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1、(二） 色氨酸操纵子（trp operon）内容提要：内容提要： 色氨酸操纵子的结构色氨酸操纵子的结构 色氨酸操纵子的色氨酸操纵子的阻遏系统 色氨酸操纵子的弱化机制 trpR trpP trpO trpE trpD trpC trpB trpA 蛋白 TrpR(无活性) 活化的 阻遏蛋白 阻遏物 (Trp) 图 16-27 TrpR 被 Trp 激活后可阻遏trp 操纵子的转录 (仿 B.Lewin:GENES，1990, Fig .13.16) trp 操纵子的阻遏系统3、衰减作用对色氨酸操纵子的调控衰减作用对色氨酸操纵子的调控u 高浓度色氨酸使trp操纵子的表达水平降低600倍，而阻遏作用
2、仅使转录降低70倍？u 阻遏物失活突变不能完全消除色氨酸对trp操纵子表达的影响？（1 1）前导序列：）前导序列：在trp mRNA5端trpE基因的起始密码前一个长162bp的mRNA片段。该序列中含有4个能以两种不同的方式进行碱基配对的片段，分别以1、2、3、4表示。 前导肽：前导肽： 前导序列中，发现有起始密码子前导序列中，发现有起始密码子AUGAUG和终止密码子和终止密码子UGAUGA。如果翻译起始于如果翻译起始于AUGAUG，应该产生一个含有应该产生一个含有1414个氨基酸的多肽。个氨基酸的多肽。 特点：前导肽中在其第特点：前导肽中在其第1010和和1111位上位上有相邻的两个色氨酸
3、密码子。有相邻的两个色氨酸密码子。前导序列的特点： 某些区段富含GC，GC之间容易形成茎环二级结构，接着有8个U构成一个不依赖于因子的终止信号； 由(1)和(2)区序列构成第二个发夹结构，其中(1)区处于14个氨基酸的前导肽序列中； (2)和(3)区互补，可以形成发夹结构，与(3)和(4)形成发夹结构竞争； 14个氨基酸前导肽中有5个核糖体强结合位点，之后还有一个UGA； 前导序列中并列2个色氨酸密码 邻氨基苯 吲哚甘油 色氨酸合成酶 甲酸合成酶 硼酸合成酶 TrpE terpD trpC trpB trpA t t 启动子 操纵基因 前导顺序 衰减子 pppN26AUGAAAGCAAUUUU
4、CGUACUGAAGGUUGGUGGCGCACUUCCUGAN43A UUUUUUUU 富含 G-C 的发 G C Leader peptide 夹结构 / 富含 C G U 的单链末端 C G Aaaaaa C G Met Lys Aly Ile Phe Val Leu Lys Gly Trp Trp Arg Thr Ser A G C C G A C G U U A A 图 16-28 trp 操纵子含有 5 个结构基因和 1 个控制区。控制区由启动子、操纵基因、前导顺序和衰减子构成。前导区编码 14 个氨基酸，其中有 2 个是色氨酸。(仿 B.Lewin:GENES,1997, Fig
5、.12.38) （2 2）衰减子）衰减子 衰减子衰减子( (attenuator) )：原核生物操纵子中能显：原核生物操纵子中能显著减弱甚至过早终止转录作用的一段核苷酸序著减弱甚至过早终止转录作用的一段核苷酸序列（列（123-150123-150区）。区）。 衰减子区衰减子区mRNAmRNA通过自我配对可以形成通过自我配对可以形成茎茎- -环环结结构，有典型的构，有典型的终止子终止子特点。特点。在trp mRNA 5端trpE基因的起始密码前有一个长162bp的mRNA片段被称为前导区，研究发现，当trp mRNA合成起始以后，除非培养基中完全没有色氨酸，转录总是在前导区123-150区域终止
