控阻遏 正控阻遏原核基因调控的主要特点1.1.可诱导调节可诱导调节是指一些基因在特殊的代谢物或化合物作用下，是指一些基因在特殊的代谢物或化合物作用下，由原来的关闭状态转变为工作状态。

由原来的关闭状态转变为工作状态如：乳糖操纵子如：乳糖操纵子2.2.可阻遏调节可阻遏调节这类基因在平时都是开启的，处在产生蛋白质或这类基因在平时都是开启的，处在产生蛋白质或酶的工作过程中，由于一些特殊代谢物或化合物酶的工作过程中，由于一些特殊代谢物或化合物的积累而将其关闭，阻遏了基因的表达的积累而将其关闭，阻遏了基因的表达如：色氨酸操纵子如：色氨酸操纵子弱化子对基因活性的影响在这种调节方式中，起信号作用的是有特殊负载的氨基酰－tRNA的浓度在操纵子被阻遏，RNA合成被终止时，起终止信号作用的那一段核苷酸被称为弱化子起调节作用的信号分子是细胞中某一种氨基酸或嘧啶的浓度，因此是转录调控中的微调整降解物对基因活性的调节       在葡萄糖存在的情况下，即使在细菌培养基中在葡萄糖存在的情况下，即使在细菌培养基中加入乳糖、半乳糖、阿拉伯糖或麦芽糖等诱导物，加入乳糖、半乳糖、阿拉伯糖或麦芽糖等诱导物，与其对应的操纵子也不会启动，不会产生出代谢与其对应的操纵子也不会启动，不会产生出代谢这些糖的酶来，这种现象称为这些糖的酶来，这种现象称为葡萄糖效应葡萄糖效应或或降解降解物抑制作用物抑制作用       葡萄糖的存在会抑制细菌腺苷酸环化酶的活性，葡萄糖的存在会抑制细菌腺苷酸环化酶的活性，减少减少cAMP的合成，与它结合的蛋白质的合成，与它结合的蛋白质——环腺苷环腺苷酸受体蛋白（酸受体蛋白（CRP）又称分解代谢物激活蛋白）又称分解代谢物激活蛋白（（CAP），因为找不到配体二而不能形成复合物。

因为找不到配体二而不能形成复合物细菌的应急反应细菌碰到紧急情况，比如氨基酸饥饿，为了紧缩开细菌碰到紧急情况，比如氨基酸饥饿，为了紧缩开支，渡过难关，细菌会产生一个应急反应，包括生支，渡过难关，细菌会产生一个应急反应，包括生产各种产各种RNARNA、糖、脂肪和蛋白质在内的几乎所有生、糖、脂肪和蛋白质在内的几乎所有生化反应过程均被停止化反应过程均被停止实施这一应急反应的信号是鸟苷四磷酸实施这一应急反应的信号是鸟苷四磷酸（（ppGpp）和鸟苷五磷酸（）和鸟苷五磷酸（pppGpp）空载的空载的tRNA → tRNA → 焦磷酸转移酶焦磷酸转移酶 → ppGpp →→ ppGpp →关闭许多基因关闭许多基因一、 乳糖操纵子的调控模式 乳糖操纵子乳糖操纵子结构基因结构基因启动子（启动子（P））操纵区（操纵区（O））阻遏基因（阻遏基因（I））ZYA19611961年，由法国巴斯德研究所著名科学家年，由法国巴斯德研究所著名科学家JacobJacob和和MonodMonod首先提出，并在首先提出，并在1010年内经过许多科学家的补充年内经过许多科学家的补充和修正得以逐步完善和修正得以逐步完善Lac操纵子转录时，转录时，RNA聚合酶首先与启动区聚合酶首先与启动区(promoter,P)结合，通过操纵区结合，通过操纵区(operator,O)向右转录。

转录从向右转录转录从O区的中间开始，按区的中间开始，按Z→Y→A方向进行，方向进行，每次转录出来的一条每次转录出来的一条mRNA上都带有这上都带有这3个基因转录的调控是启动区个基因转录的调控是启动区和操纵区进行的和操纵区进行的                  lacI              lacZ            lacY             lacA×104 ×105 ×104 ×104 蛋白质蛋白质        二聚体二聚体         四聚体四聚体          膜蛋白膜蛋白           二聚体二聚体 ×105            ×105              ×104          ×104 功能功能        阻遏子阻遏子      ß-半乳糖苷酶半乳糖苷酶      透过酶透过酶     乙酰基转移酶乙酰基转移酶LacLac操纵子的组成操纵子的组成 Z Z编码编码β-β-半乳糖苷酶；半乳糖苷酶； β- β-半乳糖苷酶是一种半乳糖苷酶是一种β-β-半乳糖苷键的专一性酶，除能将乳糖水解成葡萄半乳糖苷键的专一性酶，除能将乳糖水解成葡萄糖和半乳糖外，还能水解其他糖和半乳糖外，还能水解其他β-β-半乳糖苷（如苯半乳糖苷（如苯基半乳糖苷）。

基半乳糖苷） Y Y编码编码β-β-半乳糖苷透过酶；半乳糖苷透过酶； β- β-半乳糖苷透过酶半乳糖苷透过酶的作用是使外界的的作用是使外界的β-β-半乳糖苷（如乳糖）能透过半乳糖苷（如乳糖）能透过大肠杆菌细胞壁和原生质膜进入细胞内大肠杆菌细胞壁和原生质膜进入细胞内 A A编码编码β-β-半乳糖苷乙酰基转移酶半乳糖苷乙酰基转移酶β-β-半乳糖苷乙半乳糖苷乙酰基转移酶的作用是把乙酰辅酶酰基转移酶的作用是把乙酰辅酶A A上的乙酰基转到上的乙酰基转到β-β-半乳糖苷上，形成乙酰半乳糖半乳糖苷上，形成乙酰半乳糖   1 1．． 酶的诱导酶的诱导—lac—lac体系受调控的证据体系受调控的证据 在不含乳糖及在不含乳糖及β-β-半乳糖苷的培养基中，半乳糖苷的培养基中，laclac+ +基基因型大肠杆菌细胞内因型大肠杆菌细胞内β-β-半乳糖苷酶和透过酶的浓度半乳糖苷酶和透过酶的浓度很低，每个细胞大约只有很低，每个细胞大约只有1-21-2个酶分子如果在培养个酶分子如果在培养基中加入乳糖，酶的浓度很快达到细胞总蛋白量的基中加入乳糖，酶的浓度很快达到细胞总蛋白量的6%6%或或7%7%，每个细胞中可有超过，每个细胞中可有超过10105 5个酶分子个酶分子。

