DNA复制、转录和翻译.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,DNA,复制,(,replication,),由,亲代,DNA,合成两个相同的子代,DNA,的过程（,DNA,指导的,DNA,生物合成）。,复制,亲代,DNA,子代,DNA,一,、,复制可能的几种方式,全保留式 半保留式 混合式,DNA,复制方式,密度梯度实验,含重氮-,DNA,的细菌,培养于普通培养液,第一 代,继续培养于普通培养液,第二代,梯度离心结果,半保留复制,二、,DNA,半保留复制所需条件,：,模板(,template),:,解开成单链的,DNA,母链；,底物（,substrate),:,4,种脱氧核苷三磷酸（,dATP，dGTP，dCTP，dTTP,）,；,聚合酶(,polymerase),:,依赖,DNA,的,DNA,聚合酶（,DDDP,），简写为,DNA-pol；,如何获得单链,DNA,模板？,多种蛋白质参与（,以大肠杆菌为例,）,解链酶,（,helicase,）；,单链结合蛋白,（,single,strand DNA binding protein,，,SSB,）；,DNA,拓扑异构酶,（,DNA topoisomerase,）,解链酶（,helicase),利用,ATP,供能，作用于氢键，使,DNA,双链解开成为两条单链。,单链,DNA,结合蛋白,（,SSB,）,SSB,Dna B,Dna C,解链方向,拓扑异构酶,解除超螺旋,DNA,线性双螺旋,从中间,解链,上下都过度拧紧,超螺旋,进一步解链就更加困难,拓扑异构酶,I,切开超螺旋的,单链,，再连接成双链。无需,ATP,。,拓扑异构酶,II,切开超螺旋的,双链,，解除超螺旋，再连接成双链。,参与复制全过程,DNA,聚合酶的分类,1、原核生物的,DNA,聚合酶：,DNA-pol,DNA-pol,DNA-pol,DNA,聚合酶,DNA,生物合成,大肠杆菌,DNA,聚合酶,（,E.Coli,DNA polymerase,）和,Klenow,片段,大肠杆菌,DNA,聚合酶,复制中,DNA,链延伸,大肠杆菌,DNA,聚合酶,（,一）,DNA,聚合酶,和,Klenow,片段,大肠杆菌,DNA,聚合酶,是单一多肽链的多功能酶，分子量为,102kD,，它具有,3,种酶活性：,5,3,DNA,聚合酶,活性。,3,5,核酸,外切酶,活性。,5,3,核酸,外切酶,活性。,（,DNA,合成,）,（,校对,）,（,切除,RNA,引物和突变序列,）,5,至,3,的聚合活性,dTTP,3,(,dNMP,),n,+dN,T,P,(,dNMP,),n,+1,+ppi,3,A T G C A A T T G C 5,|,5,T A C G,ppi,T,DNA,聚合酶（,DNA dependent DNA polymerase,，,DDDP,）,聚合反应的特点：,1、聚合反应具有方向性:,5,3,2、,DNA,聚合酶不能催化两个游离的脱氧核苷酸聚合，只能在一段寡核苷酸的 3,-,OH,逐个添加脱氧核苷酸，使核苷酸链不断延长。,5,A G C T T C A G G A T,A,3,|,3 T C G A A G T C C T A G C G A C 5,3,5,外切酶活性,5,3,外切酶活性,?,切除引物或突变的,DNA,片段,辨认错配的碱基对，将其水解,校对,核酸外切酶活性,真核生物的,DNA,聚合酶,DNA -pol,后随链合成,先导链合成,DNA,修复,起校读、修复和填补缺口的作用,？,线粒体,DNA,复制,DNA -pol,DNA -pol,DNA -pol,DNA -pol,复制的保真性,(,fidelity,),DNA,聚合酶对模板的依赖性，是子链与母链能准确配对的保证。