原核表达调控与色氨酸操纵子优秀课件
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第七章 原核基因的表达调控 PPT课件
负控诱导系统： 正调控系统： 正负调控系统的协调 乳糖操纵子仅在有乳糖而没有葡萄糖的时候表达，此时，阻
遏蛋白从操纵区释放，cAMP含量高，cAMP-CRP激活蛋 白结合。
7.3 Trp operon
生物细胞中的氨基酸合成， 也受操纵子的调节。细胞 需要某种氨基酸时，其基因即表达，不需要时基因关闭，达 到经济的原则。
葡萄糖抑制lac mRNA的转录： 可阻止诱导物引起的阻遏物失活效应
仅去掉阻遏物并不能启动lac基因表达,有其它 因素参与
cAMP的浓度受葡萄糖代 谢的影响
Glu ↘ ，cAMP ↗ ； Glu↗,cAMP↘
糖酵解途径中位于葡萄糖6-磷酸与甘油之间的某些代 谢产物是腺苷酸环化酶活性 的抑制剂。
CAP, catabolite activator protein 由crp编码，代谢物激活蛋白
Szilard：I基因决定阻遏物的合成，当阻遏物存在 时，酶无法合成，只有有诱导物存在，才能去掉 该阻遏物。
Jacob：结构基因旁有开关基因（操纵基因）， 阻遏物通过与开关基因的结合，控制结构基因的 表达。
乳糖操纵子结构
调节基因
操作位点
ß -半乳糖苷酶 半乳糖苷透性酶 乙酰基转移酶
Control element Structural genes
弱化子对转录调控的关键
summary
空间结构，10th and 11th codons encode trp residues (rare AA)
时间，核糖体停顿在2个Trp 密码子上时， 4区未 转录出来
Trp浓度高时，4区转录之前核糖体到达2区。
RPO
leading seq. E D C B A
+
trp
遏蛋白从操纵区释放，cAMP含量高，cAMP-CRP激活蛋 白结合。
7.3 Trp operon
生物细胞中的氨基酸合成， 也受操纵子的调节。细胞 需要某种氨基酸时，其基因即表达，不需要时基因关闭，达 到经济的原则。
葡萄糖抑制lac mRNA的转录： 可阻止诱导物引起的阻遏物失活效应
仅去掉阻遏物并不能启动lac基因表达,有其它 因素参与
cAMP的浓度受葡萄糖代 谢的影响
Glu ↘ ，cAMP ↗ ； Glu↗,cAMP↘
糖酵解途径中位于葡萄糖6-磷酸与甘油之间的某些代 谢产物是腺苷酸环化酶活性 的抑制剂。
CAP, catabolite activator protein 由crp编码，代谢物激活蛋白
Szilard：I基因决定阻遏物的合成，当阻遏物存在 时，酶无法合成，只有有诱导物存在，才能去掉 该阻遏物。
Jacob：结构基因旁有开关基因（操纵基因）， 阻遏物通过与开关基因的结合，控制结构基因的 表达。
乳糖操纵子结构
调节基因
操作位点
ß -半乳糖苷酶 半乳糖苷透性酶 乙酰基转移酶
Control element Structural genes
弱化子对转录调控的关键
summary
空间结构，10th and 11th codons encode trp residues (rare AA)
时间，核糖体停顿在2个Trp 密码子上时， 4区未 转录出来
Trp浓度高时，4区转录之前核糖体到达2区。
RPO
leading seq. E D C B A
+
trp
原核表达调控与色氨酸操纵子
进一步探索原核生物中其他类型的基因表达调控 机制，如非编码RNA、表观遗传学修饰等，以 更全面地理解原核生物的生命活动。
开发高效原核表达系统
继续优化原核表达系统，提高外源基因在原核细 胞中的表达效率和稳定性，降低生产成本，推动 基因工程药物和疫苗的广泛应用。
深入解析代谢途径调控
深入研究色氨酸等代谢途径的调控机制，揭示代 谢物与基因表达的相互作用关系，为代谢工程和 合成生物学提供新的理论和方法。
04
研究方法和实验结果
介绍本研究所采用的研究方法、实验设计和实验结果 ，以及对实验数据的分析和解读。
05
研究意义和展望
总结本研究的意义和贡献，以及对未来研究方向的展 望和建议。
02
原核表达调控概述
原核生物基因表达特点
80%
转录与翻译偶联
原核生物的转录和翻译过程在时 间和空间上紧密偶联，转录未完 成时翻译已经开始。
