阿拉伯糖操纵子共25页文档
阿拉伯糖操纵子的结构和功能
阿拉伯糖操纵子的结构和功能阿拉伯糖操纵子是一种在大肠杆菌中存在的基因组合，它可以在阿拉伯糖存在时调控阿拉伯糖的转运和代谢。
阿拉伯糖操纵子由调节基因araC和结构基因araBAD组成，它们分别位于大肠杆菌基因组上的araC和araBAD 区域。
araC基因与操纵子相反方向转录，而araBAD基因与操纵子同向转录。
araC基因编码了一种转录调节蛋白AraC，它可以与阿拉伯糖结合，改变其构象和功能。
araBAD基因编码了三种酶：阿拉伯糖异构酶（AraA）、阿拉伯糖激酶（AraB）和阿拉伯糖醛脱氢酶（AraD），它们可以将阿拉伯糖转化为可进入解糖途径的代谢物。
调控机制阿拉伯糖操纵子的调控机制是一种正反馈调控，即当细胞内有阿拉伯糖时，操纵子被激活，而当细胞内没有阿拉伯糖时，操纵子被抑制。
这种调控机制主要依赖于AraC蛋白和阿拉伯糖的相互作用。
AraC蛋白有两种构象：Pr和Pi。
Pr构象的AraC蛋白可以与操纵子上的O2和I位点结合，形成一个回环结构，阻止RNA聚合酶与PBAD启动子结合，从而抑制araBAD基因的转录。
Pi构象的AraC蛋白可以与操纵子上的O1和I位点结合，打开回环结构，允许RNA聚合酶与PBAD启动子结合，从而激活araBAD基因的转录。
当细胞内没有阿拉伯糖时，AraC蛋白以Pr构象存在，抑制araBAD 基因的转录，节省能量。
当细胞内有阿拉伯糖时，AraC蛋白与阿拉伯糖结合，转变为Pi构象，激活araBAD基因的转录，利用阿拉伯糖作为碳源。
应用价值阿拉伯糖操纵子作为一种典型的原核基因表达调控系统，在生物工程和生物技术等领域有着广泛的应用价值。
例如：•阿拉伯糖操纵子可以作为一种诱导表达系统，用于异源基因或重组蛋白的表达。
通过添加或去除阿拉伯糖，可以控制目标基因或蛋白在大肠杆菌中的表达水平和时间。
•阿拉伯糖操纵子可以作为一种遗传工具，用于大肠杆菌基因组的编辑。
通过利用pCas和pTargetF等质粒，可以实现对目标基因的敲除或敲入。
阿拉伯糖操纵子简介机制
阿拉伯糖操纵子操纵子（operon），又称操纵组或操纵元，主要在原核生物及线虫动物门出现，由Ja cob和Monod于1961年所发现。
我们可以这样简单的理解，就是在细菌的基因组中，往往相关的基因聚集、串联在一起，形成一个基因簇，他们编码同一代谢途径中的不同酶，共同表达，共同调控，构成表达和调控的基本形式，这种单元就称为操纵子。
它是一组关键的核苷酸序列，包括了一个操纵基因，一个启动子，及一个或以上的结构基因的基元，结构基因编码多肽链，其表达受操纵基因的控制，而操纵基因又受调控基因的产物调控因子的控制。
阿拉伯糖（arabinose）是一个可以为代谢提供碳源的五碳糖。
在大肠杆菌中阿拉伯糖的降解需要3个基因：araB、araA和araD，它们形成一个基因簇，简写为araBAD，除了这个结构基因araBAD，阿拉伯糖操纵子还包含两个启动子（PBAD 、PC）、两个操纵基因（araO2、araO1）、一个CAP结合位点以及一个araI位点（附图）。
另外，由调控基因araC编码的调控因子araC蛋白通过两种异构体显示正、负调节因子的功能，Pr是起阻遏作用araC蛋白的构型，可以与操纵基因araO2和araI位点形成阻遏环（DNA回文结构），Pi是起诱导作用araC蛋白的构型，其与cAMP-CAP共同作用下起始PBAD调控的结构基因的表达。
AraBAD基因和araC基因的转录是分别在两条链上以相反的方向进行的，araBAD基因簇从启动子PBAD 开始向右进行转录，而araC基因则是从Pc向左转录。
