原核基因的表达与调控

原核基因的表达与调控第1页，共109页，2023年，2月20日，星期四

物质代谢调控与基因表达调控的关系物质代谢调控的实质就是对酶的调节。调节水平：细胞水平激素水平：激素调节整体调节：神经体液调节酶分子结构调节细胞内酶的分隔分布酶分子降解调节酶含量的调节第2页，共109页，2023年，2月20日，星期四ControlofGeneExpressioninProkaryotesE.colihasabout4,000genes.Somegenesareonlyactiveundercertainconditions.Howdoesthecellregulatewhichgenesare“on”andwhichgenesare“off”?Transcriptionalcontrol第3页，共109页，2023年，2月20日，星期四在细胞内有许多种蛋白质其数量几乎不受外界环境的影响,这些蛋白质称为组成蛋白质(constitutiveproteins);另一类型则被称为适应型或调节型，因为这类蛋白蛋白质的合成明显受环境的影响而改变。第4页，共109页，2023年，2月20日，星期四组成型表达(constitutiveexpression):几乎不受环境变动影响的一类基因表达，其中某些基因表达产物是细胞或生物体整个生命过程中都持续需要而必不可少的，这类基因可称为看家基因(housekeepinggene)。适应型表达(adaptiveexpression):环境的变化容易使其表达水平变动的一类基因表达。第5页，共109页，2023年，2月20日，星期四第一节

原核基因表达调控总论基因表达调控的水平：转录水平调控和转录后水平调控转录后水平调控包括：mRNA加工水平调控；

翻译水平的调控第6页，共109页，2023年，2月20日，星期四原核生物基因表达调控的各个水平第7页，共109页，2023年，2月20日，星期四原核生物基因调控与外部信号：营养状况和环境因素

除光合自养细菌外,一般细菌如大肠杆菌所需的碳源首先是葡萄糖,利用葡萄糖发酵获得能量,维持生存。在缺乏葡萄糖时,细菌也可以利用其它糖类如乳糖作为碳源,维持生活。第8页，共109页，2023年，2月20日，星期四应环境条件变化基因表达水平增高的现象称为诱导(induction)，这类基因被称为可诱导的基因(induciblegene)；相反，随环境条件变化而基因表达水平降低的现象称为阻遏(repression)，相应的基因被称为可阻遏的基因(repressiblegene)。第9页，共109页，2023年，2月20日，星期四一、原核基因调控机制的类型和特点正转录调控，负转录调控调节蛋白(regulatoryprotein)是一些特殊蛋白质,它们决定着其他蛋白质的合成。有两种基本类型:即正调节蛋白(positiveregulator)及负调节蛋白(negativeregulator)。负调节蛋白或称阻遏蛋白(repressor),会使其靶蛋白的合成受到抑制,即不表达。正调节蛋白是激活蛋白(activator)。对靶蛋白的合成有促进作用。因此,激活蛋白存在时被控制的基因可表达。第10页，共109页，2023年，2月20日，星期四Regulationcanbenegativeorpositive NegativeControl–mRNA在不存在调控因素的时候合成较快PositiveControl–mRNA的合成需要调控因素的存在第11页，共109页，2023年，2月20日，星期四负控下的基因的表达可以由阻遏蛋白所关闭。通常阻遏蛋白可以与DNA结合以阻止转录发生，也可以与mRNA结合阻止翻译起始。Structuralgeneclustersarecoordinatelycontrolled.第12页，共109页，2023年，2月20日，星期四正控下的基因的表达只能发生在调节蛋白有活性的情况下。阻遏蛋白可以与DNA结合以阻止转录发生。正调节蛋白与DNA及RNA聚合酶相互作用，协助转录起始的发生。正调控蛋白通常称为激活蛋白（activator)。第13页，共109页，2023年，2月20日，星期四1、负控诱导和负控阻遏在负控诱导系统中，阻遏蛋白与效应物（诱导物）结合时，阻遏蛋白失效，结构基因转录；在负控阻遏系统中，阻遏蛋白与效应物结合时，调节基因不转录。阻遏蛋白作用的部位是操纵区。第14页，共109页，2023年，2月20日，星期四2、正转录调控调节基因的产物是激活蛋白。可以根据激活蛋白的作用性质分为正控诱导系统和正控阻遏系统在正控诱导系统中，效应物的存在使激活蛋白处于活性状态；在正控阻遏系统中，效应物分子的存在使激活蛋白处于非活性状态第15页，共109页，2023年，2月20日，星期四第16页，共109页，2023年，2月20日，星期四调节蛋白