,复制过程中，复制的保真性至少依赖三种机制：,1、,遵守严格的碱基配对规律,2、聚合酶在复制延长时对碱基的选择功能,3、复制出错时,DNA-pol,的及时校读功能,DNA,复制中为何需,RNA,引物？,DNA,聚合酶没有从头催化,2,个游离的脱氧核苷三磷酸聚合的能力；,只能在,3-OH,端与按碱基配对的,dNTP,进行反应，生成磷酸二酯键；,引物提供游离的,3-OH,末端；,引物酶和引发体,引物酶,(,primase,),在模板的复制起始部位催化,NTP,的聚合,形成短片段的,RNA。,这一小段,RNA,作为复制的,引物（,primer），,提供 3,-,OH,末端，使,DNA-pol,能够催化,dNTP,聚合。,依赖,DNA,的,RNA,聚合酶,引物酶与其他和复制有关的蛋白质形成的复合物。,引发体,（,primosome,）,DNA,连接酶,(,DNA ligase,),连接,DNA,链 3,-,OH,末端和相邻,DNA,链5,-,P,末端，使二者生成磷酸酯键，从而把两段相邻的,DNA,链连接成完整的链。,ATP,DNA,连接酶在,DNA,修复、重组、剪接中也起连接缺口的作用。,OH P,DNA复制过程,G,1,G,2,S,M,哺乳动物的细胞周期,DNA,合成,(,synthesis,),期,人为分成：,起始、延长、终止三个阶段,一、复制的起始,需要解决两个问题：,1、,DNA,解开成单链，提供模板,2、生成引物，提供 3,-,OH,末端,相关的几个概念：,1、复制起始点,（,E,.coli-oriC,）,GATTNTTTATTT,GATCTNTTNTATT,GATCCTTATTAG,1 13 17 29 32 44,TGTGGATTA-,-TTATTACACA-,-,TTTGGATAA-,-,TTATCCACA,58 66 166 174 201 209 237 245,串联重复序列,反向重复序列,5,3,5,3,复制时,DNA,双链解开分成二股单链新链沿着张开的二股单链生成，复制中形成的这种,Y,字形的结构称为,复制叉,。,2、复制叉,（,replication fork,）,3,5,5,3,新链,3,5,3,5,亲代,DNA,复制方向,原核生物例如,E.coli，,是从固定的复制起始点开始，同时向两个方向进行复制,称为,双向复制,（,bidirectional replication,）,3、,双向复制,DnaA,蛋白辨认起始点,形成起始复合物,DnaB,蛋白解螺旋,DnaC,蛋白协助,DnaB,在多种蛋白质参与下，,DNA,解开成单链,HU,蛋白促进起始,SSB,维持单链稳定,引物合成,Dna A,Dna B、Dna C,DNA,拓扑异构酶,引物酶,OH,SSB,3,5,3,5,真核生物的染色体庞大、复杂，有,多个复制起始点,，同时进行多个,DNA,片段的复制。,两个起始点之间的,DNA,片段，称为一个,复制子,（,replicon,）,。,真核生物也是双向复制。,二、复制的延长,DNA,聚合酶催化游离的脱氧核苷酸结合到新链,3,末端，使其不断延长。,5,3,5,DNA-pol,DNA-pol,DNA-pol,DNA-pol,（,一,）,复制延长的过程,dATP,dGTP,dTTP,dCTP,dTTP,dGTP,dATP,dCTP,领头链,(,leading strand,),顺着解链方向生成的子链，其复制是连续进行的，所得到一条连续片段的子链。,5,3,3,5,3,5,解链方向,（,二,）,复制的 半不连续性,3,5,3,5,解链方向,复制方向与解链方向相反，须等待解开足够长度的模板链才能继续复制，所得到一条由不连续片段组成的子链。