当葡萄糖存在而无阿拉伯糖时，cAMP-CAP缺乏，araC蛋白为处于Pr构型，araC蛋白与操纵基因araO2以及araI位点结合形成阻遏环，使PBAD启动子处于关闭状态，有效阻遏araBAD的转录。
当葡萄糖不存在而有阿拉伯糖时，cAMP-CAP丰富，araC蛋白（Pr构型）与阿拉伯糖相结合改变为Pi构型，ar aC蛋白（Pi构型）分别与操纵基因araO1以及araI位点相结合，阻遏环被破坏。
乳糖操纵子 ppt课件
基因表达
➢ 组成性表达(constitutive expression)：不易受 环境变化而变化的一类基因的表达。
➢ 基因的差别表达(differential gene expression): 在个体发育中，某些基因在特定条件下才进行表达，
结合操纵基因的。当诱导物在相应位点结合时，
它改变了阻遏蛋白的构象，干扰了另一位点的 活性。这种类型的调控叫变构调控
2020/12/2
20
多亚基蛋白具有特殊的遗传特性
• 活性抑制物是有4个相同的亚基组成的四聚体
• 当野生型和突变型亚基都存在时，一个
突变
型的亚基可以导致整个四聚体的失活，即使另外三
个亚基都是野生型的（即显性负效应）。
2020/12/2
11
➢ 负转录调控：调节基因的产物是阻遏蛋白（repressor），起
着阻止结构基因转录的作用。
负控诱导：阻遏蛋白与效应物（诱导物）结合时，阻遏蛋白无
活性, 不与调控区（顺式作用元件）结合，结构基因转录。
负控阻遏：阻遏蛋白与效应物（辅阻遏物）结合时，阻遏蛋白
有活性，与调控区（顺式作用元件）结合，结构基因不转录。
Activat or
protein Not bound
to DNA
Not bound to DNA
Repressor protein
Lifted off operator site
Bound to operator site
RNA polymeras
e
Keeps falling off promoter
操纵子
操纵子（operon）：指启动基因、操纵基因和一系列紧密连锁的结构基因的总称。
转录的功能单位。
很多功能上相关的基因前后相连成串，由一个共同的控制区进行转录的控制，包括结构基因以及调节基因的整个DNA序列。
主要见于原核生物的转录调控，如乳糖操纵子、阿拉伯糖操纵子、组氨酸操纵子、色氨酸操纵子等1961 年 ,法国巴斯德研究所的 Monord 和Jacob 提出了乳糖操纵子概念 ,后来人们在大肠杆菌中又陆续发现了色氨酸操纵子、组氨酸操纵子、半乳糖操纵子、阿拉伯糖操纵子等多种操纵子 ,从而不断的充实和完善了被誉为生命第三原理的基因调控理论 ,在这个理论中提出的操纵子概念也被人们普遍接受和证实。
操纵子学说是关于原核基因结构及其表达调控的学说，由法国巴斯德研究所著名科学家的Monod和Jacob在1961年首先提出[1]。
他们以对乳糖操纵子的研究，通过大量的试验及分析建立了现在已经被人们广泛接受的乳糖操纵子控制模型[2]。
后来人们在大肠杆菌中又陆续发现了色氨酸操纵子、组氨酸操纵子、半乳糖操纵子、阿伯糖操纵子等多种操纵子,从而不断的充实和完善了被誉为生命第三原理的基因调控理论,在这个理论中提出的操纵子概念也被人们普遍接受和证实。
操纵子学说：1961年，法国科学家莫诺（J·L·Monod，1910-1976）与雅可布（F·Jacob）发表“蛋白质合成中的遗传调节机制”一文，提出操纵子学说，开创了基因调控的研究。
四年后的1965年，莫诺与雅可布即荣获诺贝尔生理学与医学奖。
莫诺与雅可布最初发现的是大肠杆菌的乳糖操纵子。
这是一个十分巧妙的自动控制系统，这个自动控制系统负责调控大肠杆菌的乳糖代谢。
乳糖可作为培养大肠杆菌的能源。