6、，产生一个仅有140个核苷酸的RNA分子，终止trp基因转录。 研究引起终止的研究引起终止的mRNAmRNA碱基序列碱基序列，发现该区发现该区mRNAmRNA通过通过自我配对可以形成自我配对可以形成茎茎- -环环结构，有典型的结构，有典型的终止子终止子特点。特点。123150（3 3）衰减作用的调控机制）衰减作用的调控机制-其实质是以翻译手段来控制基因的转录 在原核生物中转录和翻译是同时进行的，一旦RNA聚合酶刚转录出trp mRNA中的前导肽编码区，核糖体便立即结合上去翻译这一序列。 当培养基中色氨酸不足时，Trp-tRNATrp数目有限，核糖体在两个色氨酸密码子处(1区) 停顿。这时核糖体
7、只占据l区，前面由RNA聚合酶转录所产生的2区和3区便可配对，而4区以单链形式存在，不能形成发夹状终止结构。RNA聚合酶可以越过弱化子转录至结构基因区，得到完整的mRNA分子。 当培养基中色氨酸浓度较高时，Trp-tRNATrp充足，核糖体能顺利翻译出整个前导肽至终止密码子UGA处停止。此时，核糖体占据了 l区和2区(UGA位于1区和2区之间)，其结果是3区和4区配对，形成转录终止子结构，于是转录在弱化子处终止。 弱化作用的特点是外部事件控制内部终止所需要的发夹结构的形成。另外很重要的一个方面是转录和翻译过程是前后相连（closely coupled）的。 弱化子的弱化作用与阻抑作用无关，缺失
8、弱化子后，基础水平转录和去阻抑转录都增强。 为什么要有弱化系统？为什么要有弱化系统？ 细菌通过弱化作用弥补阻遏作用的不足，因为阻遏作用只能使细菌通过弱化作用弥补阻遏作用的不足，因为阻遏作用只能使转录不转录不起始起始，对于已经起始的转录，只能通过弱化作用使之中途停下来。，对于已经起始的转录，只能通过弱化作用使之中途停下来。 为为什么要有弱化系统？什么要有弱化系统？ 是在有大量外源色氨酸存在时，阻止非必需的先导是在有大量外源色氨酸存在时，阻止非必需的先导mRNAmRNA的合成，它的合成，它使这个系统更加经济。使这个系统更加经济。 阻遏作用的信号是阻遏作用的信号是细胞内色氨酸的多少细胞内色氨酸的多少
9、；弱化作用的信号则是；弱化作用的信号则是细胞内细胞内载有色氨酸的载有色氨酸的tRNAtRNA的多少的多少。它通过前导肽的翻译来控制转录的进行，。它通过前导肽的翻译来控制转录的进行，在细菌细胞内这两种作用相辅相成，体现着生物体内周密的调控作用。在细菌细胞内这两种作用相辅相成，体现着生物体内周密的调控作用。（四）阿拉伯糖操纵子 （arabinose operon) araB基因、araA基因和araD, 形成一个基因簇，简写为araBAD 磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径第一阶段第一阶段第第二二阶阶段段5-磷酸木酮糖磷酸木酮糖C55-磷酸木酮糖磷酸木酮糖C57-磷酸景天糖磷酸景天糖C73-磷酸甘油醛磷酸甘
10、油醛C34-磷酸赤藓糖磷酸赤藓糖C46-磷酸果糖磷酸果糖C66-磷酸果糖磷酸果糖C63-磷酸甘油醛磷酸甘油醛C36-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖(C6)36-磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯(C6)36-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸(C6)35-磷酸核酮糖磷酸核酮糖(C5) 35-磷酸核糖磷酸核糖C53NADP+ 3NADP+3H+ 6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶3NADP+ 3NADP+3H+ 6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶磷酸葡萄糖酸脱氢酶CO2ara操纵子的调控有两个特点： 第一，araC表达受到AraC的自身调控。 第二，AraC既是ara操纵子的正调节蛋白（需cAMP-CRP的共同参与，起始转录）