加入乳糖加入乳糖                    去掉乳糖去掉乳糖5                           10                时间时间/min1.00.5Lac mRNA-半乳糖苷酶半乳糖苷酶透过酶透过酶lac mRNA或或β-半乳糖苷酶半乳糖苷酶和透过酶和透过酶 的变化的变化/相对单位相对单位图图6-7 6-7 laclac体系的体系的““开开 - - 关关””特性特性β         科学家把大肠杆菌细胞放在加有放射性科学家把大肠杆菌细胞放在加有放射性3535S S标标记的氨基酸但没有任何半乳糖诱导物的培养基中记的氨基酸但没有任何半乳糖诱导物的培养基中繁殖几代，然后再将这些带有放射活性的细菌转繁殖几代，然后再将这些带有放射活性的细菌转移到不含移到不含3535S S、无放射性的培养基中，随着培养基、无放射性的培养基中，随着培养基中诱导物的加入，中诱导物的加入，β-β-半乳糖苷酶便开始合成分半乳糖苷酶便开始合成分离离β-β-半乳糖苷酶，发现这种酶无半乳糖苷酶，发现这种酶无3535S S标记说明标记说明酶的合成不是由前体转化而来的，而是加入诱导酶的合成不是由前体转化而来的，而是加入诱导物后新合成的。

物后新合成的诱导物的作用是诱导新酶的合成诱导物的作用是诱导新酶的合成   已经分离在有诱导物或没有诱导物的情况下都能已经分离在有诱导物或没有诱导物的情况下都能产生产生lac mRNAlac mRNA的突变体，这种失去调节能力的突的突变体，这种失去调节能力的突变体称为变体称为永久型突变体永久型突变体，分为两类：，分为两类：I I型和型和O O型        I型：野生型为型：野生型为I+，突变型为，突变型为I-    O型：野生型为型：野生型为O+，突变型为，突变型为Oc  §I I+ +→I→I- -或或O O+ +→O→Oc c后，后，Z Z、、Y Y、、A A结构基因均表现结构基因均表现为永久表达，所以为永久表达，所以I I基因被称为基因被称为调节基因调节基因(regulatory gene)(regulatory gene)研究发现，研究发现，I I基因是基因是一个产生阻遏物的调节基因，其产物使体一个产生阻遏物的调节基因，其产物使体系关闭I I- -突变体由于不能产生阻遏物，使突变体由于不能产生阻遏物，使细胞成为细胞成为laclac永久表达型永久表达型I I- -/I/I+ +局部二倍体局部二倍体由于带有一个正常阻遏物，使细胞中的由于带有一个正常阻遏物，使细胞中的laclac仍然被抑制。

仍然被抑制          遗传学图谱分析指出，遗传学图谱分析指出，O Oc c突变位于突变位于I I与与Z Z之间，所以，之间，所以，laclac体系的体系的4 4个基因的序列为个基因的序列为IOZYIOZY通过这些观察，通过这些观察，JacobJacob和和MonodMonod推断推断O Oc c突变代表突变代表DNADNA链上的一个位点或一个非编码链上的一个位点或一个非编码区域，而不是一个基因，因为可编码的基区域，而不是一个基因，因为可编码的基因具有互补性，而因具有互补性，而O Oc c没有这一特性没有这一特性O O决定决定相邻相邻Z Z基因的产物是诱导型合成还是永久型基因的产物是诱导型合成还是永久型合成，合成，O O区域称为区域称为操纵基因操纵基因2. 2. 操纵子模型操纵子模型  JacobJacob和和MonodMonod认为认为诱导酶（他们当时称诱导酶（他们当时称为适应酶）现象是个为适应酶）现象是个基因调控问题，可以基因调控问题，可以用实验方法进行研究，用实验方法进行研究，因此选为突破口，终因此选为突破口，终于通过大量实验及分于通过大量实验及分析，建立了该操纵子析，建立了该操纵子的控制模型。

的控制模型① Z① Z、、Y Y、、A A基因的产物由同一条多顺反子的基因的产物由同一条多顺反子的mRNAmRNA分分子所编码子所编码② ② 这个这个mRNAmRNA分子的启动子紧接着分子的启动子紧接着O O区，而位于区，而位于I I与与O O之间的启动子区（之间的启动子区（P P），不能单独起动合成），不能单独起动合成β-β-半半乳糖苷酶和透过酶的生理过程乳糖苷酶和透过酶的生理过程③ ③ 操纵基因是操纵基因是DNADNA上的一小段序列（仅为上的一小段序列（仅为26bp26bp），），是阻遏物的结合位点是阻遏物的结合位点④④当阻遏物与操纵基因结合时，当阻遏物与操纵基因结合时，lac mRNAlac mRNA的转录起的转录起始受到抑制始受到抑制⑤⑤诱导物通过与阻遏物结合，改变它的三维构象，诱导物通过与阻遏物结合，改变它的三维构象，使之不能与操纵基因结合，从而激发使之不能与操纵基因结合，从而激发lac mRNAlac mRNA的的合成当有诱导物存在时，操纵基因区没有被阻合成当有诱导物存在时，操纵基因区没有被阻遏物占据，所以启动子能够顺利起始遏物占据，所以启动子能够顺利起始mRNAmRNA的合成。