大肠杆菌能产生一种酶（叫做“半乳糖苷酶”），能够催化乳糖分解为半乳糖和葡萄糖，以便作进一步的代谢利用。
编码半乳糖苷酶的基因（简称z）是一个结构基因（structural gene）。
《阿拉伯糖操纵子》课件
糖价将受供给、需求和大宗商品市场
糖业的发展趋势
2
整体走势的影响，需密切关注产量、
消费、国际贸易等因素。
随着全球对可持续发展和健康生活的
关注增加，糖业将面临更多的挑战和
机遇。
3
市场演变
糖价操纵将继续存在，监管与投资者
应对策略的不断升级将对糖市发展产
生重要影响。
结语
1
糖价操纵的危害
阿拉伯糖的供给来影响全
的不稳定性，对其他糖类
受到市场操纵的影响。
球糖价，从中获得巨额利
产品和相关行业带来严重
益。
影响。
糖价操纵的手段
手段一：大宗交易
手段二：信息操作
手段三：虚构糖价
通过大宗交易市场进行糖价
利用虚假信息发布或者操纵
通过人为造成的糖价波动，
操纵，增加交易量以影响市
市场预期，干扰市场信息传
《阿拉伯糖操纵子》PPT课件
# 阿拉伯糖操纵子
## 介绍
- 阿拉伯糖是世界上最重要的糖类产品之一，产自阿拉伯半岛。
- 糖价操纵指的是通过操纵市场供求关系来控制糖价。
糖价操纵与阿拉伯糖
关系紧密
利益因素
市场影响
阿拉伯糖种植在独特的环
阿拉伯糖操纵者通过控制
糖价操纵会导致全球市场
境中，其供给受限，容易
制造投资者对市场供求关系
场供求关系，进而控制糖价
递，进而影响投资者的决策
的错觉，达到操纵糖价的目
的波动。
和市场供求关系。
的。
防范糖价操纵
1
监管机构的作用
加强糖价交易市场监管，建立监管机制和规则，加强对市场操纵行为的打击力度。
《阿拉伯糖操纵子》课件
阿拉伯糖操纵子与其他基因表达调控元件的相互作用
转录因子
研究阿拉伯糖操纵子如何受到转录因 子的调控，以及转录因子如何与其他 调控元件相互作用，共同调节基因的 表达。
染色质重塑
探讨阿拉伯糖操纵子如何通过染色质 重塑来影响基因的表达，以及染色质 重塑与其他调控机制之间的相互作用 。
05
阿拉伯糖操纵子的未来展望
当环境中存在乳糖时，乳糖会与阻遏蛋白结合，使其失去活性，解除对结构基因的 抑制，诱导相关酶的合成。
此外，阿拉伯糖操纵子还受到葡萄糖的抑制，当细胞内葡萄糖浓度过高时，会通过 未知机制抑制环腺苷受体蛋白的活性，从而抑制结构基因的表达。
02
阿拉伯糖操纵子的调控机制
阿拉伯糖的诱导作用
阿拉伯糖的诱导作用是指当阿 拉伯糖存在时，能够诱导阿拉 伯糖操纵子表达的现象。
通过调节阿拉伯糖操纵子的表达，可以控制微生物的代谢产 物，从而生产出具有特定活性或功能的药物。例如，利用阿 拉伯糖操纵子调控微生物的次级代谢产物，可以生产抗生素 、抗癌药物等。
阿拉伯糖操纵子在生物燃料生产中的应用
生物燃料是指利用生物质资源生产的燃料，如乙醇、生物 柴油等。阿拉伯糖操纵子在生物燃料生产中也有着重要的 应用。
阿拉伯糖操纵子在解决全球性挑战中的潜在作用
粮食安全问题
通过研究和利用阿拉伯糖操纵子 ，可以开发出抗逆、抗病、高产 的转基因作物，提高粮食产量和 质量，为解决全球粮食安全问题
提供有力支持。
气候变化问题
阿拉伯糖操纵子的研究可以为生 物固碳和减排提供新的思路和方 法，有助于减缓气候变化的影响
。
人类健康问题
转录活性。
在没有阿拉伯糖的情况下，阻遏 蛋白与操纵序列结合，导致操纵
子基因的表达受到抑制。
6-1阿拉伯糖操纵子
4. However genetically both AraI and AraO2 needed to inhibit BAD expression - proposed that Ara C protein binds simultaneously to AraI and AraO2.