,随从链,(,lagging strand,),冈崎片段,（,Okazaki fragment,）,3,5,3,3,5,三、复制的终止,原核生物的复制终止,1,.,多为环状,DNA,分子，双向复制的复制片段在复制的终止点,（,ter）,处汇合。,5,5,5,RNA,酶,OH,P,5,DNA,聚合酶,dNTP,5,5,P,ATP,ADP+Pi,5,5,DNA,连接酶,2,.,随从链上不连续性片段的连接,真核生物的复制终止,1，染色体,DNA,呈线状，复制在末端停止,5,5,5,5,水解、聚合、连接,5,5,5,5,2，连接不连续片段,端粒,（,telomere,）,真核生物染色体线性,DNA,分子末端的特殊结构,1、结构特点：,1,）,由末端单链,DNA,序列和蛋白质构成,2,）,末端,DNA,序列是多次重复的富含,G、T,碱基的短序列。,2、功能,1,）,维持染色体的稳定性,2,）,维持,DNA,复制的完整性,TTTT,GGGG,TTTT,GGGG,端粒酶,（,telomerase,）,1 一种,RNA-,蛋白质的复合物,2 一种特殊的逆转录酶,能依赖自身的,RNA,为模板逆转录合成端粒,DNA,特点：,功能：,复制终止时，染色体线性,DNA,末端确有可能缩短，但通过端粒酶的作用，可以补偿这种由除去引物引起的末端缩短。,telomerase,端粒酶与药物,hTR和hTERT,核酶,逆转录酶抑制剂 3-叠氮胸苷（AZT）,四、其他复制方式,滚环复制,rolling circle replication,DNA,复制,概念,:,半保留复制,半不连续复制,(,前导链,后随链,),冈崎片段,DNA,复制的酶学,DNA,聚合酶,(DDDP,多功能酶,),5-3,聚合酶活性,-,依赖模板的新链延伸,3-5,外切酶活性,-,校读,5-3,外切酶活性,-,切除引物与突变片段,DNA,复制的酶学,起始阶段,-,获得单链模板,解螺旋酶,拓扑异构酶,单链结合蛋白等,端粒,（,telomere,）,与端粒酶,（,telomerase,）,端粒功能,1,）,维持染色体的稳定性,2,）,维持,DNA,复制的完整性,第四节 反转录,反,转录,(,r,everse transcription,),以,RNA,为模板，合成与其互补的,DNA,的过程,也称,逆转录,。,RNA,DNA,反,转录,酶,RNA,指导的,DNA,聚合酶活性（,RDDP,）。,核糖核酸酶,H,活性（,RNaseH,）。,DNA,聚合酶活性（,DDDP,）。,反转录酶的作用合成,cDNA,：,反转录酶,（,reverse transcriptase,）,是依赖,RNA,的,DNA,聚合酶，它以,RNA,为模板，,4,种,dNTP,为底物，催化合成,DNA,，此过程称为反转录过程。反转录酶是,多功能酶,。,5,3,3,5,RNA,(,用 表示,),RNA,-,DNA,杂化分子,3,5,RNase,（,核酸酶,H,活性,),DDDP,（,DNA,聚合酶活性）,4,种,dNTP,RDDP,（,反转录酶,）,引物、,4,种,dNTP,病毒双链,DNA,用 表示）,（,cDNA,第二链,(complementary DNA,，,cDNA,),与病毒,RNA,互补的,DNA,(,用 表示,),5,3,3,5,5,3,5,3,反转录酶的作用,转录,(,transcription,),生物体以,DNA,为模板合成,RNA,的过程,转录,RNA,DNA,转,录,的,条 件,：,原料,:,4,种,NTP,(,A,TP,UTP,G,TP,C,TP),模板,:,单链,DNA,酶,:,RNA,聚合酶,其他蛋白质因子,复制与转录的异同,?,？