操纵子(operon):很多功能相关的结构基因串联排列在染色体上，由一个共同的控制区来 操纵这些基因的表达，包含这些结构基因和控制区的整个核苷酸序列就称为操纵子乳糖操纵子1 P O! 丿 鼻 I丨迟丨口^:: / 八 \ 结构苹因:: ” / 、、、 、、阻蠢物圭因 码动子 、操纵竽产生阻遏蛋门 酶结合 结合阳遏物三个特异性序列：操纵序列O (operator):阻遏蛋白结合位点启动子P (promoter):位于结构基因的上游CAP结合位点：环cAMP受体蛋白(分解代谢物激活蛋白)结合位点 一个调节基因 lac ：编码阻遏蛋白，能结合于操纵序列位点操纵子的组成：—结构基因(structural gene, SG):操纵元中被调控的编码蛋白质的基因----启动子(promoter, P)：是指能被RNA聚合酶识别、结合并启动基因转录的一段DNA序列—操纵基因(operator, O)：是指能被调控蛋白特异性结合的一段DNA序列阻遏物基因(inhibitor」)产生阻遏物(repressor)｛一平轨療甘〜 半孚L摭迓过确 辛专#”酩基彩结构基因・ Z编码B-半乳糖苷酶：将乳糖水解成葡萄糖和半乳糖。
・ Y编码B-半乳糖苷透过酶：使外界的B-半乳糖苷(如乳糖)能透过大肠杆菌细胞 壁和原生质膜进入细胞内・ A编码B-半乳糖苷乙酰基转移酶：乙酰辅酶A上的乙酰基转到B-半乳糖苷上，形 成乙酰半乳糖当一个mRNA含有编码一个以上蛋白质的编码信息，而且这些蛋白质都是以独立的多 肽被翻译时，这样的mRNA称之多顺反子mRNA多顺反子mRNA在细菌中是很普遍的多顺反子lac mRNA中的lacZ, lacY, lacA经翻译生成的产物分别生成代谢分解乳糖 的三种酶始终存在着一定的比例关系(Z : Y : A = 5 : 2 : 1 )DNARf严 Repressor Activator \ binding site binding site \ (operator)A~~BT \ / Regulatory sequences Genes transcribed工应f as a unit乳糖操纵子结构lacZ、Y、A基因的转录是由lacI基因指令合成的阻遏蛋白R所控制lacI 一般和结构 基因相毗连，但它本身具有自己的启动子和终止子，成为独立的转录单位由于lacI的产物是可溶性蛋白，按照理说是无需位于结构基因的附近。
它是能够分 散到各处或结合到分散的DNA位点上阻遏蛋白的负调节(negative control of repressor)无乳糖(no lactose): lac操纵元处于阻遏状态(repression)有乳糖(presence of lactose)： lac 操纵元即可被诱导(derepression,induction)诱导剂(inducer):别乳糖、半乳糖、IPTG (异丙基硫代半乳糖昔)为什么选用IPTG作诱导物能诱导酶的合成，但又不被分解的分子，称为安慰诱导物(gratuitous inducer) 由于乳糖虽可诱导酶的合成，但又随之分解，产生很多复杂的动力学问题，因此人 们常用安慰诱导物来进行各种实验X-gal (5-溴-4-录-3-吲哚-B-半乳糖苷)也是一种人工化学合成的半乳糖苷，可被B — 半乳糖苷酶水解产生兰色化合物，因此可以用作B —半乳糖苷酶活性的指示剂 IPTG和X-gal都被广泛应用在分子生物学和基因工程的工作中某些诱导物与自然的B-半乳糖苷酶相似，且不能被酶分解，比如异丙基-B-D-硫代 半乳糖苷，(isopropylthiogalactoside,IPTG)。
不被细菌分解性质稳定，它的浓度在实 验中不会改变复杂的动力学问题，便于研究IPTG能在缺乏lacY基因下而有效地被运送半乳糖苷键中用硫代替了氧，失去了水解活性，但硫代半乳糖苷和同源的氧代化合 物与酶位点的亲和力相同，IPTG虽不为B-半乳糖苷酶所识别，但它是lac基因簇十 分有效的诱导物乳糖操纵子的CAP正调控（Positive Control of CAP）CAP（catabolite activator protein）----分解代谢基因激活蛋白，又称为 CRP （cAMP receptor protein）, lac operon高水平转录必需的一个激活蛋白CAP（同二聚体），含DNA结合区一以二聚体的方式与特定的DNA序列结合，cAMP结 合区一与cAMP特异结合，并发生空间构象的变化，形成cAMP-CAP复合物（有活性） 当CAP与CAP结合位点这段序列结合时，可激活RNA转录酶活性，使之提高50X 葡萄糖一 一一一 一降解产物ATP 一 一cAMP 一 一5' AMPCRP （非活性状态）一 一CAP （活性状态）无葡萄糖，cAMP浓度高时促进转录，有葡萄糖，cAMP浓度低时不促进转录葡萄糖效应：当细菌在含有葡萄糖套和乳糖的培养基中生长时，通常优先利用葡萄 糖。
只有当葡萄糖消耗完，经过一段停滞期，在乳糖的诱导下半乳糖苷酶开始合成，细 菌才能充分利用乳糖葡萄糖的降解物能抑制腺苷酸环化酶活性，并活化磷酸二脂酶，因而降低cAMP的 浓度所以葡萄糖存在时，cAMP浓度低；仅在葡萄糖消耗完毕时，cAMP浓度增高，CAP-cAMP复合物形成（结合于lac operon CAP结合位点），才会促进转录乳糖操纵子的协调调控（coordinate regulation）由于Plac是弱启动子，单纯因乳糖的存在发生去阻遏使lac操纵元转录开放，还不 能使细菌很好利用乳糖，必需同时有CAP来加强转录活性，细菌才能合成足够的酶 来利用乳糖关键条件：lac操纵元的强诱导既需要有乳糖的存在又需要没有葡萄糖可供利用Lac操纵子基因表达受阻遏蛋白和CAP的双重调控EA卩垮合位点启动序列提纵序列 结构基因关闭关闭负调节与正调节协调合作阻遏蛋白封闭转录时，CAP不发挥作用如没有CAP加强转录，即使阻遏蛋白R从P上解聚仍无强大转录活性☆葡萄糖/乳糖共同存在时，细菌优先利用葡萄糖葡萄糖可降低cAMP浓度，阻碍其与CAP结合从而抑制转录本底表达在细胞中透性酶等总是以最低量存在着，足以供给底物开始进入时的需要。
也就是 说，操纵子有一个本底水平(basal level)的表达，即使没有诱导物的存在，也保持 此表达水平(诱导水平的％)；有的诱导物是通过其他吸收系统进入细胞的小结Lac操纵子基因表达受阻遏蛋白和CAP的双重调控lac操纵子中的一组基因有两道控制开关，只有两道开关同时打开时，即满足缺乏葡 萄糖并存在乳糖条件时，基因才能够转录2012年3月1日。