的合成（（1 1）） Lac Lac操纵子的本底水平表达操纵子的本底水平表达 因为诱导物需要穿过细胞膜才能与阻遏物因为诱导物需要穿过细胞膜才能与阻遏物结合，而运转诱导物需要透过酶结合，而运转诱导物需要透过酶第一个诱第一个诱导物是如何到达细胞内的？导物是如何到达细胞内的？ 其次，人们发现乳糖并不与阻遏物结合，真正其次，人们发现乳糖并不与阻遏物结合，真正的诱导物是乳糖的异构体的诱导物是乳糖的异构体————异构乳糖（葡糖－异构乳糖（葡糖－1,61,6－半乳糖），而后者是在－半乳糖），而后者是在β-β-半乳糖苷酶的催半乳糖苷酶的催化下由乳糖生成的，因此乳糖诱导化下由乳糖生成的，因此乳糖诱导β-β-半乳糖苷酶半乳糖苷酶需要有需要有β-β-半乳糖苷酶的预先存在半乳糖苷酶的预先存在解释：解释：在非诱导状态下有少量（在非诱导状态下有少量（1-51-5个个mRNAmRNA分子）分子）lac mRNAlac mRNA合成，这种合成被称为本底水平永久型合成，这种合成被称为本底水平永久型合成 （（2 2）大肠杆菌对乳糖的反应）大肠杆菌对乳糖的反应①①当大肠杆菌生长在以当大肠杆菌生长在以甘油为碳源的培养基上。

甘油为碳源的培养基上②②当加入乳糖当加入乳糖③③当乳糖被消耗完毕当乳糖被消耗完毕（（3 3）阻遏物）阻遏物lac I基因产物及功能基因产物及功能       操纵子阻遏物操纵子阻遏物mRNA是在弱启动子控制下是在弱启动子控制下永久型合成的，该阻遏蛋白有四个相同的亚基，永久型合成的，该阻遏蛋白有四个相同的亚基，每个亚基均含有每个亚基均含有347个氨基酸残基，并能与个氨基酸残基，并能与1分分子子IPTG结合 （（4 4）葡萄糖对）葡萄糖对laclac操纵子的影响操纵子的影响——代谢物阻遏效应代谢物阻遏效应 有葡萄糖存在的情况下，即使在细菌培养基中加有葡萄糖存在的情况下，即使在细菌培养基中加入乳糖、半乳糖或阿拉伯糖等诱导物，与其相对应的入乳糖、半乳糖或阿拉伯糖等诱导物，与其相对应的操纵子也不会启动，不会产生出代谢这些糖的酶来，操纵子也不会启动，不会产生出代谢这些糖的酶来，这种现象称为这种现象称为葡萄糖效应葡萄糖效应或称或称降解物抑制作用降解物抑制作用    研究表明，葡萄糖对研究表明，葡萄糖对laclac操纵子表达的抑制作操纵子表达的抑制作用是间接的，因为存在一种大肠杆菌突变株，它正常用是间接的，因为存在一种大肠杆菌突变株，它正常的糖酵解过程受阻，葡萄糖的糖酵解过程受阻，葡萄糖-6--6-磷酸不能转化为下一磷酸不能转化为下一步代谢中间物，该菌株能在有葡萄糖存在的情况下被步代谢中间物，该菌株能在有葡萄糖存在的情况下被诱导合成诱导合成lac mRNAlac mRNA。

（（5 5）） cAMP cAMP与代谢物激活蛋白与代谢物激活蛋白           当葡萄糖和乳糖同时存在当葡萄糖和乳糖同时存在于培养基中时，于培养基中时，laclac启动子表启动子表达受阻，没有达受阻，没有β-β-半乳糖苷酶半乳糖苷酶活性；活性； 当葡萄糖消耗完以后（图当葡萄糖消耗完以后（图中箭头处），细胞内中箭头处），细胞内cAMPcAMP浓度浓度增加，增加，β-β-半乳糖苷酶活性被半乳糖苷酶活性被诱导，一度停止生长的细胞又诱导，一度停止生长的细胞又恢复分裂恢复分裂 如果将细菌放在缺乏碳源如果将细菌放在缺乏碳源的培养基中，细胞内的培养基中，细胞内cAMPcAMP浓度浓度就很高；若在含葡萄糖的培养就很高；若在含葡萄糖的培养基中培养，细菌中的基中培养，细菌中的cAMPcAMP浓度浓度就会很低；如果将细菌置于甘就会很低；如果将细菌置于甘油或乳糖等不进行糖酵解的碳油或乳糖等不进行糖酵解的碳源培养基中，细菌中源培养基中，细菌中cAMPcAMP的浓的浓度也会很高度也会很高0 50 100 1300.30.80.70.50.60.4150020005001000细胞总数β－半乳糖苷酶活性时间时间/min   研究证实，葡萄糖所引起的代谢物抑研究证实，葡萄糖所引起的代谢物抑制现象的实质是该代谢物降低了细胞中制现象的实质是该代谢物降低了细胞中cAMPcAMP的含量。

事实上，的含量事实上，cAMP-CAPcAMP-CAP复合物是复合物是laclac体系的体系的positive regulatorpositive regulator，它们不能，它们不能代替代替lacIlacI和和lacOlacO的功能的功能(negative (negative regulator)regulator) cAMP-CAP cAMP-CAP能与能与DNADNA相结合，造成双螺旋相结合，造成双螺旋弯曲，易于形成三元转录起始复合物弯曲，易于形成三元转录起始复合物6. lac6. lac操纵子操纵子DNADNA的调控区域的调控区域 — P — P、、O O区区 lac Plac P（启动子区）从（启动子区）从I I基因结束到基因结束到mRNAmRNA转录起始转录起始位点止，共长位点止，共长82bp82bp（（-82-82～～+1+1） O O区就是阻遏物结合区，位于区就是阻遏物结合区，位于P P区后半部分和转区后半部分和转录起始区（录起始区（-7-7～～+28+28），该区序列有对称性，其），该区序列有对称性，其对称中心点在对称中心点在+11+11位。