催化RNA合成的酶，其活性受到多种因子的调控。
其他调控因子
03
如小分子代谢物、环境因素（温度、pH值）等也能影响原核生
物的基因表达。
03
色氨酸操纵子结构与功能
色氨酸操纵子结构组成
阻遏蛋白
结合到操纵基因上，阻止RNA聚合酶的结合 和转录的起始。
结构基因
编码色氨酸生物合成所需的酶。
操纵基因
与阻遏蛋白结合的区域，控制转录的起始。
转化与筛选
将重组质粒转化入宿主细胞， 通过选择性培养基筛选阳性克 隆。
诱导表达
在含有合适诱导剂的培养基中 培养阳性克隆，诱导目标蛋白 的表达。
表达产物检测
通过SDS-PAGE、Western blot等方法检测目标蛋白的表 达情况。
数据收集和处理方法
开发高效原核表达系统
继续优化原核表达系统，提高外源基因在原核细 胞中的表达效率和稳定性，降低生产成本，推动 基因工程药物和疫苗的广泛应用。
深入解析代谢途径调控
深入研究色氨酸等代谢途径的调控机制，揭示代 谢物与基因表达的相互作用关系，为代谢工程和 合成生物学提供新的理论和方法。
04
研究方法和实验结果
介绍本研究所采用的研究方法、实验设计和实验结果 ，以及对实验数据的分析和解读。
05
研究意义和展望
总结本研究的意义和贡献，以及对未来研究方向的展 望和建议。
02
原核表达调控概述
原核生物基因表达特点
80%
转录与翻译偶联
原核生物的转录和翻译过程在时 间和空间上紧密偶联，转录未完 成时翻译已经开始。
催化RNA合成的酶，其活性受到多种因子的调控。
其他调控因子
03
如小分子代谢物、环境因素（温度、pH值）等也能影响原核生
物的基因表达。
03
色氨酸操纵子结构与功能
色氨酸操纵子结构组成
阻遏蛋白
结合到操纵基因上，阻止RNA聚合酶的结合 和转录的起始。
结构基因
编码色氨酸生物合成所需的酶。
操纵基因
与阻遏蛋白结合的区域，控制转录的起始。
转化与筛选
将重组质粒转化入宿主细胞， 通过选择性培养基筛选阳性克 隆。
诱导表达
在含有合适诱导剂的培养基中 培养阳性克隆，诱导目标蛋白 的表达。
表达产物检测
通过SDS-PAGE、Western blot等方法检测目标蛋白的表 达情况。
数据收集和处理方法
【学习课件】第十一章原核基因表达调控
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3
1.1 几个基本概念
1.1.1 顺式作用元件与反式作用因子 1.1.2 结构基因与调控基因 1.1.3 阻抑物、操纵基因与操纵子 1.1.4 正调控与负调控 1.1.5 诱导与阻遏
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4
1.1.1 顺式作用元件与反式作用因子
顺式作用元件（cis-acting element）:
The lac operator has a symmetrical sequence. The sequence is numbered relative to the startpoint for transcription at +1.
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19
Lac阻抑物的结构特征
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20
N end
不转变为其他形式（RNA或蛋白质）而只以DNA形 式在原来位置起作用的DNA序列。起作用的过程称顺式 作用。
反式作用因子（trans-acting factor）:
能从合成地点扩散到其它场所对其他基因的表达起调 控作用的蛋白质因子（有时为RNA）。起作用的过程称 反式作用。
完整版ppt
5
1.1.2nd
21
The repressor tetramer consists of two dimers. Dimers are held together by
contacts involving core domain 2 as w完整e版ll papst by the oligomerization helix. Th2e2 dimers are linked into the tetramer by the oligomerization interface.
