当细菌在缺乏合成蛋白质所必须的氨基酸时，停止合成核糖体RNA的反应。当细菌发现它们自己生长在饥饿的条件下，缺乏维持蛋白质合成的氨基酸时，它们将大部分活性区域都关闭掉。此就称为严紧反应（stringent response），这是它们抵御不良条件，保存自己的一种机制。细菌通过仅仅维持zui低量的活性来节约其资源，直到条件改善时，它们又恢复活动，所有代谢区域也都活跃起来。导致rRNA和tRNA合成大量减少（10-20倍），使RNA的总量下降到正常水平的5-10%，部分种类的mRNA的减少，导致mRNA总合成量减少约3倍。而蛋白质除解的速度增加,很多代谢进行调整，显然核苷酸，碳水化合物，肽类等的合成都随之减少。导致两种特殊核苷酸积聚：（1）ppGpp—四磷酸鸟苷（在G的5'和3'位点各附着两个磷酸）;（2） pppGpp—五磷酸鸟苷（鸟苷5'一三磷酸-3'二磷酸）。人们zui初发现细菌在氨基酸饥饿时，出现两种特殊的核苷酸，其电泳的迁移率和一般的核酸不同，感到很奇怪，就称之为“魔斑Ⅰ”和“魔斑Ⅱ”，后来发现魔斑Ⅰ便是ppGpp，魔斑Ⅱ是pppGpp。这些鸟苷是典型的小分子效应物，预期它们的功能是和靶蛋白结合改变它们的活性，有时它们被称为（p）ppGpp。（p）ppGpp的功能是调节细胞活性大分子的协调性。它们的产物是由两种途径来控制的。在严峻的条件下可以触发（p）ppGpp的增加。一些未知因素的调节也会出现（p）ppGpp水平与细菌生长速度之间的反向协调。任何一种氨基酸的缺乏或使任何氨基酰-tRNA合成酶的失活突变都足以起始，此表明的触发器是位于核糖体A位点中的空载tRNA。当然在正常条件下仅有氨基酸-tRNA在EE-Tu的作用下位于A位点。但当氨基酸-tRNA对一个特殊的密码子不能作出有效反应时，空载tRNA便能得以进入，当然这就阻断了核糖体的进程，而触发了一个空转反应（idiling reaction）。通过空转反应产生（p）ppGpp的有关成分已通过松弛型突变（relaxed（rel）mutants）被鉴别出来。rel突变能去除。这样氨基酸的饥饿便不会导致合成任何稳定的RNA或者通常见到的各种其它的反应。松弛突变大部分基因位点位于relA基因中，此基因编码一种蛋白，称为严紧因子（stringent factor）。此因子和核糖体结合，虽然它的总量较低－每200核糖体低于1分子的严紧因子。因此似乎只有在核糖体少量存在时才能产生。从中分离的核糖体在体外能合成ppGpp和pppGpp。A位点是通过一个空载tRNA对密码子的特异反应所提供的。从松弛突变体中提取的核糖体不能执行，但若有严紧因子存在它们是能合成（p）ppGpp的。（p）ppGpp的合成途径，严紧因子（RelA）是一种（p）ppGpp的合成酶，它可以催化ATP将焦磷酸加到另一个GTP或GDP的3'位点。当条件恢复到正常时，ppGpp怎样被去除的呢？有一个基因叫做spoT，它编码一种酶，主要的作用是催化ppGpp的降解。这种酶的活性导致ppGpp迅速降解其半衰期为20秒左右，因此（p）ppGpp合成结束时，很快就消除。spoT突变会提高ppGpp的水平，并会慢慢增加。RelA酶用GTP作为底物的频率是较高的，所以pppGpp的产生是占优势的。但pppGpp可以通过各种酶转化为ppGpp，其中翻译因子EF-Tu和EF-G是可以去磷酸化的。通过pppGpp产生ppGpp是zui通用的路线，而ppGpp通常就是的效应物。核糖体对空载tRNA进入的反应与正常蛋白质合成的比较。当ET-Tu将氨基酸tRNA放在A位点时肽链随着核糖的移动而合成；但是当空载tRNA在A位点与密码子配对时，核糖体仍保持不动，并进行了空转反应。提纯的RelA酶它本身实际是没有活性的。而在核糖体存在时它才有活性。它的活性是由核糖体在合成蛋白中的状态所控制的。此控制的特点是通过另一个位点的松弛突变而显示，此突变原来称为relC，现在弄清楚它就是编码50S亚基L11蛋白的rp1K基因。此蛋白位于A位点和P位点的附近，它在此位置对合适的配对作出反应，空载tRNA是在A位。L11蛋白或某些其它成分构象的改变可能激活RelA酶，这样空转反应就代替了肽酰-tRNA的转位。（p）ppGpp合成的每条途径都触发空载tRNA从A位点释放出来，因此（p）ppGpp的合成是一种对空载tRNA水平的持续反应。在饥饿条件下，当氨基酰-tRNA不能对A位点的密码子作出有效反应时，核糖体便停滞不前。空载tRNA的进入，触发了（p）ppGpp分子的合成。并将空载tRNA排出，使A位重新空出来。核糖体是恢复多肽的合成，还是进行另一轮的空转反应,关键是取决于氨基酰-tRNA是否有效。ppGpp有什么作用呢？它是一系列反应的效应物，包括抑制转录。许多反应已被报导，其中2个较为突出：（1）rRNA操纵子的启动子其转录起始被特异抑制了。严紧调节的启动子发生突变能消除严紧控制，表明此效应需要和特异启动子顺序相互作用；（2）很多或大部分模板的转录延伸阶段被ppGpp缩短了，此是RNA聚合酶停顿的增加而引起的。此效应反应了在细胞内加入ppGpp时转录效率普遍下降。现在尚不清楚这种抑制的特异性，若不同的操纵子之间这种抑制的变化很大，某些操纵子抑制作用更为显著的活，也是不足为奇的。异常核苷酸在两种控制系统中都能发挥作用是很有趣的现象。这两种途径的抑制对细菌来说是特异的。在营养缺乏时乌苷触发了。而在缺乏葡萄糖时，cAMP触发碳源利用的转换。