位 P P区的区的cAMP-CAPcAMP-CAP结合区（结合区（-67-67～～-52-52）也有对称性，）也有对称性，其对称位点在其对称位点在-60-60～～-59-59之间 7. 7. laclac操纵子中的其他问题操纵子中的其他问题在一个完全被诱导的细胞中，在一个完全被诱导的细胞中，β-β-半乳糖苷酶、透过酶半乳糖苷酶、透过酶及乙酰基转移酶的拷贝数比例为，这个比例在一定程及乙酰基转移酶的拷贝数比例为，这个比例在一定程度上反映了以度上反映了以β-β-半乳糖苷作为唯一碳源时细胞的需半乳糖苷作为唯一碳源时细胞的需要不同的酶在数量上的差异是由于在翻译水平上受要不同的酶在数量上的差异是由于在翻译水平上受到调节所致到调节所致 ①lac mRNA ①lac mRNA可能与翻译过程中的核糖体相脱离，从而可能与翻译过程中的核糖体相脱离，从而终止蛋白质链的翻译这种现象发生的频率取决于每终止蛋白质链的翻译这种现象发生的频率取决于每一个后续的一个后续的AUGAUG密码子再度起始翻译的概率密码子再度起始翻译的概率 ② ②在在lac mRNAlac mRNA分子内部，分子内部，A A基因比基因比Z Z基因更易受内切酶基因更易受内切酶作用发生降解，因此，在任何时候作用发生降解，因此，在任何时候Z Z基因的完整拷贝基因的完整拷贝数要比数要比A A基因多。

基因多二、二、 色氨酸操纵子的调控模式色氨酸操纵子的调控模式§色氨酸操纵子色氨酸操纵子(tryptophane operon)(tryptophane operon)负责色氨酸的生负责色氨酸的生物合成，当培养基中有足够的色氨酸时，这个操纵子物合成，当培养基中有足够的色氨酸时，这个操纵子自动关闭，缺乏色氨酸时操纵子被打开，自动关闭，缺乏色氨酸时操纵子被打开，trptrp基因表达，基因表达，色氨酸或与其代谢有关的某种物质在阻遏过程（而不色氨酸或与其代谢有关的某种物质在阻遏过程（而不是诱导过程）中起作用由于是诱导过程）中起作用由于trptrp体系参与生物合成而体系参与生物合成而不是降解，它不受葡萄糖或不是降解，它不受葡萄糖或cAMP-CRPcAMP-CRP的调控§色氨酸的合成分色氨酸的合成分5 5步完成有步完成有7 7个基因参与整个过程个基因参与整个过程trpEtrpE、、trpGtrpG编码邻氨基苯甲酸合酶，编码邻氨基苯甲酸合酶，trpFtrpF编码邻氨基编码邻氨基苯甲酸异构酶，苯甲酸异构酶，trpCtrpC编码吲哚甘油磷酸合酶，编码吲哚甘油磷酸合酶，trpDtrpD编编码邻氨基苯甲酸核糖转移酶，码邻氨基苯甲酸核糖转移酶，trpBtrpB、、trpAtrpA编码色氨酸编码色氨酸合成酶的合成酶的αα亚基和亚基和ββ亚基。

亚基§trpEtrpE基因是第一个被翻译的基因，和基因是第一个被翻译的基因，和trpEtrpE紧邻的是紧邻的是启动子区和操纵区另外，前导区和弱化子区分别启动子区和操纵区另外，前导区和弱化子区分别被定名被定名trpLtrpL和和trpatrpa（不是（不是trpAtrpA）trptrp操纵子中产生操纵子中产生阻遏物的基因是阻遏物的基因是trpRtrpR，该基因距，该基因距trptrp基因簇很远，后基因簇很远，后者在大肠杆菌染色体图上者在大肠杆菌染色体图上25min25min处，而前者则位于处，而前者则位于90min90min处§  L  L区编码了前导肽，当有高浓度区编码了前导肽，当有高浓度TrpTrp存在时，由于存在时，由于弱化子弱化子a a的作用，转录迅速减弱停止，生成的作用，转录迅速减弱停止，生成140140核苷核苷酸的前导酸的前导RNARNA；当；当TrpTrp浓度较低时，弱化子不起作用，浓度较低时，弱化子不起作用，转录得以正常进行，生成长约转录得以正常进行，生成长约7kb7kb的的mRNAmRNA，操纵子中，操纵子中第一个结构基因的起始密码子第一个结构基因的起始密码子AUGAUG在在+162+162处。

处 1 1．．trptrp操纵子的阻遏系统操纵子的阻遏系统   trpR   trpR基因突变常引起基因突变常引起trp mRNAtrp mRNA的永久型合成，的永久型合成，该基因产物因此被称为辅阻遏蛋白该基因产物因此被称为辅阻遏蛋白(aporepressor)(aporepressor)除非培养基中有色氨酸，否则这个辅阻遏蛋白不会除非培养基中有色氨酸，否则这个辅阻遏蛋白不会与操纵区结合辅阻遏蛋白与色氨酸相结合形成有与操纵区结合辅阻遏蛋白与色氨酸相结合形成有活性的阻遏物，与操纵区结合并使之关闭转录活性的阻遏物，与操纵区结合并使之关闭转录trp trp mRNAmRNA 阻遏阻遏- -操纵机制对色氨酸来说是一个一级开关，操纵机制对色氨酸来说是一个一级开关，主管转录是否启动，相当于粗调开关主管转录是否启动，相当于粗调开关trptrp操纵子中操纵子中对应于色氨酸生物合成的还有另一个系统进行细调对应于色氨酸生物合成的还有另一个系统进行细调控，指示已经启动的转录是否继续下去这个细微控，指示已经启动的转录是否继续下去这个细微调控是通过转录达到第一个结构基因之前的过早终调控是通过转录达到第一个结构基因之前的过早终止来实现的，由色氨酸的浓度来调节这种过早终止止来实现的，由色氨酸的浓度来调节这种过早终止的频率。

的频率2 2．弱化子与前导肽．弱化子与前导肽 在在trp mRNA 5'trp mRNA 5'端端trpEtrpE基因的起始密码前有一个基因的起始密码前有一个长长162bp162bp的的mRNAmRNA片段被称为前导区，研究发现，当片段被称为前导区，研究发现，当mRNAmRNA合成起始以后，除非培养基中完全没有色氨酸，合成起始以后，除非培养基中完全没有色氨酸，转录总是在这个区域终止，产生一个仅有转录总是在这个区域终止，产生一个仅有140140个核苷个核苷酸的酸的RNARNA分子，终止分子，终止trptrp基因转录因为转录终止发基因转录因为转录终止发生在这一区域，并且这种终止是被调节的，这个区生在这一区域，并且这种终止是被调节的，这个区域就被称为弱化子域就被称为弱化子 分析前导肽序列，发现它包括起始密码子分析前导肽序列，发现它包括起始密码子AUGAUG和和终止密码子终止密码子UGAUGA，编码了一个，编码了一个1414个氨基酸的多肽该个氨基酸的多肽该多肽有一个特征，其第多肽有一个特征，其第1010位和位和1111位有相邻的两个色位有相邻的两个色氨酸密码子。