11、，又是其负调节蛋白。这种双重功能是通过AraC蛋白的两种异构体来实现的（Pi和Pr)。体系中葡萄糖水平较高，阿拉伯糖水平较低时：体系中葡萄糖水平较高，阿拉伯糖水平较低时：体系中有阿拉伯糖但无葡萄糖存在时：体系中有阿拉伯糖但无葡萄糖存在时：转录调控是基因表达最经济的调控方式，但仍需要在翻译或翻译后水平进行微调，包括：阻断其翻译及时去除已合成的mRNA使已合成的蛋白质失活二、二、 转录后水平上的调控转录后水平上的调控 RBS（核糖体结合位点）：mRNA链上起始密码子AUG上游的一段非翻译区。 RBS的结合强度取决于SD序列的结构及其与起始密码子AUG之间的距离。 SD- 4-10（9）-AUG1、
12、mRNA自身结构元件对翻译起始的调控Shine-Dalgarno sequence(SD 序列序列) RBS,是指起始密码子AUG上游的一段能被核糖体识别和结合的非翻译区，其中含有SD序列。 SD序列：原核生物mRNA翻译起点上游与核糖体小亚基上16SrRNA互补的序列。 mRNA 5端二级结构的细微改变即可影响30S亚基与mRNA的结合，造成蛋白质合成的差异。 翻译一个顺反子需要二级结构的改变。 mRNA上有多个核糖体存在时，第一个顺反子的翻译会破坏mRNA原有的二级结构，使核糖体能够与下一个顺反子的翻译起始区域结合。 E.coli的RNA噬菌体MS2，R17，f2和Q都非常小（直径约为25
13、0），是最简单的病毒。基因组长36004200nt，只含4个基因：A、cp、Rep和Lys。 CP(coat protein) 编码外壳蛋白 多 A（atachment）编码附着蛋白 少 Rep（replicase）编码复制酶 中 lys（lysis） 编码裂解蛋白mRNA的二级结构的二级结构- Q噬菌体噬菌体 CP Rep A 5 3 开放的 A 位点 5 3 A Replicase 5 CP Rep 5 3 图 16- R17 噬菌体利用二级结构对翻译进行调控 在三个位点中仅CP 是开放的，CP翻译时使下游的Rep 打开，才能得以翻译当以()链为模板复制时,A 位点瞬时开放，可翻译一个分子
14、CP 蛋白也可结合于 Rep 位点，使细胞中 CP 含量比Rep 多 一个一个RNA噬菌体基因组进入宿主细胞噬菌体基因组进入宿主细胞后，核糖体仅附着到后，核糖体仅附着到cp基因开始的核糖体基因开始的核糖体结合位点上，而不附着到结合位点上，而不附着到A蛋白基因或蛋白基因或rep基因的开始处，因为它们的核糖体结合位基因的开始处，因为它们的核糖体结合位点被病毒点被病毒RNA的二级结构所保护。相比之的二级结构所保护。相比之下，下，CP蛋白的起始密码子蛋白的起始密码子AUG处被核糖处被核糖体所附着，因它曝露在二级结构的未端体所附着，因它曝露在二级结构的未端 由于由于A和和rep两个位点被封闭在二级结两个
15、位点被封闭在二级结构中，首先打开的是构中，首先打开的是cp位点。位点。 当核糖体阅读到当核糖体阅读到cp位点时，使形成位点时，使形成二级结构的氢链断裂。二级结构的氢链断裂。随着翻译的进行，随着翻译的进行，将其下游的将其下游的rep位点也冲开了。这样位点也冲开了。这样rep基因总是依赖于位于前面的基因总是依赖于位于前面的cp位点和核位点和核糖体的结合。糖体的结合。 虽然虽然rep的核糖体结合位点每次都被的核糖体结合位点每次都被cp基基因的翻译所打开，但是因的翻译所打开，但是RNA噬菌体的噬菌体的cp蛋白蛋白多肽链产生的量要比复制酶多得多，为什么？多肽链产生的量要比复制酶多得多，为什么？ 新产生的
