当前课程知识点：现代生物学导论 > 第七讲 基因的表达和调控 > 7.5 原核生物的基因表达调控 > 7.5 原核生物的基因表达调控
在这一小节中我们来讨论原核生物的基因表达调控
原核生物的基因表达调控主要发生在转录起始阶段
原核生物一般都有一个操纵序列
那么这个操纵序列是什么呢？我们以大肠杆菌为例进行说明
大肠杆菌合成色氨酸分3步进行，由3种酶分别催化3部反应
一共有5个紧邻的基因负责合成这3种酶的亚基
这5种基因它是共用一个启动子
就像这个图上看的一样
一个mRNA编码5种色氨酸合成所需的多肽
好几个基因在一个转录复合体中的优点
就是可以被一个“总开关”所调控
当细菌需要合成色氨酸时，5个基因同时表达
保证细菌的高效率代谢活动
这个总开关就是操纵序列，它一般处于启动子的内部
控制RNA聚合酶和启动子结合并形成转录复合体
操纵序列、启动子以及下游被调控的基因合起来就叫做操纵子
那么，这个操纵子的总开关到底是怎么工作的呢？
当色氨酸操纵子的开关被打开
RNA聚合酶结合到启动子并且开始转录操纵子内的基因
操纵子的开关也可以被抑制子所关闭，即抑制子和操纵序列结合
从而阻止了RNA聚合酶和启动子的结合
下面我们来介绍大肠杆菌中最著名的操纵子：乳糖操纵子
大肠杆菌它最喜欢吃葡萄糖，当环境中有葡萄糖存在的情况下
它会主动代谢葡萄糖
当环境中没有葡萄糖只有乳糖的时候，它转而代谢乳糖
对于大肠杆菌而言，代谢两种糖的途径中，所需要的酶是不同的
所以当代谢乳糖时，和乳糖代谢相关的基因就会被表达
而当代谢葡萄糖时，相关的基因会表达
和乳糖代谢相关的基因不会被表达
从分子上解释就是受乳糖操纵子调控的
我们来看看乳糖操纵子的组成
大肠杆菌需要3种酶来吸收和代谢乳糖
这3种酶分别是LacZ:beta-半乳糖苷酶
用来把乳糖分解成葡萄糖和半乳糖
第二个是LacY,是叫做透酶，用来把乳糖运输到细胞内
第三个是LacA:乙酰基转移酶
这3种基因都在操纵子内部
操纵子内部还有一个抑制子，LacI
这个抑制子本身是处于活性的状态，所以它会结合到操纵序列
从而关闭乳糖操纵子，抑制LacI等基因的表达
为了激活操纵子，必须要使这个抑制子失活
使其无法和操纵序列结合
有这么一种蛋白，叫做诱导物，可以使LacZ失活
对于乳糖操纵子来说，这个诱导物是异乳糖
是乳糖进入细胞后形成的异构体
在乳糖缺乏的情况下，抑制子处于它的活性状态
操纵子内部的基因都不会表达
而当异乳糖存在时，异乳糖和抑制子结合，改变其形状，从而使其失活
失活的抑制子无法和操纵序列结合，所以RNA聚合酶得以结合启动子
从而开始转录下游基因
-1.1 生物学的基本主题
-1.2 科学方法
--1.2 科学方法
-1.3 如何正确地评价科学结果
-1.4 施一公老师和不同院系本科生座谈（上）
-1.5 施一公老师和不同院系本科生座谈（下）
-课前小短片
--课前短片
-2.1 元素和化学键
-2.2 水和生命
--2.2 水和生命
-2.3 碳和生命的分子多样性
-2.4 大生物分子
-2.5 营养以及身体健康
-第二讲小测验--作业
-课前小短片
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-3.1 细胞的结构和功能
-3.2 细胞膜和跨膜运输
-3.3 细胞间交流
-3.4 细胞分裂和细胞周期
-3.5 癌症与细胞分裂
-第三讲小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-4.1 热动力学和代谢
-4.2 自由能和代谢
-4.3 ATP的工作原理
-4.4 活化能和酶
-4.5 酶的反应特性和酶的调控
-4.6 细胞呼吸
--4.6 细胞呼吸
-4.7 光合作用
--4.7 光合作用
-第四讲小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-5.1 减数分裂和生命周期
-5.2 孟德尔遗传学
-5.3 孟德尔遗传学的延伸
-5.4 基因连锁和染色体互换
-5.5 伴性遗传
--5.5 伴性遗传
-5.6 非孟德尔遗传
-5.7 人类遗传学疾病及诊断
-第五讲小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-6.1 DNA是遗传物质
-6.2 DNA结构和染色体结构
-6.3 DNA的复制
-6.4 DNA的突变、损伤和修复
-6.5 DNA重组
-第六讲 遗传的分子基础--第六讲小测验
-课前小短片
--课前小短片
-7.1 基因表达综述
-7.2 基因表达的具体步骤
-7.3 突变和表型
-7.4 基因表达调控的特点
-7.5 原核生物的基因表达调控
-7.6 真核生物的基因表达调控
-7.7 表观遗传
--7.7 表观遗传
-第七节小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-8.1 重组DNA
-8.2 电泳技术、PCR和DNA测序
-8.3 转基因动物、克隆动物和干细胞研究
-8.4 转基因植物
-8.5 DNA技术的应用
-8.6 生物的信息时代
-8.7 新药研发的基本过程
-第八章小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-9.1 演化理论的介绍
-9.2 演化的证据
-9.3 Hardy-Weinberg定律
-9.4 改变种群中等位基因频率的机制
-9.5 自然选择
--9.5 自然选择
-9.6 物种的形成
-9.7 地球上生命的历史
-第九章小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-10.1 动物的结构与功能
-10.2 反馈调节
-10.3 植物的结构和生长
-10.4 植物的营养和运输
-第十讲小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-11.1 病原体
--11.1 病原体
-11.2 免疫系统介绍
-11.3 先天性免疫
-11.4 适应性免疫中的受体识别
-11.5 体液免疫和细胞免疫
-11.6 免疫系统疾病
-11.7 免疫知识的应用
-第十一讲 免疫系统--第十一讲小测验
-12.1 神经元的结构和功能
-12.2 静息电位和动作电位
-12.3 突触传导和神经递质
-12.4 神经系统的组成
-12.5 脑的结构和功能
-12.6 神经系统疾病
-第十二章小测验--作业
-13.1 激素的介绍
-13.2 内分泌系统
-13.3 动物的生殖---配子的形成
-13.4 动物的生殖---激素调节动物生殖
-13.5 动物的生殖---胚胎在子宫中的发育
-13.6 动物发育(1)
-13.7 动物发育(2)
-13.8 动物发育(3)
-第十三讲小测验--作业
-14.1 生态学的基本内容
-14.2 种群生态学
-14.3 种群间的相互作用
-14.4 生态系统
-14.5 生态系统中的物质循环
-14.6 生物多样性和物种