54第五讲第四节 原核细胞的转录调控Ⅱ——色氨酸操纵子-讲义-R
上堂糖的吸收1、色氨酸色氨往往会通酸时，细担。
细菌色氨操纵子自谢有关的它不受葡2、色氨酸在色酸所需要A 等头尾基因群，和操纵基因trp R 的在其自身性方式低堂课我们谈收和利用。
酸操纵子概氨酸是构成通过自己合细菌会充分菌所以能做氨酸操纵子自动关闭，的某种物质葡萄糖或c 酸操纵子的色氨酸操纵要酶类的基尾相接串连受其上游基因trp O 的位置远身的启动子低水平表达谈到了乳糖这堂课，概述成蛋白质的合成色氨酸分利用外界做到这点是子负责色氨缺乏色氨质在阻遏过AMP ‐CAP 的负调控纵子上，合基因E 、D 、连排列组游的启动子的调控。
离结构基子作用下达分子量为糖操纵子我们来看的组分，由酸来满足生界的色氨酸是因为有色氨酸的生物氨酸时操纵过程中起作的调控。
阻遏系统合成色氨C 、B 、成结构子trp P调控基基因群，以组成为47KD这个负调看看色氨酸由于环境难生存繁殖需酸、减少或色氨酸操纵物合成，当纵子被打开作用。
由于统调控诱导系酸操纵子难以给细菌需要。
但是或停止合成纵子(trp o 当培养基中开，trp 基于trp体系系统能够调有什么特菌提供足是，一旦环成色氨酸operon)的中有足够基因表达，系参与生物调控大肠特点。
足够的色氨环境能够，以减轻的调控。
够的色氨酸，色氨酸物合成而不杆菌对乳氨酸，细菌够提供色氨轻自己的负酸时，这个酸或与其代不是降解，乳菌氨负个代，的调控蛋酸时，Tr 结合，阻控阻遏系3、色氨酸实验到一定浓氨酸合成是怎么回研究(attenuat调节控制蛋白TrpR 。
pR 才与色阻遏结构基系统对色氨酸操纵子的验观察表明浓度，却还成酶类的量回事呢？究发现，这tor)有关。
制衰减子内TrpR 并没色氨酸结合基因的转录氨酸来说是的衰减子明：当存在还没有高到量已经明显这种精细衰减子是内部终止所没有与O 合发生构象录，因此色是一个一级调控机制在充足的色到能够活化显降低，而水平的调是位于转录所需的发夹结合的活象变化而色氨酸操纵级开关，主制色氨酸时，化阻遏蛋白而且产生的调控与色氨录开始区的夹结构的形活性，当环活化，从纵子属于一主管转录是，终止作用白使其起阻的酶量与色氨酸操纵的一种内部形成，从而环境能提供从而与操纵一种负调是否启动，用是有效阻遏作用色氨酸浓纵子中特殊部终止子而调控转录供足够浓纵基因trp 控阻遏系，相当于粗的。
第6讲 原核基因表达调控PPT幻灯片
• 绪论 • 一、 乳糖操纵子的调控模式 • 二、 色氨酸操纵子的调控模式 • 三、 其他操纵子的调控机制 • 四、 原核生物种的转录后调控
绪论
• 原核生物和单细胞真核生物直接暴露在变幻莫 测的环境中，食物供应毫无保障，只有能根据 环境条件的改变合成各种不同的蛋白质，使代 谢过程适应环境的变化，才能维持自身的生存 和繁衍。自然选择倾向于保留高效率的生命过 程。在一个每30min增殖一倍的109细菌群体中， 若有一个细菌变成了29.5min增殖一倍，大约 经过80天的连续生长后，这个群体中的99.9% 都将具有29.5min增殖一倍的生长速度。
• 1． 酶的诱导-lac体系受调控的证据在 不含乳糖及β-半乳糖苷的培养基中， lac+基因型每个大肠杆功细胞内大约只 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。
• 科学家把大肠杆菌细胞放在加有放射性 35S标记的氨基酸但没有任何半乳糖诱导
2. 操纵子模型
Jacob和Monod认为 诱导酶（他们当时称 为适应酶）现象是个 基因调控问题，可以 用实验方法进行研究， 因此选为突破口，终 于通过大量实验及分 析，建立了该操纵子 的控制模型。
① Z、Y、A基因的子紧接着O区，而位于I 与O之间的启动子区（P），不能单独起动合成β半乳糖苷酶和透过酶的生理过程。
会很低；如果将细菌置于甘油或乳糖等不
进行糖酵解的碳源培养基中，细菌中 cAMP的浓度也会很高。
• 研究证实，葡萄糖所引起的代谢物抑制 (Catabolite repression)现象的实质是该代谢物 降低了细胞中cAMP的含量.事实上，cAMP-CAP复合 物是lac体系的positive regulator，它们不能代 替lacI和lacO的功能(negative regulator)。
绪论