阻遏蛋白激活蛋白游离时无活性（正控诱导）游离时有活性（正控阻遏）游离时无活性（负控阻遏）游离时有活性（负控诱导）负诱活正诱死第17页，共109页，2023年，2月20日，星期四ThelacoperonisanexampleThelacgenesarecontrolledbyarepressor.Thelacoperoncanbeinduced.3、可诱导调节：是指一些基因在特殊的代谢物或化合物的作用下，由原来的关闭状态转变为工作状态，即在某些物质的诱导下使基因活化。第18页，共109页，2023年，2月20日，星期四aregulatorysysteminE.colithatcontrolsthesynthesisofenzymesrequiredforthemetabolismoflactoseLacoperonwasdiscoveredbyFrancoisJacobandJaquesMonodinthe1960'sdisaccharideFirstmodelforcontrolofgeneexpression-thelacoperoninE.coli-第19页，共109页，2023年，2月20日，星期四E.coligrowingonglucoseCellsstopgrowingwhenallglucoseisusedup第20页，共109页，2023年，2月20日，星期四E.coligrowingonglucoseandlactoseCellsstopgrowingwhenallglucoseisusedupAftera

"lagperiod",

thecellsstartto

growon

lactoseLagperiod第21页，共109页，2023年，2月20日，星期四4、可阻遏调节：这类基因平时是开启的，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的积累而将关闭。Tryptophan

operonisanexampleHistidineoperon

第22页，共109页，2023年，2月20日，星期四二、弱化子对基因活性的影响大肠杆菌：trp操纵子，phe操纵子，thr操纵子，ile操纵子，ala操纵子沙门氏菌：his操纵子，嘧啶合成操纵子弱化子：第23页，共109页，2023年，2月20日，星期四三、降解物对基因活性的影响葡萄糖效应（降解物抑制作用）：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、阿拉伯糖或麦芽糖等诱导物，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类。降解物基因激活蛋白（CAP,cataboliteactivatorprotein,or,cyclicAMPreceptorprotein,环腺苷酸受体蛋白，CRP）：葡萄糖降解物抑制腺苷酸环化酶活性，cAMP-CAP对细菌糖代谢发挥正调控作用。第24页，共109页，2023年，2月20日，星期四四、细菌的应急反应细菌在面临营养物质（如氨基酸）全面匮乏时，细菌会启动一个应急反应，包括生产各种RNA、糖、脂肪和蛋白质在内的几乎全部生物化学反应过程均停止。这一过程要有鸟苷四磷酸（ppGpp）和鸟苷五磷酸（pppGpp）作为信号。第25页，共109页，2023年，2月20日，星期四Whatisthestringentresponse?Aminoacidstarvation(stringentconditions)leadstorapiddropinstableRNA(tRNAandrRNA)synthesis(10-20fold)Total[mRNA]alsodrops(~3fold)SomemRNAsincrease–e.g.aminoacidoperons第26页，共109页，2023年，2月20日，星期四Whatstimulatesthestringentresponse?AnunchargedtRNAenteringtheacceptor(A)sitecausingtheribosometostallAsitemRNAaminoacylatedtRNAAsitemRNAunchargedtRNAstallAminoacidstringentSignaltoshutdownstableRNAsynthesis第27页，共109页，2023年，2月20日，星期四