正是这两个相连的色氨酸密码子（组氨酸密码子正是这两个相连的色氨酸密码子（组氨酸、苯丙氨酸操纵子中都有这种现象）调控了蛋氨酸、苯丙氨酸操纵子中都有这种现象）调控了蛋白质的合成白质的合成 当培养基中色氨酸的浓度很低时，负载有色氨当培养基中色氨酸的浓度很低时，负载有色氨酸的酸的tRNATrptRNATrp也就少，这样翻译通过两个相邻色氨酸也就少，这样翻译通过两个相邻色氨酸密码子的速度就会很慢，当密码子的速度就会很慢，当4 4区被转录完成时，核糖区被转录完成时，核糖体才进行到体才进行到1 1区（或停留在两个相邻的区（或停留在两个相邻的trptrp密码子处）密码子处），这时的前导区结构是，这时的前导区结构是2-32-3配对，不形成配对，不形成3-43-4配对的配对的终止结构，所以转录可继续进行，直到将终止结构，所以转录可继续进行，直到将trptrp操纵子操纵子中的结构基因全部转录中的结构基因全部转录 当培养基中色氨酸浓度较高时，核糖体可顺利当培养基中色氨酸浓度较高时，核糖体可顺利通过两个相邻的色氨酸密码子，在通过两个相邻的色氨酸密码子，在4 4区被转录之前就区被转录之前就到达到达2 2区，使区，使2-32-3区不能配对，区不能配对，3-43-4区自由配对形成基区自由配对形成基一环终止子结构，转录被终止，一环终止子结构，转录被终止，trptrp操纵子被关闭。

操纵子被关闭三、三、 其他操纵子的调控机制其他操纵子的调控机制 1. 1.半乳糖操纵子半乳糖操纵子 大肠杆菌半乳糖操纵子大肠杆菌半乳糖操纵子( (galactose operon) )包括包括3 3个结构基因：个结构基因：    异构酶异构酶( (UDP-galactose-4epimerase,galE) )，，  半乳糖半乳糖- -磷酸尿嘧啶核苷转移酶磷酸尿嘧啶核苷转移酶( (galactose transferase, galT) )，，  半乳糖激酶半乳糖激酶( (galactose kinase, galk) )这这3 3个酶的作用是使半乳糖变成葡萄糖个酶的作用是使半乳糖变成葡萄糖-1--1-磷酸galR与与galE、、T、、K及操纵区及操纵区O等离得很远，而等离得很远，而galR产物对产物对galO的作用与的作用与lacI-lacO的作用相同的作用相同                                                                                           galgal操纵子的特点：操纵子的特点：① ① 它有两个启动子，其它有两个启动子，其mRNAmRNA可从两个不同的起可从两个不同的起始点开始转录；始点开始转录；② ② 它有两个它有两个O O区，一个在区，一个在P P区上游区上游-67--53-67--53，另一，另一个在结构基因个在结构基因galEgalE内部。

内部          因为半乳糖的利用效率比葡萄糖低，人因为半乳糖的利用效率比葡萄糖低，人们猜想葡萄糖存在时半乳糖操纵子不被诱导，们猜想葡萄糖存在时半乳糖操纵子不被诱导，但实际上有葡萄糖存在时，但实际上有葡萄糖存在时，galgal操纵子仍可被操纵子仍可被诱导 现已分离到一些突变株，其中一类突变现已分离到一些突变株，其中一类突变株能在不含葡萄糖的培养基中高水平合成半株能在不含葡萄糖的培养基中高水平合成半乳糖代谢酶类（乳糖代谢酶类（galgal结构基因高效表达）；而结构基因高效表达）；而另一类突变株中另一类突变株中galgal基因的表达完全依赖于葡基因的表达完全依赖于葡萄糖，培养基中如无葡萄糖存在，这些细菌萄糖，培养基中如无葡萄糖存在，这些细菌的的galgal基因不表达，不合成半乳糖代谢酶类基因不表达，不合成半乳糖代谢酶类 §分析分析galgal操纵子操纵子P-OP-O区的区的DNADNA序列发现，该操纵序列发现，该操纵子确实存在两个相距仅子确实存在两个相距仅5bp5bp的启动子，可以的启动子，可以分别起始分别起始mRNAmRNA的合成每个启动子拥有各自的合成。

每个启动子拥有各自的的RNARNA聚合酶结合位点聚合酶结合位点S1S1和和S2S2§    从从S1S1起始的转录只有在培养基中无葡萄糖起始的转录只有在培养基中无葡萄糖时，才能顺利进行，时，才能顺利进行，RNARNA聚合酶与聚合酶与S1S1的结合的结合需要半乳糖、需要半乳糖、CRPCRP和较高浓度的和较高浓度的cAMPcAMP从S2S2起始的转录则完全依赖于葡萄糖，高水平的起始的转录则完全依赖于葡萄糖，高水平的cAMP-CRPcAMP-CRP能抑制由这个启动子起始的转录能抑制由这个启动子起始的转录当有当有cAMP-CRPcAMP-CRP时，转录从时，转录从S1S1开始，当无开始，当无cAMP-CRPcAMP-CRP时，转录从时，转录从S2S2开始§为什么为什么galgal操纵子需要两个转录起始位点？操纵子需要两个转录起始位点？半乳糖不仅可以作为唯一碳源供细胞生长，而且与之半乳糖不仅可以作为唯一碳源供细胞生长，而且与之相关的物质相关的物质----尿苷二磷酸半乳糖（尿苷二磷酸半乳糖（UDPgalUDPgal）是大肠杆）是大肠杆菌细胞壁合成的前体在没有外源半乳糖的情况下，菌细胞壁合成的前体。