• 原核生物和单细胞真核生物直接暴露在变幻莫 测的环境中，食物供应毫无保障，只有能根据 环境条件的改变合成各种不同的蛋白质，使代 谢过程适应环境的变化，才能维持自身的生存 和繁衍。自然选择倾向于保留高效率的生命过 程。在一个每30min增殖一倍的109细菌群体中， 若有一个细菌变成了29.5min增殖一倍，大约 经过80天的连续生长后，这个群体中的99.9% 都将具有29.5min增殖一倍的生长速度。
• 1． 酶的诱导-lac体系受调控的证据在 不含乳糖及β-半乳糖苷的培养基中， lac+基因型每个大肠杆功细胞内大约只 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。
• 科学家把大肠杆菌细胞放在加有放射性 35S标记的氨基酸但没有任何半乳糖诱导
2. 操纵子模型
Jacob和Monod认为 诱导酶（他们当时称 为适应酶）现象是个 基因调控问题，可以 用实验方法进行研究， 因此选为突破口，终 于通过大量实验及分 析，建立了该操纵子 的控制模型。
① Z、Y、A基因的子紧接着O区，而位于I 与O之间的启动子区（P），不能单独起动合成β半乳糖苷酶和透过酶的生理过程。
会很低；如果将细菌置于甘油或乳糖等不
进行糖酵解的碳源培养基中，细菌中 cAMP的浓度也会很高。
• 研究证实，葡萄糖所引起的代谢物抑制 (Catabolite repression)现象的实质是该代谢物 降低了细胞中cAMP的含量.事实上，cAMP-CAP复合 物是lac体系的positive regulator，它们不能代 替lacI和lacO的功能(negative regulator)。
第七章 原核基因表达调控 PPT课件
第七章 原核基因表达调控
原核基因表达调控总论 操纵子调控 转录水平上的其他调控 转录后的调控
第一节 原核基因表达调控总论
• 遗传信息有序地传递到蛋白质或功能RNA 分子的过程称为基因表达。对该过程的调 节就称为基因表达调控。
• 基因表达调控主要表现在转录水平上和转 录后水平上的调控。原核生物中，营养状 况和环境因素对基因的表达有重要影响。 如某些代谢物（降解物）的出现、应急条 件下细菌鸟苷四磷酸和鸟苷五磷酸的产生 等均会导致基因表达受到调节。
3. 顺式作用元件和反式作用因子
Cis-acting element：是指具有调节功能的特定
DNA序列或影响自身基因表达活性的DNA序列，在
基因的同一条DNA分子上；如启动子。
Trans-acting factor （转录因子TF）：由调节基因
编码，调节基因是一种特殊的结构基因，其编码产物
（RNA或蛋白质）可以扩散，控制其他基因的表达。
DNA上.
b、转录激活结构域（功能域） （1）、酸性激活域 （2）、谷酰胺丰富域 （3）、脯氨酸丰富域
阻遏域（repressor domain）：专一性的直接阻遏的结构域
三种DNA结合结构域模式：
Zinc-finger蛋白结构特征
Zinc-finger蛋白结构特征
HLH的结构特征
HLH结构特征
三、 其他操纵子调节
一、乳糖操纵子
(The lactose Operon， Lac)
E. coli 能够利用乳糖作为碳源.
乳糖作为碳源起作用所需要的酶只有 在乳糖作为唯一碳源时才能合成。
一个乳糖操纵子由三个结构基因组成
编码 β-半乳
编码半乳糖
编码硫代半
lacZ
原核基因表达调控总论 操纵子调控 转录水平上的其他调控 转录后的调控
第一节 原核基因表达调控总论
• 遗传信息有序地传递到蛋白质或功能RNA 分子的过程称为基因表达。对该过程的调 节就称为基因表达调控。
• 基因表达调控主要表现在转录水平上和转 录后水平上的调控。原核生物中，营养状 况和环境因素对基因的表达有重要影响。 如某些代谢物（降解物）的出现、应急条 件下细菌鸟苷四磷酸和鸟苷五磷酸的产生 等均会导致基因表达受到调节。
3. 顺式作用元件和反式作用因子
Cis-acting element：是指具有调节功能的特定
DNA序列或影响自身基因表达活性的DNA序列，在
基因的同一条DNA分子上；如启动子。
Trans-acting factor （转录因子TF）：由调节基因
编码，调节基因是一种特殊的结构基因，其编码产物
（RNA或蛋白质）可以扩散，控制其他基因的表达。
DNA上.
