Section C Information Storage and
Transfer 信息的储存与传递
C5 Control of gene
expression
基因表达的调控
1.Why control gene expression
? 1.1 细胞中的许多基因表达产物并不是每时每刻都需要的，在它不需要时，
通过调节基因的表达，避免能量的浪费。
? 1.2 Gene expression 调控作用贯穿于细胞中遗传信息流通的全过程。但
是在大多数情况下，发生在转录水平，即通过控制蛋白调节 RNA聚合酶与
启动子的结合，影响 RNA合成的数量来进行迅速和灵敏的调控。
? 1.3 基因的调控分为正调控和负调控。在负调控中，基因表达通常是开放
的，除非有阻遏子（ repressor） 作用才会关闭。这种调控一般表现为终产
物反过来关闭该代谢途径种基因的转录。正调控则是由激活蛋白来启动
转录的进行。
2.Lactose operon（ 乳糖操纵子）
? 乳糖操纵子包括三个结构基因,lacZ,lacY和 lacA。 它们共用一个启动子
Plac,进行转录，分别依次编码：将乳糖分解为葡萄糖和半乳糖的 β — 半
乳糖苷酶，负责乳糖运输的乳糖透过酶及功能尚未知的乳糖转乙酰酶。这
些酶类仅在培养基中有乳糖而缺乏葡萄糖的情况下才需要。因此 lac操纵
子在两个水平上受到调控，一个为负调控系统，由阻遏子在乳糖缺乏时关
闭基因；另一个为总体性的调控系统，称为降解物阻遏，它只有在葡萄糖
浓度下降到 — 定程度之后才开放基因表达。
lacZ lacY lacA DNAlacI
PlacⅠ Plac Olac
乳糖阻
遏蛋白
?-半 乳
糖苷酶
半乳糖
透过酶
半乳糖乙酰
基转移酶
3.Negative control（ 负调控）
3.1 乳糖操纵子的前端有两个调控序列，它们分别是：与 RNA聚合酶结合的启动子
（ Plac)及发生调控的操纵基因位点 (Olac)。
3.2 另外参与调控作用的还有一个 lacⅠ 基因，它编码一个叫 lac 阻遏子的调控蛋白，
在乳糖不存在的条件下，阻遏蛋白与操纵基因位点结合阻止转录的进行；在诱导
物存在下 (该诱导物是乳糖存在的信号分子 )．阻遏子失活而不能再与操纵基因位
点结合，使得转录能够进行 。
lacZ lacY lacA DNAlacI
PlacⅠ Plac Olac
No inducer 诱导物不存在
lacZ lacY lacA DNAlacI
PlacⅠ Plac Olac
Inducer present 诱导物存在RNA聚合酶
Section C Information Storage and
Transfer 信息的储存与传递
C6 Structure of Proteins
蛋白质的结构
Section C Information Storage and
Transfer 信息的储存与传递
C7 Translation
翻译
1.The genetic code（ 遗传密码）
1.1 在 mRNA中三碱基序列被称为 — 个密码子 (codon),编码某种氨基酸。每
一个氨基酸可被 1至 6个密码子编码，也有一些密码子作为蛋白质合成起
始和终止的信号。
1.2 遗传密码，除了 — 些细胞器基因组以外，对于所有的生物系统是通用的。
1.3 mRNA的碱基序列转变成氨基酸序列需要转运 RNA(tRNA)。 tRNA上存在
一种三碱基序列被称为反密码子（ anticodon）,它可与 mRNA上的密码
子序列配对，而且连于 tRNA分子另一瑞的是相应于密码子的某个氨基酸。
tRNA分子与 mRNA的配对以及随后的将一个个氨基酸连成一个肽链过程是
在核糖体（ ribosome） 上进行的。
1.4 细胞中蛋白质的合成过程被称为翻译 。
2.Protein synthesis
2.1 蛋白质合成可分为三个步骤：起始、延伸、终止。
2.2 起始过程中蛋白质的起始密码子被识别，通常情况下，起始密码子为
AUG(编码甲硫氨酸 )，但在少数情况下为别 GUG(编码缬氨酸 )。
2.3 在延伸过程中，氨基酸依照 mRNA上的密码的顺序被依次添加到延伸中的
肽链上。
2.4 在终止过程中，多肽链的末端被识别,mRNA、多肽, tRNA和核糖体的
复合物解体。
2.5 为了保证合成过程的有序进行，在每个合成过程都需要不同的因子参与，
这些因子在原核、真核中是不同的。蛋白质合成的能量来自子 GTP的水解。
exercise
? 1.State the structure of lactose operon and it’s negative control.
? 2.State four levels of protein structure and translation of protein.