在没有外源半乳糖的情况下，UDP-galUDP-gal是通过是通过半乳糖差向异构酶半乳糖差向异构酶的作用由的作用由UDP-UDP-葡萄葡萄糖合成的，该酶是糖合成的，该酶是galEgalE基因的产物生长过程中的所基因的产物生长过程中的所有时间里细胞必须能够合成差向异构酶现在设想只有时间里细胞必须能够合成差向异构酶现在设想只有有S1S1一个启动子，那么由于这个启动子的活性依赖于一个启动子，那么由于这个启动子的活性依赖于cAMP-CRPcAMP-CRP，当培养基中有葡萄糖存在时就不能合成异，当培养基中有葡萄糖存在时就不能合成异构酶假如唯一的启动子是构酶假如唯一的启动子是S2S2，那么，即使在葡萄糖，那么，即使在葡萄糖存在的情况下，半乳糖也将使操纵子处于充分诱导状存在的情况下，半乳糖也将使操纵子处于充分诱导状态，这无疑是一种浪费无论从必要性或经济性考虑，态，这无疑是一种浪费无论从必要性或经济性考虑，都需要一个不依赖于都需要一个不依赖于cAMP-CAPcAMP-CAP的启动子（的启动子（S1S1）对高水）对高水平合成进行调节平合成进行调节2 2．． 阿拉伯糖操纵子阿拉伯糖操纵子 阿拉伯糖阿拉伯糖(arabinose)(arabinose)是另一个可以为代谢提供是另一个可以为代谢提供碳源的五碳糖。

在大肠杆菌中阿拉伯糖的降解需要碳源的五碳糖在大肠杆菌中阿拉伯糖的降解需要3 3个基因：个基因：araBaraB、、araAaraA和和araDaraD，分别编码，分别编码3 3个酶：个酶： araB araB基因编码基因编码核酮糖激酶核酮糖激酶，， araA araA编码编码L-L-阿拉伯糖异构酶阿拉伯糖异构酶，， araD araD编码编码L-L-核酮糖核酮糖-5--5-磷酸磷酸-4--4-差向异构酶差向异构酶 与与araBADaraBAD相邻的是一个复合的启动子区域和一相邻的是一个复合的启动子区域和一个调节基因个调节基因araCaraC，这个，这个AraCAraC蛋白同时显示正、负调蛋白同时显示正、负调节因子的功能节因子的功能AraBADAraBAD和和araCaraC基因的转录是分别在基因的转录是分别在两条链上以相反的方向进行的在标准的遗传学图两条链上以相反的方向进行的在标准的遗传学图谱上，谱上，araBADaraBAD基因簇从启动子基因簇从启动子PBADPBAD开始向左进行转开始向左进行转录，而录，而araCaraC基因则是从基因则是从PcPc向右转录。

向右转录 AraC AraC蛋白作为蛋白作为P PBADBAD活性正、负调节因子的双重功活性正、负调节因子的双重功能是通过该蛋白的两种异构体来实现的能是通过该蛋白的两种异构体来实现的PrPr是起阻是起阻遏作用的形式，可以与现在尚未鉴定的类操纵区位遏作用的形式，可以与现在尚未鉴定的类操纵区位点相结合，而点相结合，而PiPi是起诱导作用的形式，它通过与是起诱导作用的形式，它通过与P PBADBAD启动子结合进行调节在没有阿拉伯糖时，启动子结合进行调节在没有阿拉伯糖时，PrPr形式形式占优势；一旦有阿拉伯糖存在，它就能够与占优势；一旦有阿拉伯糖存在，它就能够与AraCAraC蛋蛋白结合，使平衡趋向于白结合，使平衡趋向于PiPi形式这样，阿拉伯糖的形式这样，阿拉伯糖的诱导作用就可以解释为阿拉伯糖与诱导作用就可以解释为阿拉伯糖与PrPr的结合，使的结合，使PrPr离开它的结合位点，然后，产生大量的离开它的结合位点，然后，产生大量的PiPi，并与启，并与启动子结合动子结合  因为培养基中含有葡萄糖，所以因为培养基中含有葡萄糖，所以cAMP-CAPcAMP-CAP没有没有与操纵区位点相结合，与操纵区位点相结合，AraCAraC蛋白处于蛋白处于PrPr形式并与形式并与A A位位点结合，点结合，RNARNA聚合酶很少再与聚合酶很少再与PcPc结合，结合，araCaraC基因虽然基因虽然仍有转录，但受到抑制，只有少量仍有转录，但受到抑制，只有少量 AraC AraC蛋白形成，蛋白形成，整个系统几乎处于静止状态。

整个系统几乎处于静止状态 没有葡萄糖，也没有阿拉伯糖，因为没有诱导没有葡萄糖，也没有阿拉伯糖，因为没有诱导物，尽管有物，尽管有cAMP-CAPcAMP-CAP与操纵区位点相结合，与操纵区位点相结合，AraCAraC蛋蛋白仍以白仍以PrPr形式为主，无法与操纵区形式为主，无法与操纵区B B位点相结合，无位点相结合，无araBAD mRNAaraBAD mRNA转录 无葡萄糖，有阿拉伯糖时，大量无葡萄糖，有阿拉伯糖时，大量araCaraC基因产物基因产物以以PiPi形式存在，并分别与操纵区形式存在，并分别与操纵区B B、、A A位点相结合，位点相结合，在在cAMP-CAPcAMP-CAP的共同作用下，的共同作用下，araCaraC和和araBADaraBAD基因大量基因大量表达，操纵子充分激活表达，操纵子充分激活 3. 3. 组氨酸操纵子组氨酸操纵子§    与与HisHis降解代谢有关的两组酶类被称为降解代谢有关的两组酶类被称为huthut酶酶(histidine utilizing enzyme)(histidine utilizing enzyme)，控制这些酶合成，控制这些酶合成的操纵子被称为的操纵子被称为hut operonhut operon。