b、转录激活结构域（功能域） （1）、酸性激活域 （2）、谷酰胺丰富域 （3）、脯氨酸丰富域
阻遏域（repressor domain）：专一性的直接阻遏的结构域
三种DNA结合结构域模式：
Zinc-finger蛋白结构特征
Zinc-finger蛋白结构特征
HLH的结构特征
HLH结构特征
三、 其他操纵子调节
一、乳糖操纵子
(The lactose Operon， Lac)
E. coli 能够利用乳糖作为碳源.
乳糖作为碳源起作用所需要的酶只有 在乳糖作为唯一碳源时才能合成。
一个乳糖操纵子由三个结构基因组成
编码 β-半乳
编码半乳糖
编码硫代半
lacZ
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物RNA 3’端具有发夹的二级结构，茎部富 有GC序列； • 终止子的分类： 根据终止反应是否需要ρ 蛋白
1、不依赖于ρ因子的终止子（强终止子）
• 结构特点：RNA具有一个发夹结构（富含GC） 和随后polyU片段。
• 作用机制：RNA pol + 发夹结构 → 转录暂停→ 后随杂合分子不稳定的poly(U-dA) → RNA容易 从模板上脱落→RNA-DNA-RNA pol 解聚 → 转 录终止
-10
+1
+10
stream
start point
downstream
一、转录的起始
• 关键：全酶能以很高的亲和性结合在启 动子promoter ；
• 启动子：RNA聚合酶识别、结合并起始 转录的一段DNA序列。
转录的起始
• 核心酶在σ因子帮助下特异性结合到DNA上； • RNA pol与启动子-35 box 结合，形成封闭型起
RNA polymerase
holoenzyme and
DNA
a promoter
Incorporating the first few Nt
二、原核生物转录的延伸
• RNA pol沿着模板链移动，RNA链不断延伸， 并保持三元复合物的结构；
• 转录泡中的DNA螺旋前开、后合，RNA延长， 不断脱离DNA；
• RNA的转录包括promotion，elongation， termination 三过程；
• 从promoter到terminator称为transcriptional unit； • 原核生物中的转录单位多为 polycistron ； • 转录起始点记为+1，其上游记为负值，下游记为正值。
始复合物；
• 酶滑动到-10 box，转变成为开放型起始复合物， 启动子活化，双链解开，模板链暴露，插入最初 的2个核苷酸；
• 酶继续加上开头的几个NTP，形成三元起始复合 物，在RNA链合成了8～9个碱基后，σ因子解离， 转录开始。
Model of the
interaction
between E. coil
★ Impel RNApol. pausing in terminator for 1’-15’ and waiting for Rho factor to stop transcription of RNA
三、原核生物转录的终止
• 转录的终止依赖于RNA产物的特定序列； • 原核和某些真核生物的终止子要求转录产
转录和复制：都是遗传信息的传递
三、转录起始位点
➢转录起点位点核苷酸为＋1。 ➢上游序列upstream ：转录起点的前面的序列 ，用负数码（－）表示，起点前一个核苷酸为－ 1。 ➢下游序列downstream： 转录起点的后面的序 列，用正数码（＋）表示。
➢没有编号为○的碱基。
第二节 原核生物转录的过程
• 转录单位：就是从启动子到终止子的一段DNA序列。
一、基因的编码链和有意义链
• 模板链：用于转录RNA的链称为模板链，或负（－）链，
又称无义链。
• 编码链：与模板链互补的DNA链称为编码链，或正（＋）
链，又称有义链。
二、转录的基本要点
• 底物：NTP； • 模板：反义链； • 方向：5’→3’ ； • 酶：RNA pol ； • 产物：RNA单链
2、依赖于ρ因子的终止子（弱终止子）
• ρ因子：55kD，六聚体。能够利用水解ATP 释放的能量使RNA从三元复合物中释放出 来；
• 结构：仍然具有茎环结构，但GC碱基对含 量较少，下游也缺乏polyU结构。
第三节 原核生物转录的调控
