（二）乳糖操纵元雅各布和莫诺根据大量的遗传及生化研究结果，于1961年提出了乳糖操纵元模型，用来阐述乳糖代谢中基因表达的调控机制。随后，乳糖操纵元成为基因表达调控研究的典列。第31页，共84页，星期日，2025年，2月5日第32页，共84页，星期日，2025年，2月5日1.乳糖操纵元模型乳糖操纵元模型阐述的是一个基因簇内结构基因及其调控位点的表达调控方式。这个基因簇包括编码乳糖代谢酶的3个结构基因及其邻近的调控位点，即一个启动子和一个操纵子，还有一个抑制基因（I）位于所有基因上游，它抑制基因有自己的结构基因及调控位点，因此抑制基因不包括在乳糖操纵元之内。第33页，共84页，星期日，2025年，2月5日lacZ基因编码β-半乳糖酶，将乳糖分解为葡萄糖和半乳糖lacY基因合成的是渗透酶，可增加糖的渗透lacA基因编码乙酰转移酶，它能将乙酰基辅酶A分子上转移到β-半乳糖苷上，其生物学意义尚不完全清楚。I.编码阻遏蛋白的基因P.启动子O.操纵子第34页，共84页，星期日，2025年，2月5日第35页，共84页，星期日，2025年，2月5日因3个结构基因受同一个调控系统控制,所以在有乳糖时它们作为一个转录单位形成一条多顺贩子mRNA,使3个基因同时翻译成蛋白质,这三种酶的比例通常是1:0.5:0.2这种逐级降低的比例与多顺贩子中的基因顺序直接有关，位于下游的有些顺贩子由于不能重新启动,而使翻译效率降低。利用乳糖操纵元进行诱导结构基因表达的研究时,通常不使用乳糖,而利用一种乳糖类似物,即异丙基-β-D-硫代半乳糖(IPTG)IPTG对乳糖启动子有极强的诱导效应,本身又不被作为底物分解利用,因而被称为无偿诱导物.这结果充分说明,诱导过程并不涉及到诱导物与酶之间的互作。第36页，共84页，星期日，2025年，2月5日多顺贩子mRNA第37页，共84页，星期日，2025年，2月5日IPTG第38页，共84页，星期日，2025年，2月5日乳糖操纵元的负调控第39页，共84页，星期日，2025年，2月5日两种组成型突变第40页，共84页，星期日，2025年，2月5日3.乳糖操纵元的正调控1.葡萄糖抑制腺苷酸环化酶的活性；2.腺苷酸环化酶催化ATP前体转变成环式Amp(cAmp)；3.cAmp又与代谢激活蛋白(CAP)形成一种cAmp-CAP复合物,作为操纵元的正调控因子；4.当cAmp-CAP复合物的二聚体插入到乳糖启动子区域的特异核苷酸序列时，使启动子DNA弯曲形成新的构型，RNA聚合酶与这种DNA新构型的结合更加牢固，因而转录效率更高。第41页，共84页，星期日，2025年，2月5日乳糖操纵元的正调控第42页，共84页，星期日，2025年，2月5日（三）色氨酸操纵元大肠杆菌色氨酸操纵元是合成代谢途径中基因调控的典型例子。色氨酸操纵元包括色氨酸合成中5种酶的结构基因分别由trpE、trpD、trpC、trpB、trpA。trpE基因的上游是启动子、操纵子、前导序列、和弱化子。阻遏物trpR由相距较远的阻遏物基因编码。trpR基因编码一种无辅基阻遏物，只有无辅基阻遏物-色氨酸复合物后，才能成为有活性的阻遏物，与操纵子结合。第43页，共84页，星期日，2025年，2月5日第44页，共84页，星期日，2025年，2月5日Yanofsky等人发现弱化作用。在高浓度色氨酸存在时，转录的前导序列mRNA只含140个核苷酸，其中有一段28bp的弱化子区域，它在转录后可迅速形成发夹环结构。在发夹环的后面是一段多聚U序列。类似许多原核生物mRNA3‘末端的终止子序列。RNA聚合酶转录时不能通过这种发夹环结构。所以弱化子是内部终止子。无论有无色氨酸时都可以起始转录，但有色氨酸时仅能转录成140个核苷酸，无色氨酸或色氨酸浓度很低时才能转录形成完整的多顺贩子mRNA翻译成5种蛋白质。第45页，共84页，星期日，2025年，2月5日第46页，共84页，星期日，2025年，2月5日第47页，共84页，星期日，2025年，2月5日第48页，共84页，星期日，2025年，2月5日UUUU……342423UUUU……核糖体前导肽前导mRNA15’trp