When arabinose present, BAD expression is enhanced but C-protein synthesis still repressed. (absence of glucose, hi cAMP) a. Under this condition still see footprinting at same three sites of DNA. Found under this condition, CAP site is also bound with CAP protein and cAMP (so Cprotein can act either as an repressor or an activator depending on presence of arabinose.） ） b. Analysis of the DNA structure indicates C-protein forms a loop in the DNA when the CAP site is not filled.
的碳源，可以诱导ara ara操纵子 阿拉伯糖作为E.Coli的碳源，可以诱导ara操纵子 的转录。当细胞中葡萄糖水平高（导致cAMP处于低浓度） 的转录。当细胞中葡萄糖水平高（导致cAMP处于低浓度） cAMP处于低浓度 和阿拉伯糖水平低时，AraC阻遏araB，araA，araD的转录。 和阿拉伯糖水平低时，AraC阻遏araB，araA，araD的转录。 阻遏araB 的转录
详细版——乳糖操纵子
Collaboration between mentor and student won a Nobel Prize. It has not been common in the history. Only the lucky ones, who were willing to share the credit and lived long, panned out in the end. That was why I remember this story: The teacher-student team: Franç Jacob (1920-2013), student. ois Jacques Monod (1910-1976), Lwoff's colleauge. AndréLwoff (1902-1994), Jacob's mentor. Notable awards: 1965 Nobel Prize in Medicine. He shared the 1965 Nobel Prize in Medicine with Jacques Monod and AndréLwoff (1902-1994).
25 2013-10-31
以乳糖操纵子中的操纵区为例，其操纵区 （o）序列位于启动子（p）与被调控的基因之 间，部分序列与启动子序列重叠。 仔细分析操纵区序列，可见这段双链DNA具 有回文（palindrome）样的对称性一级结构， 能形成十字形的茎环（stem loop）构造。不 少操纵区都具有类似的对称性序列，可能与特 定蛋白质的结合相关。
8 2013-10-31
9 2013-10-31
这种典型的诱导现象，是研究基因表达调 控极好的模型。针对大肠杆菌利用乳糖的适应 现象，法国的Jocob和Monod等人做了一系列遗 传学和生化学研究实验，于1961年提出乳糖操 纵子（lac operon）学说。
详细版乳糖操纵子
2.当加入诱导物半乳糖后，半乳糖就会和抑制 蛋白结合，并改变抑制蛋白的构象使得它不能结合 到操纵子上。只要没有抑制蛋白的结合，RNA聚合酶 就可以识别启动子并转录操纵子的结构基因，得到 mRNA。此时操纵子是开启的。
3
业内人士评论认为，沃森和克 里克发现了DNA结构，雅各布等人 的工作则揭示了遗传信息如何传递 。 "Anything found to be true of E. coli must also be true of elephants," claimed by Jacques Monod. “大肠杆菌的基因调控的任何发现, 也 适用于大象基因调控。”
5 它由依次排列的调节基因、cAMP受体蛋 白CRP位点、启动子、操纵基因和3个相连 的编码利用乳糖的酶的结构基因组成。
9
ｙ基因长780bp，编码有260个氨基酸、分
子量为30,000的半乳糖透过酶，促使环境 中的乳糖进入细菌；
ａ基因长825bp，编码275氨基酸、分子
量为32,000的转乙酰基酶，以二聚体活性 形式催化半乳糖的乙酰化。
The teacher-student team:
François Jacob (1920-2013), student.