• 基因表达的调控主要发生在转录水平； • 转录水平上的调控是最为经济、灵活，又是最为重要、
• RNA链的延伸速度不是恒定的，在模板富含 GC的区域，转录就会减慢/停顿。
12bp 17bp
DNA-RNA复合体长度 螺旋解开长度
影响RNA延伸速度的因素：
① RNA pol； ② 暂停信号：导致转录速度突然出现变化的特
殊序列。 • GC富集区：产物RNA不易释放； • IR：产物形成茎环结构，妨碍上游的模板恢
复双链。 ③ 其他配基：ppNpp、NusA蛋白。
NusA protein ：antitermination N protein utilization substance
★ 69 Kd, acid protein ★ RNApol-attaching factor
★ After initiation→ substituting σ→ NusA + core E
复杂的调控； ① 确定需要转录基因的起始位点； ② 精细调节基因表达的水平； ③ cis factor 与 trans factor 严格又灵活的互作； ④ 保证RNA pol的连续转录，准确终止。
一、原核转录调控的相关概念
（一）诱导和阻遏：
• 诱导：酶的合成取决于特定物质（常为substrate）的存 在。如培养基中乳糖的存在促进了E.coli的半乳糖苷酶的 合成；
• 阻遏：当培养基中某种物质（常为product）含量较高， 细胞就关闭合成这种物质的能力。如培养基中Trp的存在
抑制了E.coli Trp的合成；
（二）调控的效应物
❖调节蛋白 + 小分子物质 → 原核操纵子的诱导/阻 遏。这些小分子是基因表达的调节物质--效应物。
• 诱导物（inducer）：与调节蛋白结合，使其从 DNA分子上脱落下来，RNA pol开始转录。
• 辅阻遏物（co-repressor）：与调节蛋白结合， 可以提高调节蛋白与操纵基因的亲和性，进而关 闭结构基因的转录。
（三）正调控和负调控
• 正调控：调节蛋白与操纵子结合后促进 转录的进行。
• 负调控：调节蛋白与操纵子结合后抑制 转录的进行。
• 正、负调控都存在着诱导和阻遏。
二、操纵子理论（operon concept）
原核表达调控与色氨酸操纵子 优秀课件
第一节 转录概述
• 转录：在DNA指导的RNA聚合酶催化下，以DNA链的
一条链为模板，按照碱基配对原则合成RNA链的过程。
• 不对称转录：在DNA双链分子中，转录通常只在
DNA的一条链上进行，另一条链则不能转录，但可能 对转录起调节作用，这种转录方式称不对称转录。
1、不依赖于ρ因子的终止子（强终止子）
• 结构特点：RNA具有一个发夹结构（富含GC） 和随后polyU片段。
• 作用机制：RNA pol + 发夹结构 → 转录暂停→ 后随杂合分子不稳定的poly(U-dA) → RNA容易 从模板上脱落→RNA-DNA-RNA pol 解聚 → 转 录终止
-10
+1
+10
stream
start point
downstream
一、转录的起始
• 关键：全酶能以很高的亲和性结合在启 动子promoter ；
• 启动子：RNA聚合酶识别、结合并起始 转录的一段DNA序列。
转录的起始
• 核心酶在σ因子帮助下特异性结合到DNA上； • RNA pol与启动子-35 box 结合，形成封闭型起
RNA polymerase
holoenzyme and
DNA
a promoter
Incorporating the first few Nt
二、原核生物转录的延伸
• RNA pol沿着模板链移动，RNA链不断延伸， 并保持三元复合物的结构；
• 转录泡中的DNA螺旋前开、后合，RNA延长， 不断脱离DNA；
• RNA的转录包括promotion，elongation， termination 三过程；
• 从promoter到terminator称为transcriptional unit； • 原核生物中的转录单位多为 polycistron ； • 转录起始点记为+1，其上游记为负值，下游记为正值。
始复合物；
• 酶滑动到-10 box，转变成为开放型起始复合物， 启动子活化，双链解开，模板链暴露，插入最初 的2个核苷酸；
