13基因表达的调节13.1基因表达调节的基本概念及原理13.1.1基本概念13.1.2基因表达的规律例如：母牛只有在分娩小牛后才开始泌乳时，乳腺中的各种蛋白质基因也只有在这时才开始表达产生各种乳蛋白。生长发育过程中更为明显，许多基因只有在特定的时间和空间才进行表达，其余时间或空间这些基因则关闭。13.1.3基因表达的方式13.1.3.1组成性表达13.1.3.2诱导和阻遏表达13.1.4基因表达调节的基本原理基因的表达最为有效的调控表现在两个层次上：第一：是控制从DNA模板上转录mRNA的速度。从而免去从mRNA合成蛋白所需的各种材料，是十分经济的。这种调控通常称为转录水平（transcriptionlevel）的调控。第二：是控制从mRNA翻译成多肽链的速度。称为翻译水平（translationallevel）的调控。大多数生物多采用转录水平的调控，翻译水平调控较少。13.2原核基因转录调节13.2.1原核生物基因转录调节的特点操纵子（operon）：是指原核生物基因组的一个表达调控序列，它包括参与同一代谢途径的几个酶的基因，编码在一起形成一个特殊转录单位（结构基因，structuralgene），及在结构基因前面的调节基因（regulatorygene，R）、操纵基因（operator，O）和启动基因（promoter，P）。操纵子的作用:当代谢需要结构基因表达酶时，操纵子即开放，结构基因转录生成mRNA并表达为酶参加代谢。如果不需要时，结构基因不被转录，或以很低的速度进行。这是一个典型的转录水平的调控模式。13.2.2乳糖操纵子调节机制（1）乳糖操纵子的结构和阻遏蛋白的负性调节（2）CAP的正性调节但游离的CAP是不能与启动子上游的CAP结合位点结合的，在细胞内有足够的cAMP时，CAP首先与cAMP形成复合物，此复合物才能与启动子结合。因此CAP也称做cAMP受体蛋白。葡萄糖的降解产物能降低细胞内cAMP的含量，因而当向乳糖培养基中加入葡萄糖时，造成cAMP浓度降低，CAP便不能结合在CAP结合位点上。此时即使有乳糖存在，已解除了对操纵基因的阻遏，也不能进行转录，所以仍不能利用乳糖。这就是在含葡萄糖的培养基中大肠杆菌不能利用乳糖，只有改用乳糖时才能利用乳糖的调节机理。（3）协调调节（3）葡萄糖和乳糖都存在时，乳糖的存在对基因的转录产生诱导作用。但由于葡萄糖的存在使细胞内cAMP水平降低，cAMP–CAP复合物不能形成，CAP不能结合到CAP结合位点上，转录仍不能启动，基因处于关闭状态。（4）葡萄糖不存在而乳糖存在时，CAP可以发挥正调节作用，阻遏蛋白由于诱导剂的存在而失去负调节作用，基因被打开，转录启动。13.2.3其他转录调节机制（1）阿拉伯糖操纵子（araoperon）操纵基因被araC的产物所调节，它是一个具有2种不同功能构象（P1和P2）的蛋白质。无阿拉伯糖存在时，它以P1型存在，P1型为阻遏物，P1与操纵基因结合而阻止操纵子的转录（负性调节）。在有阿拉伯糖存在时，阿拉伯糖可将P1从操纵基因移开，并使构象间的平衡移向P2。P2是激活物，能与CAP–cAMP复合物一起结合到启动子上，促进RNA聚合酶开始转录（正性调节）。（2）色氨酸操纵子反馈阻遏：这种以终产物阻止该产物基因转录的机理称为反馈阻遏。此终产物（色氨酸）称为辅阻遏物（Corepressor）。反馈阻遏的优点：造成在色氨酸充足时，完全阻断转录；在色氨酸水平下降很低时，阻遏消除，转录开放，合成色氨酸。这样易于保持细菌细胞中色氨酸水平的衡定。衰减子：衰减子起作用的方式：前导序列的终止区与一般转录终止点的特征相同，具有潜在的二重对称结构能形成茎环，具有成串的U。完整的前导序列分为1、2、3、4个区域，这4个区可根据需要彼此互补，形成奇特的二级结构，达到调节基因表达的目的。当色氨酸充足时，完整的前导肽（14肽）可被合成，这时在核糖体参与下，前导序列形成终止信号，RNA聚合酶不能通过，阻止转录进行，减少结构基因的表达。当色氨酸不足时，由于色氨酸-tRNA不能形成，前导肽翻译至色氨酸密码子（UGG）处即终止，在核糖体参与下，前导序列不能形成终止信号，RNA聚合酶可以超越衰减子而继续转录，结构基因得到表达，产生色氨酸。衰减子调控的意义：衰减子调控，是一种翻译与转录相偶联的调控机制。在这里可以看到核酸分子和蛋白质分子一样，能以构象的改变起到调节作用。衰减子调节在大肠杆菌的其它氨基酸合成操纵子中也普遍存在。翻译水平调节—反义RNA反义的RNA的应用：基因治疗反义RNA调控的特点是高度的特异性，一种反义RNA抑制一种mRNA。现在根据原理可人工设计合成反义RNA，抑制靶基因的表达，从而达到治疗疾病的目的，称为基因治疗。如乙肝病毒