16、外壳蛋白的亚基可以特异地附新产生的外壳蛋白的亚基可以特异地附着到着到rep基因的核糖体结合位点，阻止了核基因的核糖体结合位点，阻止了核糖体的附着。这样外壳蛋白就成了复制酶基糖体的附着。这样外壳蛋白就成了复制酶基因翻译的特异阻遏物。因翻译的特异阻遏物。 在感染在感染10分钟后，外壳蛋白足以阻断复制分钟后，外壳蛋白足以阻断复制酶的进一步合成。酶的进一步合成。 A蛋白的翻译正是趁以负链为模板蛋白的翻译正是趁以负链为模板开始复制时，新合成的开始复制时，新合成的“”链在链在尚尚未形成二级结构之前未形成二级结构之前核糖体结合到其核糖体结合到其A位点上，进行翻译，产生位点上，进行翻译，产生A蛋白。蛋白。2、
17、mRNA自身稳定性对转录水平的影响 mRNA是否被核酸酶降解取决于它们的二级结构 反向重复序列（inverted repeat，IR ）能够促进茎环结构的形成，防止核酸外切酶的降解作用 在E.coli的麦芽糖操纵子中的malE和malF基因之间存在2个IR顺序。由于在malE 3端有2个IR存在，可以形成茎环保护其不被外切酶所降解，从而使得malE的产物要比malF的产物的含量高20-40倍。若IR区缺失，那么malE产物的量就会减少到原来的1/9。 RNA结合蛋白能够促进mRNA的降解静止期细菌以糖原形式储藏糖，静止期细菌以糖原形式储藏糖，快速生长周期则通过糖酵解途径快速生长周期则通过糖酵解
18、途径消耗糖，这两个过程的平衡由消耗糖，这两个过程的平衡由CsrABCsrAB调节系统调节系统完成。完成。CsrACsrA蛋白可激活糖酵解过程并抑蛋白可激活糖酵解过程并抑制葡萄糖和糖原的合成。在糖原制葡萄糖和糖原的合成。在糖原合成途径中，如果合成途径中，如果CsrACsrA蛋白结合蛋白结合到到glgglg基因的基因的mRNAmRNA分子上，该分子上，该mRNAmRNA分子就易于受核酸酶攻击，分子就易于受核酸酶攻击，加速降解，作为蛋白质合成模板加速降解，作为蛋白质合成模板的功能就受到抑制。的功能就受到抑制。 CsrA蛋白调控蛋白调控glg mRNA的稳定性的稳定性3.3.调节蛋白的调控作用调节蛋白
19、的调控作用 细菌中有些mRNA结合蛋白可激活靶基因的翻译，如BidA蛋白对转录调控蛋白fis mRNA翻译的激活。 mRNA特异性抑制蛋白则通过与核糖体竞争性结合mRNA抑制翻译的起始，如核糖体蛋白。蛋白质合成的自体调控蛋白质合成的自体调控（autogenous regulation) 操纵子的表达都受操操纵子的表达都受操纵子自身的一些基因产物纵子自身的一些基因产物的调控。的调控。 当一个当一个蛋白质调控自蛋白质调控自身的产量时身的产量时，就发生了，就发生了自自体调控。体调控。 核糖体蛋白质是每个核糖体蛋白质是每个操纵子的调控蛋白质。操纵子的调控蛋白质。核糖体蛋白对自身核糖体蛋白对自身mRNA
20、mRNA翻译的抑制翻译的抑制rRNArRNA基因正常转录和翻基因正常转录和翻译，产生核糖体蛋白。译，产生核糖体蛋白。由于这些蛋白与由于这些蛋白与rRNArRNA亲亲和力较强，只要细胞中和力较强，只要细胞中有足够的有足够的rRNArRNA，核糖体，核糖体蛋白就不会结合到自身蛋白就不会结合到自身mRNAmRNA上。上。当细胞中缺乏足够当细胞中缺乏足够rRNArRNA时，核糖体蛋白只能结时，核糖体蛋白只能结合到自身合到自身mRNAmRNA上，导致上，导致该该mRNAmRNA的的RBSRBS位点被封闭，位点被封闭，蛋白质合成停止。蛋白质合成停止。这种这种机制保证了机制保证了rRNArRNA和核糖和核糖