由一个多重调节的操由一个多重调节的操纵子控制，有两个启动子，两个操纵区及两个正调纵子控制，有两个启动子，两个操纵区及两个正调节蛋白 Hut Hut操纵子共编码操纵子共编码4 4种酶和一个阻遏物种酶和一个阻遏物4 4种酶分种酶分别由别由hutGhutG、、hutHhutH、、hutIhutI及及hutUhutU基因编码，阻遏物则基因编码，阻遏物则由由hutChutC基因编码在产气克氏菌中，以上基因构成基因编码在产气克氏菌中，以上基因构成两个转录单位，两个转录单位，hutIhutI、、hutGhutG、、hutChutC和和hutUhutU、、hutHhutH分分别被转录合成两条别被转录合成两条mRNAmRNA长链这两个转录单位各自长链这两个转录单位各自都有一个启动子和一个操纵区，其转录过程都是从都有一个启动子和一个操纵区，其转录过程都是从左向右进行的，左向右进行的，hutChutC阻遏物能与每个操纵区相结合阻遏物能与每个操纵区相结合§ 无论以组氨酸作为唯一碳源或氮源，无论以组氨酸作为唯一碳源或氮源，huthut操纵子操纵子都会处于有活性状态都会处于有活性状态。

HutHut操纵子的每一个启动子上操纵子的每一个启动子上都有都有cAMP-CAPcAMP-CAP结合位点，当碳供应匮乏时，能合成结合位点，当碳供应匮乏时，能合成cAMPcAMP，出现，出现cAMP-CAPcAMP-CAP复合物，并与操纵区上的相应复合物，并与操纵区上的相应位点结合，诱发基因转录虽然尚不清楚氮源缺乏位点结合，诱发基因转录虽然尚不清楚氮源缺乏时的信号是什么，但它很可能也是一个正效应子时的信号是什么，但它很可能也是一个正效应子 4. 4. 多启动子调控的操纵子多启动子调控的操纵子 （（1 1））rRNArRNA操纵子操纵子 大肠杆菌大肠杆菌rRNArRNA操纵子（操纵子（rrnErrnE）上）上有两个启动子，有两个启动子，P1P1和和P2P2P1P1是强启动是强启动子，营养充沛时，子，营养充沛时，由由P1P1起始的转录产起始的转录产物比由物比由P2P2起始的转起始的转录产物高录产物高3-53-5倍当营养匮乏时，当营养匮乏时，P1P1的作用被抑制，但的作用被抑制，但P2P2仍有功能仍有功能 （2）核糖体蛋白核糖体蛋白SISI操纵子操纵子 核糖体蛋白核糖体蛋白SISI操纵子（操纵子（rpsArpsA），它也受应急反），它也受应急反应调节。

应调节RpsARpsA有有4 4个启动子，个启动子，P1P1、、P2P2是强启动子，平是强启动子，平时主要依靠它们来启动基因的表达，合成时主要依靠它们来启动基因的表达，合成SISI蛋白P3P3、、P4P4是弱启动子，只有在紧急情况下，是弱启动子，只有在紧急情况下，P1P1、、P2P2启启动子受动子受ppGppppGpp的抑制，由的抑制，由P3P3、、P4P4起始合成的起始合成的SISI蛋白维蛋白维持了生命的最低需要持了生命的最低需要 （3）DnaQDnaQ蛋白操纵子蛋白操纵子 DnaQ DnaQ蛋白是蛋白是DNADNA聚聚合酶全酶的亚基之一，合酶全酶的亚基之一，其主要功能是校正其主要功能是校正DNADNA复制中可能出现的错复制中可能出现的错误在RNARNA聚合酶活性聚合酶活性较低时，操纵子的转较低时，操纵子的转录由弱启动子录由弱启动子P2P2控制；控制；而而RNARNA聚合酶活性较高聚合酶活性较高时，就开始利用强启时，就开始利用强启动子动子P1P1 四、转录后的调控自身结构元件对翻译起始的调节自身结构元件对翻译起始的调节（（1 1）起始密码子对翻译效率的影响）起始密码子对翻译效率的影响 GUG(14%)GUG(14%)；；UUG(3%)UUG(3%)；两个基因使用；两个基因使用AUUAUU（（2 2）核糖体结合位点（）核糖体结合位点（RBSRBS）的结合强度）的结合强度 取决于取决于SDSD序列的结构；序列的结构；SDSD序列与起始密码子的距序列与起始密码子的距离（离（4-104-10个核苷酸）个核苷酸）（（3 3））mRNAmRNA的二级结构对翻译起始的调控的二级结构对翻译起始的调控稳定性对转录水平的影响稳定性对转录水平的影响mRNA被降解的可能性取决于它们的二级结构。

被降解的可能性取决于它们的二级结构如：大肠杆菌的如：大肠杆菌的CsrAB调节系统调节系统CsrA 为一个为一个RNA结合蛋白，可结合在受其调控结合蛋白，可结合在受其调控的的mRNA上，也可与上，也可与CsrB的的RNA分子结合分子结合CsrB是一个非编码的是一个非编码的RNA分子分子CsrABCsrAB对糖的储存和降解的调节：对糖的储存和降解的调节：CsrA可激活糖可激活糖酵解过程并抑制葡萄糖和糖原的合成酵解过程并抑制葡萄糖和糖原的合成CsrACsrA蛋白调控蛋白调控glg mRNAglg mRNA的稳定性的稳定性稳定构象glg mRNAglg mRNACsrA蛋白结合不稳定构象glg mRNA降解CsrB mRNACsrACsrACsrACsrA3.3.调节蛋白的调控作用调节蛋白的调控作用①①细菌中有些细菌中有些mRNAmRNA结合蛋白可激活靶基因的翻译结合蛋白可激活靶基因的翻译②② mRNAmRNA特异性抑制蛋白则通过与核糖体竞争性结合特异性抑制蛋白则通过与核糖体竞争性结合mRNAmRNA分子来抑制翻译的起始分子来抑制翻译的起始rRNA核糖体蛋白与rRNA结合高亲和力RBS位点暴露蛋白质合成核糖体蛋白与RBS位点结合，RBS位点被封闭如果细胞中缺乏rRNAmRNA4.4.反义反义RNARNA的调节作用的调节作用 细菌相应环境压力（氧化压力、渗透压、细菌相应环境压力（氧化压力、渗透压、温度等）的改变，会产生一些非编码的小温度等）的改变，会产生一些非编码的小RNARNA分分子，能与子，能与mRNAmRNA中的特定序列配对并改变所配对中的特定序列配对并改变所配对mRNAmRNA分子的构象，导致翻译过程被开启或者关分子的构象，导致翻译过程被开启或者关闭。

