高 三 生 物（第 7 讲）【教学内容】第三章：遗传与基因工程 第三节
基因表达的调控 第四节
基因工程简介【重点与难点】重点：原核生物基因表达调控的原理，基因操作的工具和基本步骤
难点：原核生物基因表达调控的原理，限制酶和运载体的作用及基因操作的基本步骤
【延伸与拓展】第三节：基因表达的调控 生物体的每一个细胞中都含有本物种的一整套基因，因此，多细胞生物体的每个细胞都具有能够将它所具有的每个基因都表达出来、并且发育成一个完整的生物体的潜能，这就是细胞的全能性
但生物细胞内的一整套基因并不是同时都在表达，这是因为，在细胞内存在着对基因表达的调控机制，基因能够有序地表达
一、原核生物基因表达的调控实验现象：将大肠杆菌接种到无葡萄糖而只有乳糖培养基中，大肠杆菌就会合成并分泌出大量的“半乳糖苷酶”，这种酶可以将培养基中的乳糖分解成葡萄糖和半乳糖，从而加以利用
如果将大肠杆菌生活环境中的乳糖除去，半乳糖苷酶的合成就立即停止
结果分析：大肠杆菌这种原核生物是否能够合成半乳糖苷酶，取决于周围环境中有无乳糖
而半乳糖苷酶的合成是受特定的基因――半乳糖苷酶基因来控制的
因此，乳糖诱导了半乳糖苷酶基因的表达，从而合成了分解乳糖的半乳糖苷酶
那么，这个调控过程到底是怎样的呢
基因表达的调控机理：在大肠杆菌的 DNA 分子上，与乳糖代谢有关的脱氧核苷酸序列及功能如教材 P53 图 3－12，其调控流程如下：调节基因（ R ）转录mRNA阻抑物（蛋白质）翻译与操纵基因（ O ）结合与乳糖结合阻抑作用失去阻抑作用RNA 聚合酶不与启动子（ P ）结合RNA 聚合酶与启动子（ P ）结合启动结构基因结构基因不产生半乳糖苷酶产生半乳糖苷酶不转录、翻译转录、翻译无乳糖环境有乳糖环境分解乳糖通过大肠杆菌乳糖代谢的调控过程，可以看出其对环境的适应性，这一适应性又称应激性，是生物在长期的进化过程中形成的，由遗传
