简述乳糖操纵子结构,解释阻遏蛋白的负性调节机制,CAP的正性调节机制及不同生长条件下的协调调节。
正确答案:乳糖操纵子的结构:Ecoli的乳糖操纵子(lacoperon)含Z、Y及A三个结构基因,分别编码β-半乳糖苷酶、透酶和乙酰基转移酶;此外还有一个操纵序列O、一个启动序列P。在启动序列P上游还有一个分解(代谢)物基因激活蛋白(CAP)结合位点。由P序列、O序列和CAP结合位点共同构成lac操纵子的调控区,三个酶的编码基因即由同一调控区调节,实现基因产物的协调表达。
阻遏蛋白的负性调节:在没有乳糖存在时,lac操纵子处于阻遏状态。I序列在PI启动序列操作下表达的lac阻遏蛋白与O序列结合,阻碍RNA聚合酶与P序列结合,抑制转录启动。阻遏蛋白的阻遏作用并非绝对,偶有阻遏蛋白与O序列解聚,使得细胞中可能有少数分子β-半乳糖苷酶和透酶生成。当有乳糖存在时,乳糖经透酶催化、转运进入细胞,再经原先存在于细胞中的少数β-半乳糖苷酶催化,转变为半乳糖。半乳糖结合阻遏蛋白,使蛋白构象变化,导致阻遏蛋白与O序列解离、发生转录。
CAP的正性调节:CAP是同二聚体,在其分子内有DNA结合区及cAMP结合位点。当没有葡萄糖及cAMP浓度较高时,cAMP与CAP结合,CAP结合在lac启动序列附近的CAP位点,可刺激RNA转录活性,使之提高50倍;当有葡萄糖存在时,cAMP浓度降低,cAMP与CAP结合受阻,lac操纵子表达下降。
协调调节:lac阻遏蛋白负性调节与CAP正性调节两种机制协调合作,当lac阻遏蛋白封闭转录时,CAP对该系统不能发挥作用;但是如果没有CAP存在来加强转录活性,即使阻遏蛋白从操纵序列上解聚仍无转录活性。可见,两种机制相辅相成、互相协调、相互制约。
阻遏蛋白的负性调节:在没有乳糖存在时,lac操纵子处于阻遏状态。I序列在PI启动序列操作下表达的lac阻遏蛋白与O序列结合,阻碍RNA聚合酶与P序列结合,抑制转录启动。阻遏蛋白的阻遏作用并非绝对,偶有阻遏蛋白与O序列解聚,使得细胞中可能有少数分子β-半乳糖苷酶和透酶生成。当有乳糖存在时,乳糖经透酶催化、转运进入细胞,再经原先存在于细胞中的少数β-半乳糖苷酶催化,转变为半乳糖。半乳糖结合阻遏蛋白,使蛋白构象变化,导致阻遏蛋白与O序列解离、发生转录。
CAP的正性调节:CAP是同二聚体,在其分子内有DNA结合区及cAMP结合位点。当没有葡萄糖及cAMP浓度较高时,cAMP与CAP结合,CAP结合在lac启动序列附近的CAP位点,可刺激RNA转录活性,使之提高50倍;当有葡萄糖存在时,cAMP浓度降低,cAMP与CAP结合受阻,lac操纵子表达下降。
协调调节:lac阻遏蛋白负性调节与CAP正性调节两种机制协调合作,当lac阻遏蛋白封闭转录时,CAP对该系统不能发挥作用;但是如果没有CAP存在来加强转录活性,即使阻遏蛋白从操纵序列上解聚仍无转录活性。可见,两种机制相辅相成、互相协调、相互制约。
答案解析:有
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