现已发现pppGpp、ppGpp等几种鸟苷多磷酸，可降低rRNA和tRNA合成的速度，这是在氨基酸缺乏时细菌的一种适应性反应，称为严谨反应。在大肠杆菌，当氨基酸贫乏时，ppGpp与RNA聚合酶结合，形成ppGpp—RNA聚合酶复合物，并使RNA聚合酶构象改变，活性降低，rRNA和tRNA合成减少或停止第28页，共109页，2023年，2月20日，星期四鸟苷四磷酸（ppGpp）和鸟苷五磷酸（pppGpp）作用范围十分广泛，超级调控因子AminoacidstarvationinducessynthesisofphosphorylatedguaninenucleotidespppGppandppGppGTPATPpppGppppGppmajorpathwayminorpathwayGDPATP++(p)ppGppsynthetaseUnchargretRNA(+)RNApolymeraseppGpp-RNApolymerasecomplex(inactived)(+)第29页，共109页，2023年，2月20日，星期四第二节操纵子和负控诱导系统操纵子学说：是法国巴斯德研究所Jacob和Monod在研究E.coli乳糖代谢调节时被发现的。JacquesMonod

FrancoisJacob第30页，共109页，2023年，2月20日，星期四Operonisaunitofbacterialgeneexpressionandregulation,includingstructuralgenesandcontrolelementsinDNArecognizedbyregulatorgeneproduct(s).OperatoristhesiteonDNAatwhicharepressorproteinbindstopreventtranscriptionfrominitiatingattheadjacentpromoter.RepressorproteinbindstooperatoronDNAorRNAtopreventtranscriptionortranslation,respectively.StructuralgenecodesforanyRNAorproteinproductotherthanaregulator.第31页，共109页，2023年，2月20日，星期四SUGARMETABOLISMINE.coliTheoperonsforthegal,lacandaragenesareorganizedinthesamefashion,intandem.第32页，共109页，2023年，2月20日，星期四ProkaryoticGeneRegulation第33页，共109页，2023年，2月20日，星期四Duringthelagperiod,newenzymesaresynthesised

ß-galactosidase

(lacZ)-splitslactoseintoglucoseandgalactoselactosepermease

(lacY)-transportslactoseacrossthecellmembranelactosetransacetylase

(lacA)-inactivatestoxicgalactosides乳糖操纵子控制细菌对碳源乳糖的利用第34页，共109页，2023年，2月20日，星期四Howdoesthecellknowlactoseispresent?Howdoesitswitchonenzymeproduction?Howdoesitswitchontheproductionofallthreeenzymescoordinately?Thethreeenzymesareproducedonlywhenthecellneedstouselactoseasacarbonsource.酶的诱导合成第35页，共109页，2023年，2月20日，星期四Figure：Thelacoperonoccupies~6000bpofDNA.AttheleftthelacIgenehasitsownpromoterandterminator.TheendofthelacIregionisadjacenttothepromoter,P.Theoperator,O,occupiesthefirst26bpofthelonglacZgene,followedbythelacYandlacAgenesandaterminator.Structuralgeneclustersarecoordinatelycontrolled第36页，共109页，2023年，2月20日，星期四Figure：RepressorandRNApolymerasebindatsitesthatoverlaparoundthestartpointofthelacoperon.第37页，共109页，2023年，2月20日，星期四大肠杆菌乳糖操纵子(lactoseoperon)包括3个结构基因：lacZ、lacY和lacA，以及启动子、控制子和阻遏子等。第38页，共109页，2023年，2月20日，星期四LACTOSEOPERONINE.coliThelactoseoperontranscribesapolycistronicmRNA.ItistranscribedasasinglemRNAchainthatissubjectedtocoordinateregulationi.e.thatallgenesareexpressedatthesametime.第39页，共109页，2023年，2月20日，星期四β-半乳糖苷酶：β-半乳糖苷键的专一性酶，能将乳糖水解成葡萄糖和半乳糖。β-半乳糖苷透过酶：使外界的β-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。β-半乳糖苷乙酰基转移酶：把乙酰辅酶A上的乙酰基转到β-半乳糖苷上，形成乙酰半乳糖。第40页，共109页，2023年，2月20日，星期四

