Question

以乳糖操纵子为例简述原核细胞基因表达调控原理。

Answer 1

【答案】：乳糖操纵子的结构：含有一个操纵序列(O)、一个启动序列(P)、在P序列上游有CAP结合位点、三个编码乳糖代谢酶的结构基因(Z、Y、A)和一个调节基因(I)。O、P、CAP结合位点共同构成乳糖操纵子的调控区，三个结构基因构成乳糖操纵子的信息区。I基因转录、翻译生成阻遏蛋白。
乳糖操纵子的调节机制：没有乳糖，阻遏蛋白与O结合，阻碍RNA聚合酶与P序列结合，抑制转录的启动。当出现乳糖时，乳糖被酶转运进入细胞，被半乳糖苷酶分解成半乳糖，它与阻遏蛋白结合，使其构象变化，与O序列分离，不能阻止RNA聚合酶P序列的结合。RNA聚合酶与P序列结合并进入转录区进行转录。当没有葡萄糖时，细菌体内cAMP浓度升高，与CAP结合，使其构象变化，与CAP结合位点结合，刺激RAN聚合酶的转录。当没有葡萄糖存在时，细菌体内cAMP浓度降低，与cAP结合受阻，RNA聚合酶的转录下降。
协调调节：当阻遏蛋白封闭转录时，CAP对乳糖操纵子不能发挥作用；如果没有CAP，即使阻遏蛋白与操纵序列分离，转录活性仍然很低，可见阻遏蛋白和CAP两者的作用是相辅相成的。