Jacques Monod (1910-1976), Lwoff's colleauge.
AndréLwoff (1902-1994), Jacob's mentor.
Notable awards: 1965 Nobel Prize in Medicine. He shared the 1965 Nobel Prize in Medicine with Jacques Monod and AndréLwoff (1902-1994).
阿拉伯糖醛酸苷酶键的化合物
阿拉伯糖醛酸苷酶键的化合物介绍阿拉伯糖醛酸苷酶键的化合物是一种在生物体内发挥重要作用的化学物质。
它是由阿拉伯糖（阿拉伯糖是一种重要的多糖类化合物）和醛酸苷酶键（醛酸苷酶键是一种酶键化合物）组成的。
本文将从不同的角度对这种化合物进行全面、详细、完整且深入地探讨。
阿拉伯糖的特点阿拉伯糖是一种含有五个碳原子的单糖，具有以下特点: 1. 五个碳原子呈环状排列，形成一个稳定的环状结构。
2. 阿拉伯糖在生物体内广泛存在，是生物体的重要能量来源之一。
3. 阿拉伯糖在食物中常以葡萄糖的形式存在，可以通过食物摄入。
醛酸苷酶键的特点醛酸苷酶键是一种由醛酸和苷酶键组成的特殊化学键，具有以下特点： 1. 醛酸是一种含有醛基（CHO）的有机物，具有较高的反应活性。
2. 苷酶键是一种连接两个有机物之间的键，通常由酯键或醚键组成。
3. 醛酸苷酶键在生物体内发挥重要的催化作用，参与多种生化反应过程。
阿拉伯糖醛酸苷酶键的形成阿拉伯糖醛酸苷酶键的形成是一个复杂的生化过程，包括以下步骤： 1. 阿拉伯糖被醛酸酶催化，使其转化为具有较高反应活性的醛酸。
2. 醛酸与苷酶键之间的醛基发生反应，形成阿拉伯糖醛酸苷酶键。
3. 阿拉伯糖醛酸苷酶键的形成通常伴随着能量的释放，以驱动反应向正向进行。
阿拉伯糖醛酸苷酶键的生理功能阿拉伯糖醛酸苷酶键在生物体内发挥多种重要的生理功能，包括： 1. 阿拉伯糖醛酸苷酶键参与糖代谢过程，为细胞提供能量，维持正常生理功能。
2. 阿拉伯糖醛酸苷酶键参与合成和修复DNA、RNA等核酸分子，维持遗传信息传递的正常进行。
3. 阿拉伯糖醛酸苷酶键调节细胞信号转导通路，参与细胞的生长、分化和凋亡等过程。
阿拉伯糖醛酸苷酶键和疾病阿拉伯糖醛酸苷酶键在某些疾病的发生和发展过程中扮演重要角色，如： 1. 阿拉伯糖醛酸苷酶键缺乏或功能异常可能导致糖代谢紊乱，引发糖尿病等代谢性疾病。
2. 阿拉伯糖醛酸苷酶键异常可能导致细胞信号转导通路紊乱，参与癌症等疾病的发生。
详细版——乳糖操纵子
至少在第一个结构基因5’侧具有核糖体 结合 位点 (ribosome binding site, RBS)， 因而当这段含多个结构基因的DNA被转录成多 顺反子mRNA，就能被核糖体所识别结合、并 起始翻译。核糖体沿mRNA移动，在合成完第 一个编码的多肽后，核糖体可以不脱离mRNA 而继续翻译合成下一个基因编码的多肽，直 至合成完这条多顺反子mRNA所编码的全部多 肽。
25 2021/2/16
阻遏蛋白与操纵区结合，就妨碍了RNA聚合 酶与启动子的结合及其后ß -半乳糖苷酶等基 因的转录起始，从而阻遏了这群基因的表达。
最早只把与阻遏蛋白结合、起阻遏作用的 序列称为操纵区，但其后发现有的操纵子中
26 2021/2/16
同一操纵序列与不同构像的蛋白质结合， 可以分别起阻遏或激活基因表达的作用， 阿拉伯糖操纵子中的操纵序列就是典型的 例子。因而凡能与调控蛋白特异性结合、 从而影响基因转录强弱的序列，不论其对 基因转录的作用是减弱、阻止或增强、开 放，都可称为操纵区。
33 2021/2/16
（5） 终止子
终 止 子 （ terminator ， T ） 是 给 予 RNA 聚
合酶转录终止信号的DNA序列。在一个操纵子 中至少在结构基因群最后一个基因的后面有一 个终止子。
34 2021/2/16
