现代分子生物学 Modern molecular biology ? 原核生物基因调控总论
操纵子：是基因表达的协调单位，由启动子、操纵基因及其所控制的一组功能上相关的结构基因所组成。操纵基因受调节基因产物的控制。 操纵子的基本组成：
结构基因: Z Y A 调控基因：I 操纵基因：O 启动子: P 终止子： T
调控基 结构基因（structural gene）：编码蛋白质或RNA的任何基因。 调控基因（regulator gene）：参与其他基因表达调控的RNA或蛋白质的编码基因。 操纵基因（operator gene，O）：调控蛋白特异性结合的一段DNA序列；
? 启动子 (promoter, P) ：能被RNA聚合酶识别、结合并启动基因转录的一段DNA
序列。
? 终止子(terminator, T) ：给予RNA聚合酶转录终止信号的DNA序列。 负转录调控:
在没有调控蛋白质存在时基因是表达的，加入这种调控蛋白质后基因表达活性便被关闭。 相应的调控蛋白称为阻遏蛋白； 正转录调控:
如果在没有调控蛋白质存在时基因是关闭的，加入这种调控蛋白质后基因活性就被开启。 相应的调控蛋白称为激活蛋白。
? 可诱导调控：在某些物质的诱导下使基因活化。
? 可阻遏调控：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其关闭，阻遏了基因的表达。
? 辅阻遏物(corepressor)：作用于调控蛋白，引起基因表达阻抑的小分子物质。 ? 诱导物（inducer）：作用于调控蛋白，引起诱导发生的小分子物质。 ? 效应物（effector）：在操纵子系统中某些特定的物质能与调控蛋白结合，使调控蛋白
的空间构像发生变化，从而改变其对基因转录的影响的特定物质。 ? 安慰诱导物：
如果某种物质能够促使细菌产生酶而本身又不被分解，这种物质被称为安慰诱导物，如IPTG（异丙基-β–D-硫代半乳糖苷）。 ? 乳糖操纵子(lac)与负控诱导系统
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代谢激活蛋白 （catabolite activator protein , CAP）由Cap基因编码，能与cAMP形成复合物。结合cAMP后成为有活性的CAP，称为CRP ATP 腺苷酸环化酶 camp
CAP只有与cAMP结合才有活性，而cAMP 受葡萄糖水平的控制。 葡萄糖含量高------ cAMP水平低 葡萄糖含量低------ cAMP水平高
葡萄糖效应:酵解途径中某些代谢产物是cAMP活性的抑制剂。因此，葡萄糖效应又叫降解物的遏阻效应。
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现代分子生物学 Modern molecular biology ? 色氨酸操纵子与负控阻遏系统 色氨酸trp操纵子的结构
E D C B A
P启动子 O操纵子 L前导序列 trpA~E为结构基因 t终止子 trpR调控基因
前导序列 trp L :在trp mRNA 5’端trpE基因的起始密码前一个长162bp的mRNA片段。起着随色氨酸浓度升高降低转录的作用；
弱化子(attenuator, a ) ：也称内部终止子， DNA中可导致转录过早终止的一段核甘酸序列。 弱化作用要具备三个重要的条件：
1) 前导序列中要有相应氨基酸的密码子 2) 具备四组配对区 3) 转录和翻译必须耦联
色氨酸trp操纵子的结构特点?