闭如：反义如：反义RNARNA对对bfrbfr基因翻译的抑制作用基因翻译的抑制作用bfrbfr基因：编码细菌铁蛋白，组成型表达基因：编码细菌铁蛋白，组成型表达anti-bfranti-bfr基因：编码反义基因：编码反义RNARNAFurFur蛋白：调控蛋白：调控anti-bfranti-bfr基因的表达基因的表达 DNA anti-bfr基因bfr基因bfr mRNAbfr mRNA 细菌铁蛋白anti-bfr mRNA不存在 anti-bfr存在 anti-bfrbfr RNA失活反义反义RNARNA对对bfrbfr基因翻译的抑制作用基因翻译的抑制作用5.5.稀有密码子对翻译的影响稀有密码子对翻译的影响  已知已知dnaGdnaG和和rpoDrpoD（编码（编码RNARNA聚合酶亚基）及聚合酶亚基）及rpsUrpsU（（30S30S核糖体上的核糖体上的S21бS21б蛋白）属于大肠杆菌基蛋白）属于大肠杆菌基因组上的同一个操纵子，而这因组上的同一个操纵子，而这3 3个基因产物在数量上个基因产物在数量上却大不相同，每个细胞内仅有却大不相同，每个细胞内仅有dnaGdnaG产物产物5050拷贝，而拷贝，而rpoDrpoD为为28002800拷贝，拷贝，rpsUrpsU则高达则高达40 00040 000拷贝之多。

细拷贝之多细胞通过翻译调控，解决了这个问题胞通过翻译调控，解决了这个问题§    研究研究dnaGdnaG序列发现其中含有不少稀有密码子，也序列发现其中含有不少稀有密码子，也就是说这些密码子在其他基因中利用频率很低，而就是说这些密码子在其他基因中利用频率很低，而在在dnaGdnaG中却很高中却很高  蛋白质 AUU （%） AUG （%） AUA（%）结构蛋白 37 62 1σ亚基 26 74 0DnaG蛋白 36 32 32几种蛋白质中异亮氨酸密码子使用频率比较几种蛋白质中异亮氨酸密码子使用频率比较 重叠基因最早在大肠杆菌噬菌体重叠基因最早在大肠杆菌噬菌体ΦX174ΦX174中发现，中发现，用不同的阅读方式得到不同的蛋白质，丝状用不同的阅读方式得到不同的蛋白质，丝状RNARNA噬菌噬菌体、线粒体体、线粒体DNADNA和细菌染色体上都有重叠基因存在。

和细菌染色体上都有重叠基因存在 Trp Trp操纵子由操纵子由5 5个基因（个基因（trpEtrpE、、D D、、C C、、B B、、A A）组成，）组成，在正常情况下，操纵子中在正常情况下，操纵子中5 5个基因产物是等量的，但个基因产物是等量的，但trpEtrpE突变后，其邻近的突变后，其邻近的trpDtrpD产量比下游的产量比下游的trpBAtrpBA产量产量要低得多这种与要低得多这种与ρρ蛋白无关的表达调控，已被证实蛋白无关的表达调控，已被证实是在翻译水平上的调控是在翻译水平上的调控6. 6. 重叠基因对翻译的影响重叠基因对翻译的影响 研究研究trpEtrpE和和trpDtrpD以及以及trpBtrpB和和trpAtrpA两对基因中核苷酸序两对基因中核苷酸序列与翻译耦联的关系，发现列与翻译耦联的关系，发现trpEtrpE基因的终止密码子和基因的终止密码子和trpDtrpD基因的起始密码子共用一个核苷酸基因的起始密码子共用一个核苷酸 由于由于trpEtrpE的终止密码子与的终止密码子与trpDtrpD的起始密码重叠，的起始密码重叠，trpEtrpE翻译终止时核糖体立即处在起始环境中，这种重叠的密码翻译终止时核糖体立即处在起始环境中，这种重叠的密码保证了同一核糖体对两个连续基因进行翻译的机制。

保证了同一核糖体对两个连续基因进行翻译的机制7. 7. 魔斑核苷酸水平对翻译的影响魔斑核苷酸水平对翻译的影响           科学上，把培养基中营养缺乏，蛋白质合成停止后，科学上，把培养基中营养缺乏，蛋白质合成停止后，RNARNA合成也趋于停止这种现象称为合成也趋于停止这种现象称为严紧控制严紧控制（（relrel+ +）；反之则）；反之则称为称为松散控制松散控制（（relrel- -）研究发现，在氨基酸缺乏时，）研究发现，在氨基酸缺乏时，relrel+ +菌菌株能合成鸟苷四磷酸（株能合成鸟苷四磷酸（ppGppppGpp）和五磷酸（）和五磷酸（pppGpppppGpp），而），而relrel- -菌则不能菌则不能                  GTP+ATP→pppGpp+AMP→ppGpp            ppGppppGpp的主要作用可能是影响的主要作用可能是影响RNARNA聚合酶与启动子结合的聚合酶与启动子结合的专一性，从而成为细胞内严紧控制的关键当细胞缺乏氨基专一性，从而成为细胞内严紧控制的关键当细胞缺乏氨基酸时产生酸时产生ppGppppGpp，可在很大范围内做出应急反应，如抑制核糖，可在很大范围内做出应急反应，如抑制核糖体和其他大分子的合成，活化某些氨基酸操纵子的转录表达，体和其他大分子的合成，活化某些氨基酸操纵子的转录表达，抑制与氨基酸运转无关的转运系统，活化蛋白水解酶等。

抑制与氨基酸运转无关的转运系统，活化蛋白水解酶等习题1.为什么说转录起始的调控是基因表达调控的中为什么说转录起始的调控是基因表达调控的中心环节心环节?2.举实际例子说明操纵元的组成元件及其作用，举实际例子说明操纵元的组成元件及其作用，并分析可阻遏的操纵元和可诱导的操纵元的调并分析可阻遏的操纵元和可诱导的操纵元的调控方式　　　　。