• 酶继续加上开头的几个NTP，形成三元起始复合 物，在RNA链合成了8～9个碱基后，σ因子解离， 转录开始。
Model of the
interaction
between E. coil
★ Impel RNApol. pausing in terminator for 1’-15’ and waiting for Rho factor to stop transcription of RNA
三、原核生物转录的终止
• 转录的终止依赖于RNA产物的特定序列； • 原核和某些真核生物的终止子要求转录产
转录和复制：都是遗传信息的传递
三、转录起始位点
➢转录起点位点核苷酸为＋1。 ➢上游序列upstream ：转录起点的前面的序列 ，用负数码（－）表示，起点前一个核苷酸为－ 1。 ➢下游序列downstream： 转录起点的后面的序 列，用正数码（＋）表示。
➢没有编号为○的碱基。
第二节 原核生物转录的过程
• 转录单位：就是从启动子到终止子的一段DNA序列。
一、基因的编码链和有意义链
• 模板链：用于转录RNA的链称为模板链，或负（－）链，
又称无义链。
• 编码链：与模板链互补的DNA链称为编码链，或正（＋）
链，又称有义链。
二、转录的基本要点
• 底物：NTP； • 模板：反义链； • 方向：5’→3’ ； • 酶：RNA pol ； • 产物：RNA单链
2、依赖于ρ因子的终止子（弱终止子）
• ρ因子：55kD，六聚体。能够利用水解ATP 释放的能量使RNA从三元复合物中释放出 来；
• 结构：仍然具有茎环结构，但GC碱基对含 量较少，下游也缺乏polyU结构。
第三节 原核生物转录的调控
• 基因表达的调控主要发生在转录水平； • 转录水平上的调控是最为经济、灵活，又是最为重要、
• RNA链的延伸速度不是恒定的，在模板富含 GC的区域，转录就会减慢/停顿。
12bp 17bp
DNA-RNA复合体长度 螺旋解开长度
影响RNA延伸速度的因素：
① RNA pol； ② 暂停信号：导致转录速度突然出现变化的特
殊序列。 • GC富集区：产物RNA不易释放； • IR：产物形成茎环结构，妨碍上游的模板恢
复双链。 ③ 其他配基：ppNpp、NusA蛋白。
NusA protein ：antitermination N protein utilization substance
★ 69 Kd, acid protein ★ RNApol-attaching factor
★ After initiation→ substituting σ→ NusA + core E
复杂的调控； ① 确定需要转录基因的起始位点； ② 精细调节基因表达的水平； ③ cis factor 与 trans factor 严格又灵活的互作； ④ 保证RNA pol的连续转录，准确终止。
一、原核转录调控的相关概念
（一）诱导和阻遏：
• 诱导：酶的合成取决于特定物质（常为substrate）的存 在。如培养基中乳糖的存在促进了E.coli的半乳糖苷酶的 合成；
• 阻遏：当培养基中某种物质（常为product）含量较高， 细胞就关闭合成这种物质的能力。如培养基中Trp的存在
抑制了E.coli Trp的合成；
（二）调控的效应物
❖调节蛋白 + 小分子物质 → 原核操纵子的诱导/阻 遏。这些小分子是基因表达的调节物质--效应物。
• 诱导物（inducer）：与调节蛋白结合，使其从 DNA分子上脱落下来，RNA pol开始转录。
• 辅阻遏物（co-repressor）：与调节蛋白结合， 可以提高调节蛋白与操纵基因的亲和性，进而关 闭结构基因的转录。
（三）正调控和负调控
• 正调控：调节蛋白与操纵子结合后促进 转录的进行。
• 负调控：调节蛋白与操纵子结合后抑制 转录的进行。
• 正、负调控都存在着诱导和阻遏。
二、操纵子理论（operon concept）
原核表达调控与色氨酸操纵子 优秀课件
第一节 转录概述
• 转录：在DNA指导的RNA聚合酶催化下，以DNA链的
一条链为模板，按照碱基配对原则合成RNA链的过程。
• 不对称转录：在DNA双链分子中，转录通常只在
DNA的一条链上进行，另一条链则不能转录，但可能 对转录起调节作用，这种转录方式称不对称转录。