诱导

Definition:resultsinsynthesisofanenzymeifE.coliis grownontheappropriatesubstrate.

ifE.coligrowsonglucose

nob-galactosideinthemedium noneedfortheb-galactosidaseenzyme <5molecules/cell ifE.coliisswitchedfromglucosetolactose (lactoseisab-galactosidemadeupofglucose+galactose) rapidsynthesisofb-galactosidase in2-3min.>5000molecules/cell 5-10%oftotalproteinsinthecell一、酶的诱导-lac体系受调控的证据第41页，共109页，2023年，2月20日，星期四诱导物INDUCERDefinition:smallmoleculethatcausesthesynthesisof enzymesabletometabolizeit.第42页，共109页，2023年，2月20日，星期四在不含乳糖及β-半乳糖苷的培养基中，lac+基因型每个大肠杆菌细胞内大约只有1-2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6%或7%，每个细胞中可有超过105个酶分子。第43页，共109页，2023年，2月20日，星期四INDUCERATTHEMOLECULARLEVEL

discoveredbyJacobandMonodin1960usingbacteriawithmutationsinthelacZ,lacYandlacIgenes.1.Therepressoristranslatedfromtheinducibilitygene(I).Itisatetramericprotein.2.Therepressorbindswithgreataffinitytotheoperator(O)regionofthepromoter.3.Oncebound,itpreventsthebindingoftheRNApolymeraseandtranscriptionofthedownstream

genes.1.Ifasmallmoleculesuchaslactose(THEINDUCER)ispresent,itbinds

withgreataffinitytotherepressor.2.Thecomplexedrepressorcannolongerbindtotheoperatorregion.3.RNApolymerasebindstothe

promoterandtranscribesthegenes.EXCELLENTEXAMPLEOFNEGATIVEREGULATION第44页，共109页，2023年，2月20日，星期四ORGANIZATIONOFTHEPROMOTERREGION第45页，共109页，2023年，2月20日，星期四LABORATORYEXPERIMENTSGrowthofE.coliwithandwithoutinduction.Youwillmakeuseofainduceri.e.IPTG:IPTGcaninduce

galactosidasesynthesisbutwillnotmetabolizeit,since

galactosidasecannotcleavea-S-linkage.第46页，共109页，2023年，2月20日，星期四

乳糖操纵子在现代分子生物学试验技术的应用galactosidase可以用作一些实验的指示物Inmolecularcloning:bacteriaaregrownonmedium+IPTGandX-gal(chromophore).ThegalactosidaseactivitybreaksdowntheX-gal.Noinsert:bacteriaareblue+insert:

itwillinterruptthecodingregionofthe

-galactosidase,thereforenoenzymewillbeproduced.Thebacteriawillremainwhite.第47页，共109页，2023年，2月20日，星期四载体带有一个大肠杆菌的DNA的短区段，其中有β-半乳糖苷酶基因（lacZ）的调控序列和前146个氨基酸的编码信息。在这个编码区中插入了一个多克隆位点（MCS），它并不破坏读框，但可使少数几个氨基酸插入到β-半乳糖苷酶的氨基端而不影响功能，这种载体适用于可编码β-半乳糖苷酶C端部分序列的宿主细胞。因此，宿主和质粒编码的片段虽都没有酶活性，但它们同时存在时，可形成具有酶学活性的蛋白质。这样，lacZ基因在缺少近操纵基因区段的宿主细胞与带有完整近操纵基因区段的质粒之间实现了互补，称为α-互补。由α-互补而产生的LacZ+细菌在诱导剂IPTG的作用下，在生色底物X-Gal存在时产生蓝色菌落，因而易于识别。然而，当外源DNA插入到质粒的多克隆位点后，几乎不可避免地导致无α-互补能力的氨基端片段，使得带有重组质粒的细菌形成白色菌落。这种重组子的筛选，又称为蓝白斑筛选。如用蓝白斑筛选则经连接产物转化的钙化菌平板37℃温箱倒置培养12-16hr后，有重组质粒的细菌形成白色菌落。第48页，共109页，2023年，2月20日，星期四安慰诱导物第49页，共109页，2023年，2月20日，星期四二、操纵子模型及影响因子Jacob与Monod所提出的关于基因表达调控的操纵子学说可以简述如下:有一个专一的阻遏分子(蛋白质)结合在靠近β半乳糖苷酶基因上面,这段DNA他们称之为操纵基因。由于阻遏分子结合在DNA的操纵基因上,从而阻止了RNA聚合酶合成β半乳糖苷酶的mRNA。乳糖为诱导物,当乳糖结合到阻遏分子上时,即阻止阻遏分子与操纵基因的结合,mRNA就可以转录出来。如果去掉乳糖时,阻遏分子又恢复其活力,与操纵基因DNA结合,将乳糖基因关闭。第50页，共109页，2023年，2月20日，星期四1、lac

