乳糖操纵子概述

乳糖分解所需酶（+）

1940年，Monod发现大肠杆菌在含有葡萄糖和乳糖的培养基 上生长时，细菌先利用葡萄糖，葡萄糖用完以后，才利用乳糖。
通透酶（lactose permease） 促使乳糖进入细菌
细 菌 生 长 曲 线
葡萄糖耗尽 乳糖存在
β -半乳糖苷酶
（β -galactosidase）
催化乳糖分解
基因前后相连成串，由一个共同的控制区进行转
录调控。包括结构基因及调节基因的整个DNA序 列，共同组成一个转录单位。

主要见于原核生物的转录调控，如乳糖操纵子、 色氨酸操纵子等。
操纵子（operon）
调节基因
结构基因 Structural genes
启动序列 Promoter（P）
操纵基因 Operator（O）
DNA
I
pol P
O
Z
Y
A
mRNA
——基因关闭
阻遏蛋白
有乳糖存在时
DNA
——基因开放 pol P
I
O
Z
Y
A
mRNA
mRNA
启动转录
阻遏蛋白
别乳糖
乳糖
调节的结果：
单纯乳糖存在时，细菌利用乳糖作碳源； 若有葡萄糖或葡萄糖/乳糖共同存在时，细 菌首先利用葡萄糖。
---适应环境的变化，维持生长和繁殖
1.掌握操纵子的概念和结构特点； 2.熟悉乳糖操纵子的结构和负调控机制； 3.了解乳糖操纵子的三种调控方式。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
一. 操纵子学说
二. 乳糖操纵子的结构
三. 乳糖诱导的负调控
一. 操纵子学说（operons）
长期饮酒可诱导乙 醇-P450单加氧酶的 表达，促进乙醇在 肝脏的生物转化
葡萄糖+乳糖
乳糖
乳糖分解所需酶（-）
原核生物的转录和翻译相偶联 （coupled transcription and
translation），因此，转录水
平的调控是原核生物基因表达调 控的主要形式 真核生物基因表达的调控可 发生在基因表达的各个水平。
——原核生物基因表达调控的主要方式
操 纵 子（The Operon）
教学目的和要求：
乳糖代谢所需酶（+）
下次课的学习内容
乳糖诱导的负调控
CAP介导的正调控 协调调控
半 乳 糖 苷 酶 表 达 量
β-
操纵子的发现
1961年， Francois Jacob and Jacques Monod 提出细菌基因 表达调控的操纵子学说。
1965年，获得诺贝尔生理学与 医学奖。
Jacob, Monod & Lwoff
© NobelPrize.org
操纵子（operon）：很多功能上相关的
promoter
二. 乳糖操纵子（lac operon）
调控基因 结构基因
操纵序列
通透酶 启动序列
乙酰转移酶
β -半乳糖苷酶
阻遏蛋白基因LacI
阻遏蛋白
启动序列 RNApol
阻遏蛋白 操纵序列
编码序列
三. 乳糖操纵子调节机制
乳糖诱导的负调控
CAP介导的正调控 协调调控
没有乳糖存在时
阻遏基因
小 结
1.
操纵子为原核生物主要转录调控模式；
2.
3.
操纵子由调节基因和结构基因构成；
乳糖操纵子可通过别乳糖抑制阻遏蛋白的 阻遏作用，从而诱导结构基因表达。
RNA P pol
阻遏 O 蛋白
LacZ
LacY
LacA
乙酰转移酶
通透酶 β -半乳糖甘酶
Lac(+);
G(+)
Lac(+);
G(-)
乳糖代谢所需酶（-）