21、体蛋白在数量上的平衡。体蛋白在数量上的平衡。4.4.反义反义RNARNA的调节作用的调节作用 .反义RNA(anti sense RNA)是与mRNA互补的RNA分子。反义RNA能与mRNA分子特异性地互补结合，从而抑制该mRNA的加工与翻译。 这类这类RNA称为称为干扰干扰mRNA的互补的互补RNA，间称间称micRNA(mRNA-interfering complementary RNA) 反义RNA是直接将单链的RNA放进细胞与mRNA互补。RNA干扰是将一段双链互补的RNA放进细胞，在细胞中某种蛋白质的作用下降解为单链再与mRNA互补，RNA干扰是线虫等低等生物本身具有的免疫机制，其效
22、率比反义RNA高得多。 反义反义RNARNA的作用机制的作用机制 (1) 反义RNA直接作用于靶mRNA的SD序列和(或)部分编码区，直接抑制翻译，或与靶mRNA结合形成双链RNA，从而易被RNA酶降解； (2) 反义RNA与mRNA SD序列的上游非编码区结合，引起mRNA构象变化，抑制翻译；(3) 反义RNA则直接抑制靶mRNA的转录。其机理为反义RNA和mRNA结合形成类似-不依赖性的转录终止子而在转录水平上抑制靶基因的表达。 调控调控RNA与阻遏操纵子的与阻遏操纵子的蛋白质蛋白质的不同的不同点是点是RNA没有没有变构变构的性质，它不受其它小分的性质，它不受其它小分子影响而改变识别靶分子
23、的能力。因此它的子影响而改变识别靶分子的能力。因此它的调控作用随着其产生而形成，随着酶将其降调控作用随着其产生而形成，随着酶将其降解而消失。解而消失。例子：例子： 大肠杆菌外膜蛋白有两种，一种为大肠杆菌外膜蛋白有两种，一种为ompC，一种为一种为 ompF，OmpC和和OmpF两个基因编码了两个基因编码了OmpC和和OmpF两两种外膜蛋白，这两个基因并不连锁，但却受到培养基的渗种外膜蛋白，这两个基因并不连锁，但却受到培养基的渗透压的控制。它们的表达和渗透压改变有关。透压的控制。它们的表达和渗透压改变有关。高渗透压高渗透压时，时， ompC合成增多，合成增多，ompF的合成受到抑制。的合成受到抑
24、制。低渗透压低渗透压时，时，ompF合成增多，合成增多， ompC的合成受到抑制的合成受到抑制它们如何对渗透压的改变作出反应呢？它们如何对渗透压的改变作出反应呢？ EnvZ基因编码一种作为渗透压感受器的一种基因编码一种作为渗透压感受器的一种受体蛋白受体蛋白。当渗透压增加时，。当渗透压增加时，EnvZ激活激活OmpR的产物（一种正调节蛋白）。它可以的产物（一种正调节蛋白）。它可以激活激活OmpC和调节蛋白和调节蛋白mic F两个基因转录。两个基因转录。micF 的产物是一条长的产物是一条长174nt的的RNA，称为称为micRNA（mRNA-interfering-complementary m
25、RNA ）,即干即干扰扰mRNA的互补的互补RNA。一般都称之为反义一般都称之为反义RNA( antisense RNA )。MicF RNA可以和可以和OmpF mRNA上包含核糖体结合位上包含核糖体结合位点的翻译起始区互补结合，形成双链区。点的翻译起始区互补结合，形成双链区。MicF RNA 通过和通过和OmpF mRNA的结合的结合来作为一种来作为一种调节物并阻止其翻译。调节物并阻止其翻译。当渗透压增加时会导致当渗透压增加时会导致micRNA的合成，而关闭了的合成，而关闭了OmpF mRNA的翻译的翻译。 micF RNA能能够与够与ompF mRNA的前导序列中的的前导序列中的44个核