,相同点,模板：,DNA,原料：核苷三磷酸,合成方向：,53,方向,依赖,DNA,的聚合酶,遵守碱基互补配对规律,产物为多聚核苷酸链,不同点,复制 转录,模板 两股链均作为模板 一条模板链,原料,dNTP NTP,聚合酶,DNA,聚合酶,RNA,聚合酶,产物 子代,DNA,双链,mRNA;tRNA;rRNA,配对,A-T,；,G-C A-U,；,T-A,；,G-C,引物 需,RNA,引物,-,方式 半保留复制 不对称转录,DNA,模 板,5,3,3,5,模板链,编码链,编码链,模板链,（,template strand,）,coding strand,不对称转录,（,asymmetric transcription,）,*,在,DNA,分子双链上某一区段，一股 链可转录，另一股链不转录；,*,模板链并非永远在同一单链上。,转录的忠实性,/,进行性,固定的起点和终点,严格遵守碱基互补,保真性低于复制,10,4,10,6,转录起始,RNA,聚合酶必须准确地结合在转录模板的起始区域,;,DNA,双链解开，使其中的一条链作为转录的模板,需解决,两个问题,：,模板和,RNA,聚合酶的辨认、结合,5,3,3,5,结构基因,调控序列,RNA-pol,启动子（,promoter,),RNA,聚合酶识别,结合并起始转录的一段高度保守性,DNA,序列，称为,36512,决定哪些基因被转录,150618,催化功能,155613,结合,DNA,模板,70263,辨认起始点,亚 基 分 子 量 功 能,原核生物的,RNA,聚合酶,核心酶,core enzyme,全酶,holoenzyme,保守序列,（一致性序列）,开始转录,T T G A C A,A A C T G T,-35,区,(Pribnow box),结合部位,，,影响启动子复合物形成,；,T A T A A T Pu A T A T T A Py,-10,区,1,-30,-5 0,10,-10,-40,-20,5,3,3,5,识别部位,，,还决定启动子强度,；,原核生物启动子,（,Sextama,框）,间隔区,原核生物的转录起始,2,DNA,双链解开,形成,转录空泡,1,RNA,聚合酶全酶,(,2),与模板结合,3,在,RNA,聚合酶作用下,发生第一次聚合反应,5-,ppp,Gp,N,OH+,ppi,RNApol-DNA-pppGpN-OH,ppp,G,NTP,ppp,GpN-,OH,ppi,起始复合物,:,5-,ppp,G-,OH,+,NTP,5,3,DNA,原核生物转录过程中的现象,核糖体,RNA,RNA,聚合酶,转录终止,-,RNA,聚合酶在,DNA,模板上停止前进，,转录产物,RNA,链从转录复合物上脱落下来,原核生物的转录终止子（,terminator,）,1,、,依赖,因子（,Rho),的转录终止,2,、不依赖,因子,的转录终止,DNA,模板上靠近终止处，有些,特殊的碱基序列,，转录出,RNA,后，,RNA,产物形成,特殊的结构,来终止转录。,TTG,CAGCCTGA,CAAA,TCAGGCTG,ATGGCTGGTGACTTTTTAGTCACCAGCCTTTTT,DNA,或,UUUU,CAAUCAA,茎环结构,RNA,5pppG,5,3,3,5,茎环结构使转录终止：,1,，,使,RNA,聚合酶变构,2,，使转录复合物趋于解离，,RNA,产物释放,RNA-pol,真核生物的,RNA,聚合酶,种类,对鹅膏蕈碱的反应,45S-rRNA,前体,hnRNA,，,snRNA,5S-rRNA,tRNA,、,snRNA,耐受,极敏感,中度敏感,转录产物,启动子,一种,多种,下游启动子,真核生物的转录起始,也需要,RNA,聚合酶辨认、结合转录起点,的,顺式作用元件,，生成起始复合物。,顺式作用元件,-,真核生物结构基因上游的调控区存,在的相似或一致性的,DNA,序列。,-GCGC-CAAT-TATA,转录起始,TATA,盒（,-30,-25,）,CAAT,盒,(-75),G C,盒,(-90),基 因,增强子,(enhancer,),增强转录效率,顺式作用元件,RNA,聚合酶,II,启动子,D,TATA,A,B,DNA,TATA,F,E,反式作用因子,-,直接或间接辨认、结合顺式作用元件并影响其功能的蛋白质。