它们都在结构基因的附近，只能对同一条 DNA链上的基因表达起调控作用，这种作用在遗 传学实验上称为顺式作用（cis-action），启 动子、操纵子和终止子就属于顺式作用元件 （cis-acting element）。
奖得主之一、法国分子遗传学家弗朗索瓦•雅各
布（Francois Jacob）于2013年4月19日在法国巴
第四节Ecoli半乳糖操纵子
results reveal an interesting mechanism by which the expression of a promoter distal
gene in an operon can be modulated and underline the importance of antisense control
第四节 E coli半乳糖操纵子
The Galactose Operon
第四节Ecoli半乳糖操纵子
第四节Ecoli半乳糖操纵子
The E. coli galactose operon.
(A) Schematic diagram of the E. coli galactose operon.The genes encode: galE, epimerase (GalE); galT, transferase (GalT); galK, kinase (GalK); and galM, mutarotase. The two promoters (P1 and P2) are modulated negatively by Gal repressor (B) The pathway for galactose metabolism. Note that the GalE, GalT, and GalK enzymes are part of an amphibolic pathway that produces substrates for biosynthetic glycosylations (UDP-glucose and UDPgalactose). Moreover, the pathway generates galactose from UDPgalactose when cells are growing in other carbon sources. Subscripts: (e) extracellular; (i) intracellular.
9 第四节 E coli半乳糖操纵子
Figure7.15 C protein binding and bending DNA; (a) the ara operon; (b) transcriptionally inactive ara operon; (c) transcriptionally active ara operon.
ParaC相互重叠，所以其阻遏作用的机制是妨碍RNA聚合酶
与启动子ParaC的相互作用。
Dual positive and negative control: the arabinose operon Dual control of the ara operon. (a) In the presence of arabinose, the AraC protein binds to the araI region and, when bound to cAMP, the CAP protein binds to a site adjacent to araI. This binding stimulates the transcription of the araB, araA, and araD genes. (b) In the absence of arabinose, the AraC protein binds to both the araI and araO regions, forming a DNA loop. This binding prevents transcription of the ara operon.