26、苷酸（包括个核苷酸（包括SD序列）以及编码区序列）以及编码区域（包括起始密码域（包括起始密码子子AUG）形成杂合形成杂合双链，从而抑制双链，从而抑制ompF mRNA的翻的翻译。译。反义反义RNA的概念可以用于研究基因的功能的概念可以用于研究基因的功能 反义反义RNA的的合成能抑制原核合成能抑制原核基因或真核基因基因或真核基因的靶的靶RNA。人工人工合成的编码反义合成的编码反义RNA的基因已被的基因已被引入大肠杆菌中，引入大肠杆菌中，它们可通过与它们可通过与mRNA互补阻止互补阻止特异靶基因的表特异靶基因的表达。达。 细菌铁蛋白储存细胞中过剩的铁离子。细菌铁蛋白储存细胞中过剩的铁离子。bfrb
27、fr基基因编码细菌铁蛋白，而因编码细菌铁蛋白，而anti-bfranti-bfr基因编码反义基因编码反义RNARNA。无论细胞中铁离子浓度高低，。无论细胞中铁离子浓度高低，bfrbfr基因都基因都正常转录成正常转录成mRNAmRNA，而，而anti-bfranti-bfr基因的转录却受基因的转录却受感应铁离子浓度变化的感应铁离子浓度变化的FurFur蛋白的调控。蛋白的调控。 细胞中铁离子过多时，细胞中铁离子过多时，FurFur蛋白作为抑制因子蛋白作为抑制因子起作用，关掉与铁摄取有关的众多操纵子，起作用，关掉与铁摄取有关的众多操纵子，anti-brfanti-brf基因不表达，使基因不表达，使b
28、frbfr基因能正常翻译基因能正常翻译出铁蛋白，储存过剩的铁离子。出铁蛋白，储存过剩的铁离子。 在铁离子浓度低时，在铁离子浓度低时，anti-bfranti-bfr基因转录产生大基因转录产生大量反义量反义RNARNA，与，与bfrbfr的的mRNAmRNA配对，阻止细菌铁蛋配对，阻止细菌铁蛋白基因的翻译。白基因的翻译。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 在原核生物中，有时同一个操纵子中的基因其功能并不相关，那么它们的产量就不可能要求
29、一致，但又同在一个操纵子中，如何来进行调节呢？ 所谓的稀有密码子是在一般的编码中利用频率很低的密码子。 由于对应于稀有密码子的tRNA较少，高频使用稀有密码子的基因翻译时，核糖体在mRNA上行进的时间延长，翻译的速度降低，从而影响蛋白合成量，尤见于调控蛋白。6 6、重叠基因对翻译的影响、重叠基因对翻译的影响 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 翻译偶联可能是保证两个相邻的基因产物在数量上相等的重要手段。TrpB 谷氨酸- 异亮氨酸-终止 GAA - AUC - UGA - UGG - AA AUG - GAA 甲硫氨酸 谷氨酸trpAtrpE苏氨酸苯丙氨酸终止 ACU -
30、UUC - UGA - UGG - CU AUG AUG GCU 甲硫氨酸 - 丙氨酸- trpD 翻译终止时核糖体立即处在起始环境中，这种重叠的密码子保证了同一核糖体对两个连续基因进行翻译的机制。E. coli的gal操纵子中E、T、K基因中，T与K翻译应保持一致参与gal代谢。而galE却不和galT偶联，由于UDP-Gal既可作为碳源又是合成细胞壁的原料，无外源Gal时galE表达的异构酶参与UDPG转变为UDP-Gal。galKgalK起始密码子虽起始密码子虽然与然与galTgalT的终止密的终止密码子间隔码子间隔3 3个核苷酸，个核苷酸，galKgalK的的S-DS-D序列却位序列却
31、位于于galTgalT终止密码子终止密码子之前。之前。当当galTgalT翻译翻译终止时，核糖仍结终止时，核糖仍结合在合在mRNAmRNA上，上，继续继续翻译翻译galKgalK，使，使galTgalT和和galKgalK翻译保持一翻译保持一致。致。7 7、翻译的阻遏、翻译的阻遏 E.coli的RNA噬菌体Q病毒基因组只含3个基因：与组装和吸附相关的成熟蛋白基因A、外壳蛋白基因cp和复制酶基因Rep。 噬菌体Q感染细菌， Q(+)RNA进入细胞并指导合成复制酶，但是，正链上此时已经有不少核糖体，从5到3方向进行翻译，这将影响复制酶催化的3-5方向进行的(-)链合成。 复制酶作为翻译阻遏物进行调