,RNA,聚合酶与模板,DNA,的结合需一系列,转录因子,(TF),的参与。,RNA,聚合酶,真核生物的转录终止,和转录后加工密切相关,5-AAUAAA-,5-AAUAAA-,Poly,(,A,),mRNA,核酸酶,-GUGUGUG,AATAAA GTGTGTG,转录终止的修饰点,5,5,3,3,RNA-pol,蛋白质的生物合成,翻译,(p182),翻译（,translation,）,是指以新生的,mRNA,为模板，把核苷酸的三联体遗传密码翻译成氨基酸序列，合成多肽链的过程，是基因表达的最终目的。,模板：,mRNA,原料：,20,种编码氨基酸,氨基酸运载体：,tRNA,场所：,核蛋白体,酶：,氨基酰,-tRNA,合成酶、转肽酶,蛋白质因子：起始因子（,initiation factors,IF;eIF,）,延长因子（,elongation factors,EF,）,释放因子（,release factors,RF,）,核蛋白体释放因子（,ribosomal release factors,RRF,）,蛋白质生物合成体系,mRNA,是翻译的直接模板,开放阅读框架（,open reading frame,ORF,）,mRNA,从,5 3,方向，由,起始密码子,到,终止密码子,的序列，称为一个开放阅读框架。,遗传密码（,genetic,codon,）,开放阅读框架内每,3,个碱基组成的三联体，决定一个氨基酸，称为遗传密码。,遗传密码的特点,（一）,连续性,（,commaless,）,（二）,方向性,（,sideness,）,（三）简并性（,degeneracy,）,（三）摆动性（,wobble,）,（四）通用性（,universal,）,（五）,偏爱性,（,bias or preference,）,AUG,UGA,UAA,UAG,密码子,反密码子,密码的摆动性,mRNA,上的密码子与,tRNA,上的反密码子相互辨认，大多数情况下是遵从碱基配对规律的。但也可出现不严格的配对，这种现象就是遗传密码的摆动性。,开放阅读框架,Open Reading Frame,-GACUACAAGGU,AUG,CCC,UUGCUUCACAUG,UAA,ACGC-,mRNA,翻译起始点,5,非翻译区,3,非翻译区,起始密码,AUG,终止密码,UAA,、,UAG,、,UGA,mRNA,上从翻译起始点开始，三个碱基编码一个氨基酸。从起始,AUG,密码到终止密码（,UAA,）前的序列，代表整个一条多肽链的氨基酸信息，称为“开放阅读框架”（,ORF,）。这些碱基的替换、插入、缺失，都可能造成密码的混乱和氨基酸序列的改变，称为“,frame shift,，或者框移”。,核蛋白体是肽链合成的场所,核蛋白体由大、小亚基组成，每个亚基含有不同的蛋白质和,rRNA,，原核生物和真核生物又各有不同。,30S,60S,40S,50S,70S,80S,肽链合成的“装配机”核蛋白体,大亚基,转肽酶与,GTP,酶活性,小亚基,mRNA,与,tRNA,结合的识别,SD,序列（,Shine-Dalgarno),原核生物特有的、位于,mRNA,上,起始密码子,上游的一段富含,嘌呤（,AGGA),碱基的短序列，是,mRNA,与,核糖体小亚基结合位点,，直接影响翻译效率，又称为核蛋白体结合位点（,ribosomal binding site,，,RBS,）。