Spot 42 RNA mediates discoordinate expression of the E. coli galactose operon
Genes Dev. July 1, 2002 16: 1696-1706; Thorleif Møller et al. Department of Biochemistry and Molecular Biology, University of Southern Denmark, Campusvej 55, DK-5230 Odense M, Denmark
分子生物学2005-7
The trp operon
Aporepressor 辅阻遏蛋白 （阻遏物蛋白）
三、原核生物的基因转录及表达调控 2. 基因表达调控
（7）色氨酸操纵子（the trp operon） ）色氨酸操纵子（ ） 弱化作用（attenuation） 弱化作用（attenuation） 在阻遏作用的基础上（ 在阻遏作用的基础上（色氨酸操纵子的 阻遏作用较弱），能再降低转录水平10 ），能再降低转录水平 阻遏作用较弱），能再降低转录水平 倍
三、原核生物的基因转录及表达调控
3. 基因表达调控的重大变化 的热激基因（ （5）E. coli的热激基因（heat shock genes） ） 的热激基因 ）
The less stable structure
（7）色氨酸操纵子（the trp operon） ）色氨酸操纵子（ ）
弱化作用（ 弱化作用（attenuation） ）
前导区与弱化子转录物的第一种较稳定 的结构有一终止子（ 的结构有一终止子（ρ-independent terminator），能使弱化作用发生，转录 ），能使弱化作用发生 ），能使弱化作用发生， 终止 转录物的第二种较不稳定的结构没有终 止子， 止子，转录能继续 色氨酸的多寡决定形成哪一种结构（ 色氨酸的多寡决定形成哪一种结构（在 转录与翻译偶联的情况下） 转录与翻译偶联的情况下）
σ43（σA）
芽孢形成时RNA聚合酶的σ因子 聚合酶的σ 芽孢形成时 聚合酶的
至少有σ σ 、 至少有σ29 (σE)、σ30 (σH)、σ32 (σC) σ 、 σ
Specificities of σA and σE
1: polymerase containing σA 2: polymerase containing σE
操纵子
操纵子（operon）：指启动基因、操纵基因和一系列紧密连锁的结构基因的总称。
转录的功能单位。
很多功能上相关的基因前后相连成串，由一个共同的控制区进行转录的控制，包括结构基因以及调节基因的整个DNA序列。
主要见于原核生物的转录调控，如乳糖操纵子、阿拉伯糖操纵子、组氨酸操纵子、色氨酸操纵子等1961 年,法国巴斯德研究所的Monord 和Jacob 提出了乳糖操纵子概念,后来人们在大肠杆菌中又陆续发现了色氨酸操纵子、组氨酸操纵子、半乳糖操纵子、阿拉伯糖操纵子等多种操纵子,从而不断的充实和完善了被誉为生命第三原理的基因调控理论,在这个理论中提出的操纵子概念也被人们普遍接受和证实。
操纵子学说是关于原核基因结构及其表达调控的学说，由法国巴斯德研究所著名科学家的Monod和Jacob在1961年首先提出[1]。
他们以对乳糖操纵子的研究，通过大量的试验及分析建立了现在已经被人们广泛接受的乳糖操纵子控制模型[2]。
后来人们在大肠杆菌中又陆续发现了色氨酸操纵子、组氨酸操纵子、半乳糖操纵子、阿伯糖操纵子等多种操纵子,从而不断的充实和完善了被誉为生命第三原理的基因调控理论,在这个理论中提出的操纵子概念也被人们普遍接受和证实。
操纵子学说：1961年，法国科学家莫诺（J·L·Monod，1910-1976）与雅可布（F·Jacob）发表“蛋白质合成中的遗传调节机制”一文，提出操纵子学说，开创了基因调控的研究。
四年后的1965年，莫诺与雅可布即荣获诺贝尔生理学与医学奖。