操纵子ThreesetsofgenesnexttoeachotheronchromosomePlusDNAtranscriptionalelements第51页，共109页，2023年，2月20日，星期四lac

转录元件Promoter,aDNAsequencerecognizedandbindedbyRNAPolymeraseTellsitwheretostarttranscriptionoftheDNAOperator,lacO,asequencethathelpsregulatetranscriptionofageneRegulatoryelement,lacI,aseparatetranscriptionunitConstitutively(always)expressed,unregulatedProducesthelacrepressorproteinRegulatesspecificallythelacoperon第52页，共109页，2023年，2月20日，星期四lac

操纵子的功能Whennolactoseispresent:Don'tneedtomakeenzymestometabolizelactoseRepressorproteinsfromlacIgenebindthepromoterandlacO(Operator)DNAsequenceofthelacOperonRNAPolymeraseisunabletobindthelacpromoterDNAsequenceTheexpressionofthelacoperonisrepressedNoPermeaseorβ-galactosidaseenzymesareproduced第53页，共109页，2023年，2月20日，星期四Nolactosepresent第54页，共109页，2023年，2月20日，星期四LactosePresentLactosepresent:expressionofoperonisneededNeedtoeliminaterepressorblockingSomeofthelactosebindstherepressorproteinsNolongerbindstheoperatorDNAsequenceTherepressorisanallostericprotein:Changesshapeonbindinganothermolecule第55页，共109页，2023年，2月20日，星期四LactosePresent第56页，共109页，2023年，2月20日，星期四InducibleOperon–NegativeControlTherepressorproteinInhibitstranscriptionandgeneexpressionTheoperonisoffinabsenceofexternalinducerButLactoseactstostimulatetranscriptionandexpressionofthegeneTherefore,TheoperonisinducibleAndthelactoseistheinducer第57页，共109页，2023年，2月20日，星期四AdditionofinducerresultsinrapidinductionoflacmRNA,andisfollowedafterashortlagbysynthesisoftheenzymes;removalofinducerisfollowedbyrapidcessationofsynthesis.Repressoriscontrolledbyasmallmoleculeinducer第58页，共109页，2023年，2月20日，星期四Repressoriscontrolledbyasmallmoleculeinducer

第59页，共109页，2023年，2月20日，星期四Figure：Repressormaintainsthelacoperonintheinactiveconditionbybindingtotheoperator;additionofinducerreleasestherepressor,andtherebyallowsRNApolymerasetoinitiatetranscription.第60页，共109页，2023年，2月20日，星期四Cis-actingandtrans-acting

顺式作用与反式作用Cis-acting:affectsgenesonlyonthesameDNAmoleculeDNAsequenceTrans-acting:affectsgenesonsameordifferentDNAmoleculesProtein(diffusible)第61页，共109页，2023年，2月20日，星期四Cis-actingDNAsequencesOcLacZ-