,密码子,反密码子,氨基酰,-tRNA,合成酶,氨基酰,-tRNA,Thr,Tyr,蛋白质因子：起始因子（,initiation factors,IF;eIF,）,延长因子（,elongation factors,EF,）,释放因子（,release factors,RF,）,小亚基,大亚基,mRNA,5,3,氯霉素：作用于大亚基，阻断延伸,链霉素和卡那霉素：作用于小亚基，使构象改变，引起读码错误,S,四环素：抑制氨基酰,tRNA,与核蛋白体的结合,IF2,干扰素：诱导,eIF2,磷酸化。,蛋白质生物合成的阻断剂,翻译后加工,翻译后加工（,post-translational processing,）：,肽链从核蛋白体释放后，经过细胞内各种修饰处理，成为有活性的成熟蛋白质的过程。,一级结构的修饰,高级结构的修饰,靶向输送,一级结构的修饰,（一）去除,N-,甲酰基或,N-,甲硫氨酸,（二）个别氨基酸的修饰：,糖基化,，磷酸化等,（三）水解修饰,高级结构的修饰,（一）亚基聚合,（二）辅基连接,胰岛素,图,14-14,胰岛素的基因、转录和翻译产物,斜线示内含子,;S:,信号肽,;A,B:,胰岛素的,A,链和,B,链,;,C:C,肽,;Pre:,前导序列,蛋白质组（,proteome,）,指在一个细胞、或某一特定的组织类型所表达的全部蛋白质的总和。,蛋白质组学（,proteomics,）,是系统研究蛋白质组的组成、结构与功能的学科,。,蛋白质组研究的必要性,蛋白质是生命活动的主要执行者，蛋白质与基因之间在很大程度上是一种非线性的关系，蛋白质在发挥功能的时候有其自身的特征和规律，这是在基因水平上难以预测的。,蛋白质的,数量,比基因的数量多。,基因组是静态的，而蛋白质组是,动态,的。,广泛的,修饰加工过程,，这是蛋白质功能发挥的结构基础，也是蛋白质高度多样性的重要原因。,药物蛋白质组学,通过对比健康状态和疾病状态细胞或组织的蛋白质组表达差异，用于药物研究、药物受体研究或药物治疗前后蛋白质表达状态的总体分析，以评价药物类似物的活性关系，寻找高活性药物的一门学科。,第一节 概述第二节 原核生物的基因表达调控第三节 真核生物的基因表达调控,第七章 基因表达调控,(Control of Gene Expression),基因表达调控（,control of,gene expression,）,基因表达的开启或关闭以及基因活性的增加或减弱等，受着调节和控制。,基因表达,(,gene expression,),-,通过转录及翻译产生蛋白质产物，或转录后直接产生,RNA,产物的过程。,第一节 概述,基因表达的时间性及空间性,时间特异性,(temporal specificity),某一基因的表达严格按特定的时间顺序发生。,血红蛋白（,Hb,）,2,2,2,2,2,2,空间特异性,(spatial specificity),在个体发育、生长的全过程，一种基因产物在个体的不同组织或器官表达，即在个体的不同空间出现。,独特的表型,生物不同种属，同一种属的不同个体，同一个体的不同类型细胞，同一细胞在不同发育阶段或环境。,基因表达调控的生物学意义,适应环境、维持生长和增殖,维持个体发育与分化,人类基因组计划研究结果，人类基因组据估计约有,2-3,万个基因，但表达产物有,10,多万种；某个时空阶段，仅部分基因表达。,顺式作用元件,（,cis-acting element,）,特异,DNA,序列,可调节转录的,DNA,片段。,非编码序列；包括启动子、增强子、终止子、沉默子等。,反式作用因子,（,trans-acting factor,）,蛋白质,与顺式作用元件直接或间接相互作用，能调节基因转录活性的蛋白质因子,。,包括转录因子，,RNA,聚合酶等。