(1)调控基因trpR和trpABCDE不连锁； (2)操纵基因在启动子内
(3)启动子和结构基因不直接相连，二者被前导序列 (Leader) 所隔开 (4)有弱化子
trp操纵子的调控系统
1）无Trp时：阻遏物 → 不结合操纵基因 当缺乏色氨酸时,该操纵子开放表达
2）有Trp时：阻遏物+Trp → 结合操纵基因 当存在色氨酸时，该操纵子关闭
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转录水平上其它调控:
? σ因子的调节作用
? 组蛋白类似蛋白的调节作用 ? 转录调控因子的作用 ? 抗终止因子的调节作用
? 转录后调控
1. mRNA自身结构元件对翻译起始的调节
1) 起始密码子的调节:AUG 最常用的起始密码子 2) SD序列的调控:SD序列与核糖体和mRNA的结合有关。 2. mRNA稳定性对转录水平的影响 3. 调节蛋白的调控作用 4. 反义RNA的调节作用
反义RNA 通过互补的碱基与特定的mRNA结合，并改变所配对mRNA分子的构象，导致翻译过程被开启或者关闭，也可能导致目标mRNA分子的快速降解。 5. 稀有密码子对翻译的影响: 影响蛋白质合成的总量 6. 重叠基因对翻译的影响
7. 翻译的阻遏:QB噬菌体复制酶可作为翻译阻遏物对 基因表达进行调控。 8. 魔斑核苷酸水平对翻译的影响 当大肠杆菌处于氨基酸饥饿时，在体内出现两种异常的核苷酸，人们称之为魔斑I和魔斑II。后来才知道，魔斑I就是 ppGpp，魔斑II就是 pppGpp。
ppGpp：鸟苷四磷酸 pppGpp：鸟苷五磷酸 有时候合写为(p)ppGpp
第八章 基因的表达与调控(下) —真核基因表达调控的一般规律
真核生物基因调控可分为两大类：
瞬时调控或称可逆性调控;发育调控或称不可逆调控 ? 真核生物的基因结构和转录活性
1.真核与原核生物基因结构和转录翻译的差异？
① 单顺反子 ② 核小体 ③ 不转录区域和内含子 ④ 基因重排和基因扩增
④ 转录调节区 ⑥ 转录和翻译的时空间隔 ⑦ 成熟和剪接
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现代分子生物学 Modern molecular biology 2.基因家族:真核生物的基因组中有很多来源相同、结构相似、功能相关的基因，将这些基因称为基因家族。
3.内含子: 指存在于原始转录物或基因组DNA中，但不存在于成熟mRNA、rRNA或tRNA中的那部分核苷酸序列。 4.真核生物DNA水平上的基因调控:
a) 染色质结构的影响:转录前，染色质在特定区域解旋松弛，核小体结构的消除或改变，
形成自由DNA。
b) 基因扩增:是指某些基因的拷贝数专一性大量增加的现象，它使细胞在短期内产生的
基因产物以满足生长发育的需要，是基因活跃的一种方式。
c) 基因重排和移位:基因重排是将一个基因从远离启动子的地方移到距它很近的位点
从而启动转录。
d) 基因丢失: 在细胞分化过程中，丢掉某些基因而去除其活性。 5.DNA甲基化抑制基因转录的机理
DNA甲基化能引起染色质结构、DNA构象、DNA稳定性及DNA与蛋白质相互作用方式的改变，从而控制基因表达。
? 真核生物基因转录机器的主要组成 1） 启动子：
核心启动子：指保证RNA聚合酶II转录正常起始所必需的、最少的DNA序列，如转录起始点和上游的TATA框；
功能：确定转录起始位点并产生基础水平的转录 上游启动子成分UPE：如CAAT框，GC框等； 功能：调节转录起始的频率，提高转录效率。
增强子 ：指能使与它连锁的基因转录频率明显增加的DNA序列。 增强子的特性？
A、增强效应十分明显。
B、增强效应与其位置和取向无关。 C、大多为重复序列（50bp）。
D、其增强效应有严密的组织和细胞特异性,与特定蛋白因子相互作用才能发挥功能。 E、没有基因专一性，可以在不同的基因组合上表现增强效应； F、许多增强子还受外部信号的调控。 增强子的作用原理？
（1）影响模板附近的DNA结构 （2）将模板固定在细胞核内特定位置
（3）可能作为反式作用因子或RNA聚合酶II进入染色质结构的―入口‖。
顺式作用元件：影响自身基因表达活性的非编码DNA序列。如：真核生物启动子和增强子 反式作用因子：由其它基因表达产生的，直接或间接结合在各类顺式作用元件核心序列上，参与调控靶基因转录效率的蛋白质。如：阻遏蛋白是反式作用因子，RNA聚合酶也是。 2）转录模板
3）RNA聚合酶II： 4）转录蛋白质因子 思 考：
1.什么是转录因子？
转录因子是转录起始过程中RNA聚合酶所需的辅助因子。 2.转录因子和反式作用因子的关系?
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