/

O+

LacZ+:inducibleEcolioperatormutated第62页，共109页，2023年，2月20日，星期四Trans-actingproteinsLacI+

LacZ–

/LacI–

LacZ+:inducible**第63页，共109页，2023年，2月20日，星期四第64页，共109页，2023年，2月20日，星期四RepressorblocksthebindingofRNApolymerasetotheadjacentpromoterRNApolymeraseandrepressorcanbindtogethertothelacpromoter.Repressormaylockthepolymeraseintoanonproductivestate(morelikelytoberight)第65页，共109页，2023年，2月20日，星期四DNA-Bindingproteins“Helix-turn-helixmotif”:alpha-helicalregionsseparatedbyaturnintheproteinstructureFitsintomajorgrooveofDNAMostrepressorproteinsareHTHs第66页，共109页，2023年，2月20日，星期四ThecrystalstructureofamonomerofLacrepressorHTHheadpiececoreC-terminalOligomeriationInducerbidingOperatorbiding第67页，共109页，2023年，2月20日，星期四第68页，共109页，2023年，2月20日，星期四第69页，共109页，2023年，2月20日，星期四DNAbindingbytetramersoflacrepressorThelacoperatorsequenceisanearlyperfectinvertedrepeatcenteredaroundtheGCbasepairatposition+11.第70页，共109页，2023年，2月20日，星期四

Figure10.16Whenarepressortetramerbindstotwooperators,thestretchofDNAbetweenthemisforcedintoatightloop.(ThebluestructureinthecenteroftheloopedDNArepresentsCAP,anotherregulatorproteinthatbindsinthisregion).PhotographkindlyprovidedbyMitchellLewis.第71页，共109页，2023年，2月20日，星期四三、乳糖操纵子的其它影响因子葡萄糖对lac操纵子的影响：让大肠杆菌生长在葡萄糖和乳糖的培养基上，细菌生长曲线如右图：第72页，共109页，2023年，2月20日，星期四Cataboliterepressiondescribesthedecreasedexpressionofmanybacterialoperonsthatresultsfromadditionofglucose.ItiscausedbyadecreaseinthelevelofcyclicAMP,whichinturninactivatestheCAPregulator.

代谢物阻遏效应与操纵子的正调控有关第73页，共109页，2023年，2月20日，星期四

Figure:CyclicAMPhasasinglephosphategroupconnectedtoboththe3￠and5￠positionsofthesugarring.

Cataboliterepressioninvolvespositiveregulationatthepromoter第74页，共109页，2023年，2月20日，星期四cAMPandCataboliteRepressioncyclicAMP(cAMP)在无葡萄糖时积累.Adenylcyclase被葡萄糖抑制.cAMP磷酸二酯酶(phosphodiesterase

)可被glucose激活ATPcAMPAMPAdenylcyclasePhosphodiesteraseGlucose（-）（+）第75页，共109页，2023年，2月20日，星期四Whathappenswhenbothglucoseandlactosearepresent?BacteriawillnotactivatelacoperonwhenglucoseisstillavailablecAMPsensesthedepletionofglucoselevelcAMPactsbybindingto

cataboliteactivatorprotein

(CAP)

or

cAMPreceptorprotein

(CRP).Adenylcyclase第76页，共109页，2023年，2月20日，星期四Figure:GlucosecausescataboliterepressionbyreducingthelevelofcyclicAMP.

CataboliterepressioninvolvespositiveregulationatthepromotercAMP-CAP复合物，该复合物与启动子区结合是lacmRNA合成所必需的。cAMP第77页，共109页，2023年，2月20日，星期四Figure:TheCAPproteincanbindatdifferentsitesrelativetoRNApolymerase.