,反式作用因子,（,trans-acting factor,）,激活蛋白,(activator protein,）,促进转录；,阻遏蛋白,(repressor protein),抑制转录；,RNA,聚合酶,直接识别并结合启动子，解开,DNA,双螺旋，催化合成转录产物；,第二节 原核生物基因转录调节,原核基因转录调节特点,因子决定,RNA,聚合酶识别特异性,操纵子模型的普遍性,操纵子,一个转录单位,阻遏蛋白与阻遏机制的普遍性,诱导和阻遏表达,诱导（,induction,）,-,可诱导基因在特定环境信号刺激下表达增强的过程。,DNA,损伤 修复酶基因激活,调节分解代谢，如乳糖操纵子,阻遏（,repression,）,-,可阻遏基因表达产物水平降低的过程,调节合成代谢，如色氨酸操纵子,诱导和阻遏在生物界普遍存在，也是生物体适应环境的基本途径。,负调控和正调控,负调控（,negative control,）,阻遏蛋白（阻遏物）封闭结构基因转录，去除后开启转录。,正调控（,positive control,）,激活蛋白（激活物）活化时，结构基因转录。,乳糖操纵子,细菌以,葡萄糖,为能量来源,葡萄糖充分时（,优先利用,）：,与,葡萄糖,代谢,有关的酶基因,-,表达,与,其他糖代谢,有关的酶基因,-,关闭,葡萄糖耗尽,时，乳糖存在：,与,乳糖代谢,有关的酶基因,-,表达,与,葡萄糖代谢,有关的酶基因,-,关闭,操纵子（,operon,）：,原核生物的一段,DNA,序列，由几个串联排列的功能相关的,结构基因,，加上,调控序列,组成的一个完整的连续的功能单位。,乳糖操纵子,P,：启动子,O,：操纵基因,Z,：,-,半乳糖苷酶基因,Y,：通透酶基因,A,：乙酰基转移酶基因,结构基因,调控序列,细菌对乳糖的利用及其相关的酶,:,乳糖,(,在通透酶作用下进入细菌内,）,半乳糖苷酶,（细菌中少量存在）,异乳糖,半乳糖苷酶,（细菌中少量存在）,葡萄糖,+,半乳糖,半乳糖苷酶 （细菌中少量存在）,转乙酰基酶,-,乙酰,半乳糖,阻遏蛋白的,负,调控,(,negative,control of repressor,),无乳糖,(no lactose):,lac,操纵子处于,阻遏状态,(repression),有乳糖,(presence of lactose),lac,操纵子被,诱导,(derepression,induction),诱导剂,(inducer):,异乳糖、半乳糖、,IPTG,（异丙基硫代半乳糖苷,）,启动子,操纵基因,1,、,乳糖代谢基因表达调控图解：,(,没有乳糖时,),I,lac,Z,lac,Y,lac,A,调节基因,启动子,操纵基因,结构基因,RNA,聚合酶,mRNA,转录,翻译,阻遏蛋白与操纵基因,结合，结,构基因转,录受阻,阻遏蛋白,乳糖代谢基因表达调控图解：,(,有乳糖时,),I,lac,Z,lac,Y,lac,A,调节基因,启动子,操纵基因,结构基因,RNA,聚合酶,mRNA,转录,翻译,阻遏蛋白与别乳糖结合后构象发生了改变，,因而不能与操纵基因结合，使得结构,基因进行转录。,阻遏蛋白,别乳糖,转录,半乳糖苷酶,通透酶,乙酰转移酶,乳糖分解代,谢调控过程,是一个自我,调控过程,CAP,的,正,调控（,Positive,Control of CAP,）,CAP(catabolite activator protein),分解代谢基因激活蛋白,同二聚体,(,亚基,22kD),，是一种含,HTH,基序的重要转录调节蛋白。,两个结合位点,DNA,结合域,cAMP(cyclic AMP),结合位点,2,、,乳糖操纵子,(,lac,operon),的调控方式,协调调节,(coordinate regulation),负调控与正调控协调合作,阻遏蛋白封闭转录时，,CAP,不发挥作用,如没有,CAP,加强转录，即使阻遏蛋白从,O,上解聚仍无转录活性,葡萄糖,/,乳糖共同存在时，细菌优先利用葡萄糖,葡萄糖可降低,cAMP,浓度，阻碍其与,CAP,结合从而抑制转录,结论：,lac,操纵子强的诱导作用既需要乳糖又需缺乏葡萄糖,