主要内容
细菌中的基因调控概述
Google课堂操纵子、调控DNA序列和调控基因综述。抑制蛋白和激活蛋白。
要点：
- 细菌基因通常存在于 操纵子中。操纵子中的基因作为一个集体被转录，并有一个启动子。
- 每个操纵子都包含 调控DNA序列，作为 调控蛋白 的结合位点，促进或抑制转录。
- 调控蛋白通常与小分子结合，小分子可以通过改变其与DNA结合的能力使蛋白质活跃或失活。
- 有些操纵子是 可诱导的，这意味着它们可以被特定小分子的存在激活。其他的是可抑制的，这意味着它们在默认情况下是打开的，但可以被一个小分子关闭。
介绍
我们倾向于认为细菌很简单。但即使是最简单的细菌，在基因调控方面也有复杂的任务！你的肠道中或牙齿之间的细菌里有包含着数千种不同基因的基因组。这些基因中的大多数编码蛋白质，每一种都在某个过程中扮演着自己的角色，如营养代谢、细胞结构的维持和对病毒的防御。
其中一些蛋白质是日常需要的，而另一些只有在特定的情况下才需要。因此，细胞并不总是表达基因组中的所有基因。你可以把基因组想象成一本烹饪书，里面有很多不同的食谱。细胞将只使用符合其当前需要的配方（表达基因）。
基因表达是如何调控的？
基因调控有多种形式，即控制基因表达的机制和表达水平。然而，许多基因调控在转录水平上发生。
细菌有特定的调控分子，控制一个特定的基因是否会转录成mRNA。通常，这些分子通过与基因附近的DNA结合，帮助或阻断转录酶（RNA聚合酶）发挥作用。让我们仔细看看基因是如何在细菌中被调控的。
在细菌中，基因通常存在于操纵子中
在细菌中，相关基因通常在染色体上的一个簇中发现，它们以一个 启动子 （RNA聚合酶结合位点）作为一个单元被转录。这种由单个启动子控制的基因簇称为 操纵子。操纵子在细菌中很常见，但在人类等真核生物中很少见。
一般来说，操纵子将包含在相同过程中起作用的基因。例如，一种被称为lac 操纵子的操纵子得到了很好的研究，它包含了编码蛋白质的基因，这些蛋白质参与了一种特定糖：乳糖的摄取和代谢。操纵子使细胞能够有效地表达同时需要产物的一系列基因。
操纵子的剖析
操纵子不仅仅由基因的编码序列组成。它们还含有用于调控操纵子转录的 DNA调控序列 。通常，这些序列是调控蛋白的结合位点，控制着有多少操纵子被转录。启动子，或RNA聚合酶结合的位点，是DNA调控序列的一个例子。
除了启动子，大多数操纵子还有其他DNA调控序列。这些序列是调节蛋白的结合位点，可以使操纵子的表达“上升”或“下降”。
- 一些调节蛋白是抑制因子，它与称为 运算子 的DNA片段结合。当抑制因子与它的操作子结合时，它会减少转录（例如，通过阻止RNA聚合酶在DNA上向前移动）。
- 一些调控蛋白是 活化剂。当活化剂与其DNA结合位点结合时，它会增加操纵子的转录（例如，通过帮助RNA聚合酶与启动子结合）。
调控蛋白从何而来？与生物体中产生的任何其他蛋白质一样，它们是由细菌基因组中的基因编码的。编码调控蛋白的基因有时被称为调控基因。
许多调节蛋白本身可以被特定的小分子“打开”或“关闭”。小分子与蛋白质结合，改变其形状，并改变其与DNA结合的能力。例如，一个活化剂只有在与某个小分子结合时才会活化（能够结合DNA）。
操纵子可以是可诱导的，也可以是可抑制的
有些操纵子通常是“关闭”的，但可以被一个小分子“打开”。这种分子被称为诱导物，而操纵子被称为可诱导的。
- 例如，lac操纵子 是一个诱导型操纵子，它编码一种酶，用于代谢乳糖。只有当乳糖存在时，它才会启动（其他情况，当首选糖不存在时）。在这种情况下，诱导物是异乳糖，一种乳糖的改性形式。
其他的操纵子通常是“开”的，但是可以被一个小分子“关”掉。这种分子被称为辅抑制因子，而操纵子被认为是可抑制的。
- 例如，trp操纵子是一种可抑制的操纵子，它编码一种合成氨基酸：色氨酸的酶。这种操纵子在默认情况下是被表达的，但当存在高水平的色氨酸时可以被抑制。这里的辅抑制因子是色氨酸。
这些例子说明了一个重要的观点：基因调控允许细菌通过改变基因表达来对环境的变化做出反应（从而改变细胞中存在的蛋白质）。
有些基因和操纵子一直在表达
许多基因发挥着特殊的作用，并且只在特定的条件下表达，如上所述。然而，也有一些基因的产物是细胞维持基本功能所需要的。这些 管家基因 在正常生长条件下不断表达（“成型活化”）。管家基因有启动子和其他调控DNA序列，以确保恒定的表达。