Question

微生物代谢的酶的合成调节关于合成酶与诱导酶

关于高三生物选修教材的一道例子 用葡萄糖和乳糖做碳源的培养基培养大肠杆菌，开始时，大肠杆菌只能利用葡萄糖而不能利用乳糖，只有当葡萄糖消耗完毕以后，大肠杆菌才开始利用乳糖，说明大肠杆菌分解葡萄糖的酶是组成酶，分解乳糖的酶是在乳糖的诱导下合成的诱导酶 我想问一下，如果大肠杆菌合成了分解乳糖的诱导酶之后，如果再向培养基里添加葡萄糖，大肠杆菌是同时利用葡萄糖和乳糖。还是先利用葡萄糖，待葡萄糖消耗完毕后再利用乳糖？如果是先利用葡萄糖，待葡萄糖消耗完毕后再利用乳糖，那么它是否先将分解乳糖的组成酶水解掉，待葡萄糖消耗完毕后再合成这一组成酶？这是我的问题，请懂得朋友帮忙回答下，谢谢！

Answer 1

这个问题比较复杂，我尽量回答。
大肠杆菌优先利用葡萄糖作为能量来源，但是当环境中同时有葡萄糖和乳糖时，降解乳糖的基因处于低转录水平，也就是乳糖被利用效率极低。但是当葡萄糖耗尽，大肠杆菌就大规模转录降解乳糖所需的酶(3个酶)，这三个酶将乳糖分解成葡萄糖和半乳糖，而大肠杆菌仍然只利用其中的葡糖糖。
这其实涉及到乳糖操纵子的工作原理，介绍起来就有很多内容，你可以到网上查看下。
对于你的问题，我逐个回答如下：
“，如果大肠杆菌合成了分解乳糖的诱导酶之后，如果再向培养基里添加葡萄糖，大肠杆菌是同时利用葡萄糖和乳糖。还是先利用葡萄糖，待葡萄糖消耗完毕后再利用乳糖？”
大肠杆菌直接用葡萄糖做直接能源，而乳糖仍被降解为葡糖糖和半乳糖，从而仍然间接利用乳糖，这是由于已经合成敬薯的三种能降解乳糖的酶仍有活性。
但是不再新合成降解乳糖的三种酶，他们的基因转录被关闭了。
“如果是先利用葡萄糖，待葡萄糖消亮悉者耗完毕后再利用乳糖，那么它是否先将分解乳糖的组成酶水解掉，待葡萄糖消耗完毕后再合成这一组成酶？”
先利用葡萄糖，只要有乳糖存在，就有降解乳糖的酶被合成，这在生物学上叫渗漏表达，也就是乳糖被利用的效率极低。
另外
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其实这里还涉及到些信号通路，就是当葡糖糖存在时，cAMP水平低，cAMP可以调控降低乳糖操纵子中的基因转录，但是当葡糖糖降低，而环境中又有乳糖时，cAMP的积累，加速乳糖操纵子的转录。
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当利用乳糖做能源时，乳糖诱导乳糖操纵子转录合成三种酶，能将乳糖降解，同时释放和乳糖结合的阻遏物，这样形成三种产物：葡萄糖，半乳糖，阻遏物。其中葡萄糖被利用，阻遏物重新发挥作用阻遏陆肢乳糖操纵子合成新的三种酶。
关系比较复杂，耐心看，还是能明白的。