32、节 纯化的复制酶可以和外壳蛋白的翻译起始区结合，抑制外壳蛋白的合成8 8、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 细胞如何保证蛋白质合成的总速度与蛋白质合成机器主要成分rRNA的合成速率一致？ 如何保证不进行蛋白质合成时没有RNA的合成？严谨反应(strigent response) 当细菌在不良的营养条件下生长时，由于缺乏当细菌在不良的营养条件下生长时，由于缺乏足够的氨基酸，蛋白质合成受到抑制，并由此足够的氨基酸，蛋白质合成受到抑制，并由此影响到细胞的许多生理生化活性，代谢水平下影响到细胞的许多生理生化活性，代谢水平下降，生长速度变慢。细菌对于不良的营养条件降，生长速度变慢。
33、细菌对于不良的营养条件所产生的这一系列的反应叫做严谨反应所产生的这一系列的反应叫做严谨反应。 细菌仅进行很少且有限的代谢过程以节细菌仅进行很少且有限的代谢过程以节约使用有限的资源，当营养条件得到改善时，约使用有限的资源，当营养条件得到改善时，细菌将停止这种应急调控，重新开放各代谢细菌将停止这种应急调控，重新开放各代谢过程。过程。rRNA和和tRNA的合成大量减少的合成大量减少10-20倍，部分种倍，部分种类的类的mRNA合成减少合成减少蛋白质降解速度加快，核苷酸、糖和脂类的合成蛋白质降解速度加快，核苷酸、糖和脂类的合成量下降。量下降。 氨基酸缺乏时，不负载氨基酸的tRNA增多，这种空载的tRN
34、A仍能与核糖体A位结合，触发空转反应。 蛋白质合成成肽反应的终止，导致转运AA-tRNA所需的GTP冗余，大量GTP被用于合成魔斑核苷酸前体。严紧反应的触发器是位于核糖体A位点中的空载tRNA 鸟苷四磷酸鸟苷四磷酸鸟苷五磷酸鸟苷五磷酸 魔斑(magic spot)：细菌在氨基酸饥饿时，出现两种特殊的核苷酸，其电泳的迁移率和一般的核酸不同，在色谱上能检测到相应的特殊斑点，称为“魔斑”和“魔斑”，即ppGpp和是pppGpp。 当细胞缺乏氨基酸时产生当细胞缺乏氨基酸时产生ppGpp，可在很大可在很大范围内做出如抑制核糖体和其他大分子合成的应范围内做出如抑制核糖体和其他大分子合成的应急反应，活化某些
35、氨基酸操纵子的转录表达，抑急反应，活化某些氨基酸操纵子的转录表达，抑制与氨基酸转运无关的系统，活化蛋白水解酶等，制与氨基酸转运无关的系统，活化蛋白水解酶等，以节省或开发能源，度过难关。以节省或开发能源，度过难关。 ( (p)ppGppp)ppGpp的作用范围十分广泛，它们不是只的作用范围十分广泛，它们不是只影响一个或几个操纵子，而是影响一大批，所以影响一个或几个操纵子，而是影响一大批，所以它们是超级调控因子。它们是超级调控因子。1、关于管家基因叙述错误的是、关于管家基因叙述错误的是 (A) 在生物个体的几乎各生长阶段持续表达在生物个体的几乎各生长阶段持续表达 (B) 在生物个体的几乎所有细胞中
36、持续表达在生物个体的几乎所有细胞中持续表达 (C) 在生物个体全生命过程的几乎所有细胞中在生物个体全生命过程的几乎所有细胞中表达表达 (D) 在生物个体的某一生长阶段持续表达在生物个体的某一生长阶段持续表达 (E) 在一个物种的几乎所有个体中持续表达在一个物种的几乎所有个体中持续表达 D2、一个操纵子（元）通常含有、一个操纵子（元）通常含有 (A) 数个启动序列和一个编码基因数个启动序列和一个编码基因 (B) 一个启动序列和数个编码基因一个启动序列和数个编码基因 (C) 一个启动序列和一个编码基因一个启动序列和一个编码基因 (D) 两个启动序列和数个编码基因两个启动序列和数个编码基因 (E)