Cataboliterepressioninvolvespositiveregulationatthepromoter第78页，共109页，2023年，2月20日，星期四第79页，共109页，2023年，2月20日，星期四Figure:TheconsensussequenceforCAPcontainsthewellconservedpentamerTGTGAand(sometimes)aninversionofthissequence(TCANA).第80页，共109页，2023年，2月20日，星期四CooperativebindingofcAMP-CAPandRNAPonthelacpromoter第81页，共109页，2023年，2月20日，星期四第82页，共109页，2023年，2月20日，星期四90ºC第83页，共109页，2023年，2月20日，星期四Figure：

CAPbendsDNA>90°aroundthecenterofsymmetry.

Cataboliterepressioninvolvespositiveregulationatthepromoter第84页，共109页，2023年，2月20日，星期四CAPCAPRNAP第85页，共109页，2023年，2月20日，星期四葡萄糖通过其某个代谢产物影响cAMP的形成,cAMP-CAP复合物可与lac操作子结合第86页，共109页，2023年，2月20日，星期四葡萄糖＋，乳糖－：lacmRNA－第87页，共109页，2023年，2月20日，星期四葡萄糖＋，乳糖+：lacmRNA－第88页，共109页，2023年，2月20日，星期四葡萄糖-，乳糖+：lacmRNA+第89页，共109页，2023年，2月20日，星期四第三节

色氨酸操纵子与负控阻遏体系Tryptophan(trp)operon:合成代谢途径的调控

E.coli

可以在需要时合成tryptophantryptophan存在,trpoperon的表达下降第90页，共109页，2023年，2月20日，星期四第91页，共109页，2023年，2月20日，星期四色氨酸操纵子(tryptophaneoperon)负责色氨酸的生物合成;当培养基中有足够的色氨酸时，这个操纵子自动关闭，缺乏色氨酸时操纵子被打开，trp基因表达;色氨酸或与其代谢有关的某种物质在阻遏过程（而不是诱导过程）中起作用,在这个意义上讲,它是一个负调控阻遏系统。trp体系参与生物合成而不是降解，它不受葡萄糖或cAMP-CAP的调控。第92页，共109页，2023年，2月20日，星期四trpE基因是第一个被翻译的基因，和trpE紧临的是启动子区和操纵区，前导区和弱化子区为trpL和trpa。trp操纵子中产生阻遏物的基因是trpR，该基因距trp基因簇很远。第93页，共109页，2023年，2月20日，星期四第94页，共109页，2023年，2月20日，星期四阻遏作用使转录水平下降70倍,但是色氨酸操纵子的调控能力在700倍左右阻遏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。trp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控,弱化作用。弱化作用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。弱化子与前导肽第95页，共109页，2023年，2月20日，星期四L区编码了前导肽，当有高浓度Trp存在时，由于弱化子a的作用，转录迅速减弱停止，生成140核苷酸的前导RNA；当Trp浓度较低时，弱化子不起作用，转录得以正常进行，生成长约7kb的mRNA，操纵子中第一个结构基因的起始密码子AUG在+163处.前导肽第96页，共109页，2023年，2月20日，星期四前导RNA结构

前导RNA结构包含4个互补的区(序列1,2,3,4)第97页，共109页，2023年，2月20日，星期四第98页，共109页，2023年，2月20日，星期四第四节

阿拉伯糖操纵子(arabinoseoperon)第99页，共109页，2023年，2月20日，星期四Thearabinoseoperonfeaturesasingleproteinwhichactsasbothapositiveandanegativetranscriptionalregulator,dependinguponthebindingofparticularligands(Figure26.39).阿拉伯糖操纵子(arabinoseoperon),在葡萄糖馈乏时,它能利用阿拉伯糖作为能源。阿拉伯糖C基因编码一种C蛋白,它能激活阿拉伯糖BAD操纵子的转录,此操纵子由araB,araA及araD基因组成。第100页，共109页，2023年，2月20日，星期四

第五节阻遏蛋白LexA的降解与细菌的SOS应答当细菌DNA遭到较大破坏时，细菌细胞内会启动一个称为SOS的诱导型DNA修复系统

。参与SOSDNA修复系统的许多基因分散在染色体的各个部位，同时受LexA阻遏蛋白的抑制，平时表达水平很低。SOS体系的诱导