莫诺与雅可布最初发现的是大肠杆菌的乳糖操纵子。
这是一个十分巧妙的自动控制系统，这个自动控制系统负责调控大肠杆菌的乳糖代谢。
乳糖可作为培养大肠杆菌的能源。
大肠杆菌能产生一种酶（叫做“半乳糖苷酶”），能够催化乳糖分解为半乳糖和葡萄糖，以便作进一步的代谢利用。
编码半乳糖苷酶的基因（简称z）是一个结构基因（structural gene）。
操纵子
操纵子（operon）：指启动基因、操纵基因和一系列紧密连锁的结构基因的总称。
转录的功能单位。
很多功能上相关的基因前后相连成串，由一个共同的控制区进行转录的控制，包括结构基因以及调节基因的整个DNA序列。
主要见于原核生物的转录调控，如乳糖操纵子、阿拉伯糖操纵子、组氨酸操纵子、色氨酸操纵子等1961 年,法国巴斯德研究所的Monord 和Jacob 提出了乳糖操纵子概念,后来人们在大肠杆菌中又陆续发现了色氨酸操纵子、组氨酸操纵子、半乳糖操纵子、阿拉伯糖操纵子等多种操纵子,从而不断的充实和完善了被誉为生命第三原理的基因调控理论,在这个理论中提出的操纵子概念也被人们普遍接受和证实。
操纵子学说是关于原核基因结构及其表达调控的学说，由法国巴斯德研究所著名科学家的Monod和Jacob在1961年首先提出[1]。
他们以对乳糖操纵子的研究，通过大量的试验及分析建立了现在已经被人们广泛接受的乳糖操纵子控制模型[2]。
后来人们在大肠杆菌中又陆续发现了色氨酸操纵子、组氨酸操纵子、半乳糖操纵子、阿伯糖操纵子等多种操纵子,从而不断的充实和完善了被誉为生命第三原理的基因调控理论,在这个理论中提出的操纵子概念也被人们普遍接受和证实。
操纵子学说：1961年，法国科学家莫诺（J·L·Monod，1910-1976）与雅可布（F·Jacob）发表“蛋白质合成中的遗传调节机制”一文，提出操纵子学说，开创了基因调控的研究。
四年后的1965年，莫诺与雅可布即荣获诺贝尔生理学与医学奖。
莫诺与雅可布最初发现的是大肠杆菌的乳糖操纵子。
这是一个十分巧妙的自动控制系统，这个自动控制系统负责调控大肠杆菌的乳糖代谢。
乳糖可作为培养大肠杆菌的能源。
大肠杆菌能产生一种酶（叫做“半乳糖苷酶”），能够催化乳糖分解为半乳糖和葡萄糖，以便作进一步的代谢利用。
编码半乳糖苷酶的基因（简称z）是一个结构基因（structural gene）。
阿拉伯糖操纵子
❖araC 基因负控阻遏调节 (自调控)
当细胞内没有AraC蛋白时，由Pc启动子起始araC 基因转录 当AraC的浓度超过40个拷贝/细胞，就与araO1结 合而调控自身的合成，抑制araC基因的转录
III. 营养状况对ara操纵子活性的影响
当AraC蛋白以正调控因子作用时，起始转录还需要 cAMP-CRP的共同参与。
• AraC蛋白的两种形式
AraC蛋白作为PBAD活性正、负调节因子的双 重功能是通过该蛋白的两种异构体来实现
Pr形式
Pi形式
araO2
araI AraC
阻遏 araPBAD
araO2
araI
AraC
激活 araPBAD
阿拉伯糖操纵子的结构
基因的排列序列与代谢途径中酶的作用序列不同
阿拉伯糖操纵子的调控
araBAD和araC基因的转录是分别在两条链上以相反的方向进行的。
AraC, +/-阿拉伯糖:阻遏物 araPC
AraC: 阻遏物, - 阿拉伯糖 激活物, +阿拉伯糖
CAP-cAMP: 激活物
araPBAD
araC 调节基因
EXAMPLES: -araBAD when AraC binds to araI1/araI2 (ligand: arabinose)
-CAP (ligand: cAMP)
3.阻遏蛋白LexA的降解与细菌中的SOS应答
当细菌DNA遭到破坏时，细菌细胞内会启动一 个被称为SOS的诱导型DNA修复系统，参与 SOS DNA修复系统的许多基因分散在染色体的 各个部位，同时受LexA阻遏蛋白的抑制。平时 表达量很低。