37、数个启动序列和数个编码基因数个启动序列和数个编码基因 B3、下列情况不属于基因表达阶段特异性的是，、下列情况不属于基因表达阶段特异性的是，一个基因在一个基因在 (A) 分化的骨骼肌细胞表达，在未分化的心肌分化的骨骼肌细胞表达，在未分化的心肌细胞不表达细胞不表达 (B) 胚胎发育过程不表达，出生后表达胚胎发育过程不表达，出生后表达 (C) 胚胎发育过程表达，在出生后不表达胚胎发育过程表达，在出生后不表达 (D) 分化的骨骼肌细胞表达，在未分化的骨骼分化的骨骼肌细胞表达，在未分化的骨骼肌细胞不表达肌细胞不表达 (E) 分化的骨骼肌细胞不表达，在未分化的骨分化的骨骼肌细胞不表达，在未分化的骨骼肌细胞
38、表达骼肌细胞表达 A4 4、乳糖操纵子（元）的直接诱导剂是、乳糖操纵子（元）的直接诱导剂是 (A) (A) 葡萄糖葡萄糖 (B) (B) 乳糖乳糖 (C) (C) 一半乳糖苷酶一半乳糖苷酶 (D) (D) 透酶透酶(E)(E)异构乳糖异构乳糖 E5 5、LacLac阻遏蛋白结合乳糖操纵子（元）的阻遏蛋白结合乳糖操纵子（元）的 (A) CAP(A) CAP结合位点结合位点 (B) O(B) O序列序列 (C) P(C) P序列序列 (D) Z(D) Z基因基因 (E) I(E) I基因基因B6 6、cAMPcAMP与与CAPCAP结合、结合、CAPCAP介导正性调节发生在介导正性调节发生在 (A
39、) (A) 葡萄糖及葡萄糖及cAMPcAMP浓度极高时浓度极高时 (B) (B) 没有葡萄糖及没有葡萄糖及cAMPcAMP较低时较低时 (C) (C) 没有葡萄糖及没有葡萄糖及cAMPcAMP较高时较高时 (D) (D) 有葡萄糖及有葡萄糖及cAMPcAMP较低时较低时 (E) (E) 有葡萄糖及有葡萄糖及CAMPCAMP较高时较高时 C7、Lac阻遏蛋白由阻遏蛋白由 (A) Z基因编码基因编码 (B) Y基因编码基因编码 (C) A基因编码基因编码 (D) I基因编码基因编码 (E) 以上都不是以上都不是 D8、色氨酸操纵子（元）调节过程涉及、色氨酸操纵子（元）调节过程涉及 (A) 转录水平
40、调节转录水平调节 (B) 转录延长调节转录延长调节 (C) 转录激活调节转录激活调节 (D) 翻译水平调节翻译水平调节 (E) 转录翻译调节转录翻译调节 E (A) Lac阻遏蛋白阻遏蛋白 (B) RNA聚合酶聚合酶 (C) 环一磷酸腺苷环一磷酸腺苷 (D) CAP-cAMP (E)异构异构乳糖乳糖 9、与、与O序列结合序列结合 10、与、与P序列结合序列结合 11、 与与CAP结合结合 12、与、与CAP位点结合位点结合 ABCD13、乳糖、阿拉伯糖、色氨酸等小分子物质在基因表达调控中作用的共同特点是A与启动子结合B与DNA结合影响模板活性C与RNA聚合酶结合影响其活性D与蛋白质结合影响该蛋
41、白质结合DNA E与操纵基因结合D14、DNA损伤修复的SOS系统A是一种保真性很高的复制过程BLexA蛋白是一系列操纵子的阻遏物CRecA蛋白是一系列操纵子的阻遏物D它只能修复嘧啶二聚体B15、以下关于cAMP对原核基因转录的调控作用的叙述错误的是AcAMP可与分解代谢基因活化蛋白(CAP)结合成复合物BcAMP-CAP复合物结合在启动子前方C葡萄糖充足时，cAMP水平不高D葡萄糖和乳糖并存时，细菌优先利用乳糖E葡萄糖和乳糖并存时，细菌优先利用葡萄糖D21、 Lac 阻遏蛋白由阻遏蛋白由 _ 基因编码，基因编码，结合结合 _ 序列对序列对 Lac 操纵子（元）起操纵子（元）起阻遏作用。阻遏作用。 22、 Trp 操纵子的精细调节包括操纵子的精细调节包括 _ 及及 _ 两种机制。两种机制。 IO阻遏机制阻遏机制弱化机制弱化机制87 结束语结束语