反馈调控机制是最重要的机制之一，不管是在自然科学还是社会科学里面都是这样。

就好比如果人过于自由，他就会有犯罪倾向，这时候就需要规定与法律对他进行负反馈的调节。

所以现在社会上各种规章各种现象，其实在无数年前我们细胞的分子调控机制里面都已经清楚的写好了。

就比如比较简单的细胞，原核细胞的基因表达的调控过程。

首先来看转录过程的调控。一个基因，总要包含两个结构，一个叫操纵子，另外一个叫调节基因。操纵子是转录的最核心的部位，它的上游是调控区，里面有启动子，还有操纵元件。下游是信息区，里面是两个及以上的正儿八经拿来转录的结构基因。最后有一个终止子。

顺带提一下，由信息区转录产生的mRNA分为两种：第一种叫单顺反子，也就是一条mRNA只含有一个结构基因的信息，只编码一个蛋白质。

另外一种叫多顺反子，也就是一条mRNA含有好几个结构基因的信息，可以编码好几个蛋白质。

当然原核生物里面大部分肯定都是多顺反子，毕竟效率比较高。原核生物和真核生物不一样，它更需要能够快速变化来适应多变的环境，所以对效率的要求就要高得多。甚至，它为了追求这个极致的效率，它的mRNA的转录、翻译和降解是同步进行的：边转录边翻译，边翻译边降解。

现在进入正题，也就是它的转录到底是如何调控的。

首先DNA序列本身就具有调控转录的特殊序列，也就是我们通常所说的顺式作用元件（cis-acting elements），它是存在于基因旁序列中能够影响基因表达的一种调控序列，包括启动子，阻遏蛋白结合位点，正调控蛋白结合位点（如CAP结合位点），还有增强子。

值得一提的是阻遏蛋白的结合位点。之前说过一个基因除了操纵子之外，还要有一个调节基因，那个调节基因通常就是编码阻遏蛋白的，它会和操纵子里面的操纵元件，也就是这个顺式作用元件结合，从而达到调控目的。从这个地方就能看到一点基因反馈调控的机制。

其次，特定蛋白和DNA的结合过程也能够影响转录的开始。

这里面比较重要的，是一个叫做σ因子的东西。RNA聚合酶的全酶由σ因子和核心酶组成。与启动子结合需要全酶，但是催化延长只需要核心酶就行了。所以就很容易联想到，σ因子和转录起始的调控密不可分。

它的作用主要体现在三个方面，第一是决定转录的方向。此因子识别并结合启动子的-35和-10区，而起始位点在结合区的下游，也就是核心酶只能向编码链的下游移动。因此，它和启动子的位置一起决定了转录的方向。

第二个是起始的效率。-35区和-10区的共有序列是一定的，即分别为TGACA和TATAAT，启动子序列与这个序列越接近，它就越强，即强启动子。

第三个是它可以控制特定基因的表达。不同的σ因子可以竞争结合RNA聚合酶的核心酶，而σ因子的含量可由环境调控，从而成为环境调节基因表达的桥梁。

除此之外就是和我们今天的主题相关的调控方式了：阻遏与激活。

首先来看看阻遏。阻遏作用并不是说阻遏蛋白与结合位点结合之后，聚合酶就不能再和DNA结合了。结合依然是可以结合的，但是它不能形成开放的转录复合体，也就是说，阻遏蛋白的作用就类似于一个钳子，夹住我们的DNA，不让它被解开。

那么去阻遏就是正好相反的一种方式了：阻遏蛋白从结合位点上脱落下来，钳子作用消除，转录可以继续进行。

常见的操纵子有两种，正好代表了两个不同的类型。

一个叫乳糖操纵子，它代表的类型是可诱导的操纵子。什么意思呢？就是说，它的表达产物的底物，也就是乳糖酶的底物，比如乳糖异乳糖什么的，可以诱导它去阻遏。这种操纵子的调节方式就是最简单的，阻遏蛋白结合起阻遏作用。阻遏蛋白变构后离开，阻遏作用消失。

这种方式通常出现在分解相关的酶里面。

另一个叫色氨酸操纵子，它所代表的类型是可阻遏操纵子。也就是它表达的产物的底物，也就是色氨酸合成酶的底物，即色氨酸，可以诱导它阻遏。而这种的调节方式也比较特殊，刚开始阻遏蛋白不结合位点，表达不被阻遏。而底物产生之后，阻遏蛋白异构，开始阻遏基因的表达。

这种方式通常出现在合成相关的基因里面。

其次来看一看激活。最经典的激活蛋白有两种，一种是CAP，即大肠杆菌分解代谢物基因的活化蛋白。另外一种是和大肠杆菌氮的代谢有关的，叫ntrC蛋白。

CAP蛋白由于和代谢活性相关，所以它和cAMP的联系相当的紧密。游离的CAP是没有活性的，它只有在和cAMP形成复合体的时候才是有活性的。因此，cAMP也是它的激活剂之一。它的结合位点是CAP结合位点。

ntrC蛋白由于和氮的代谢息息相关，所以它的激活剂和谷氨酰胺的含量有关。当谷氨酰胺的含量不足时，ntrC会转变为磷酸化的活性形式，和它的结合位点增强子结合发挥作用，促进谷氨酰胺合成酶的基因的表达。

转录调控大概就这个样子，我们可以发现里面处处都体现着反馈调节的思想。

而翻译调控也是一样的。

和转录几乎完全相似，首先是mRNA上的序列对翻译效率有影响。这段序列我们称为SD序列，它位于起始密码子AUG的上游。

不同的SD序列与核糖体的结合效率有很大的差异。SD与16SrRNA之间配对的碱基数目越多，结合效率就越高。此外，SD序列与起始密码子之间的距离也在很大程度上影响了翻译的效率。

还有SD的定位决定了mRNA和核糖体能否顺利的结合。比如SD位于茎环结构时，mRNA将不能与核糖体结合。

另外，产物的反馈也对翻译效率有调控作用。比如核糖体蛋白会控制多顺反子mRNA的翻译，还有释放因子RF2调节自身的翻译。

总之，反馈调控是一种整个自然界都普遍存在的调控机制，不管想做什么事情，只要最后目的是为了维持平衡的稳定，或者目标的顺利进行，都需要有恰当的反馈机制。