Transfer 信息的储存与传递
C5 Control of gene
expression
基因表达的调控
1.Why control gene expression
? 1.1 细胞中的许多基因表达产物并不是每时每刻都需要的，在它不需要时，
通过调节基因的表达，避免能量的浪费。
? 1.2 Gene expression 调控作用贯穿于细胞中遗传信息流通的全过程。但
是在大多数情况下，发生在转录水平，即通过控制蛋白调节 RNA聚合酶与
启动子的结合，影响 RNA合成的数量来进行迅速和灵敏的调控。
? 1.3 基因的调控分为正调控和负调控。在负调控中，基因表达通常是开放
的，除非有阻遏子（ repressor） 作用才会关闭。这种调控一般表现为终产
物反过来关闭该代谢途径种基因的转录。正调控则是由激活蛋白来启动
转录的进行。
2.Lactose operon（ 乳糖操纵子）
? 乳糖操纵子包括三个结构基因,lacZ,lacY和 lacA。 它们共用一个启动子
Plac,进行转录，分别依次编码：将乳糖分解为葡萄糖和半乳糖的 β — 半
乳糖苷酶，负责乳糖运输的乳糖透过酶及功能尚未知的乳糖转乙酰酶。这
些酶类仅在培养基中有乳糖而缺乏葡萄糖的情况下才需要。因此 lac操纵
子在两个水平上受到调控，一个为负调控系统，由阻遏子在乳糖缺乏时关
闭基因；另一个为总体性的调控系统，称为降解物阻遏，它只有在葡萄糖
浓度下降到 — 定程度之后才开放基因表达。
lacZ lacY lacA DNAlacI
PlacⅠ Plac Olac
乳糖阻
遏蛋白
?-半 乳
糖苷酶
半乳糖
透过酶
半乳糖乙酰
基转移酶
3.Negative control（ 负调控）
3.1 乳糖操纵子的前端有两个调控序列，它们分别是：与 RNA聚合酶结合的启动子
（ Plac)及发生调控的操纵基因位点 (Olac)。
3.2 另外参与调控作用的还有一个 lacⅠ 基因，它编码一个叫 lac 阻遏子的调控蛋白，
在乳糖不存在的条件下，阻遏蛋白与操纵基因位点结合阻止转录的进行；在诱导
物存在下 (该诱导物是乳糖存在的信号分子 )．阻遏子失活而不能再与操纵基因位
点结合，使得转录能够进行 。
lacZ lacY lacA DNAlacI
PlacⅠ Plac Olac
No inducer 诱导物不存在
lacZ lacY lacA DNAlacI
PlacⅠ Plac Olac
Inducer present 诱导物存在RNA聚合酶
Section C Information Storage and
Transfer 信息的储存与传递
C6 Structure of Proteins
蛋白质的结构
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Transfer 信息的储存与传递
C7 Translation
翻译
1.The genetic code（ 遗传密码）
1.1 在 mRNA中三碱基序列被称为 — 个密码子 (codon),编码某种氨基酸。每
一个氨基酸可被 1至 6个密码子编码，也有一些密码子作为蛋白质合成起
始和终止的信号。
1.2 遗传密码，除了 — 些细胞器基因组以外，对于所有的生物系统是通用的。
1.3 mRNA的碱基序列转变成氨基酸序列需要转运 RNA(tRNA)。 tRNA上存在
一种三碱基序列被称为反密码子（ anticodon）,它可与 mRNA上的密码
子序列配对，而且连于 tRNA分子另一瑞的是相应于密码子的某个氨基酸。
tRNA分子与 mRNA的配对以及随后的将一个个氨基酸连成一个肽链过程是
在核糖体（ ribosome） 上进行的。
1.4 细胞中蛋白质的合成过程被称为翻译 。
2.Protein synthesis
2.1 蛋白质合成可分为三个步骤：起始、延伸、终止。
2.2 起始过程中蛋白质的起始密码子被识别，通常情况下，起始密码子为
AUG(编码甲硫氨酸 )，但在少数情况下为别 GUG(编码缬氨酸 )。
2.3 在延伸过程中，氨基酸依照 mRNA上的密码的顺序被依次添加到延伸中的
肽链上。
2.4 在终止过程中，多肽链的末端被识别,mRNA、多肽, tRNA和核糖体的
复合物解体。
2.5 为了保证合成过程的有序进行，在每个合成过程都需要不同的因子参与，
这些因子在原核、真核中是不同的。蛋白质合成的能量来自子 GTP的水解。
exercise
? 1.State the structure of lactose operon and it’s negative control.
? 2.State four levels of protein structure and translation of protein.
