乳糖操縱子的正負(fù)調(diào)控機制

1、 料推薦1. 乳糖操縱子的正負(fù)調(diào)控機制 乳糖操縱子（ lac）是由調(diào)節(jié)基因（ lac I ）、啟動子（ lac P ）、操縱基因（ lac O ）和結(jié)構(gòu)基因（ lac Z、 lac Y 、 lac A ）組成的。 lac I 編碼阻遏蛋白， lac Z、 lac Y 、 lac A 分別編碼 -半乳糖苷酶， -半乳糖苷透性酶和 -半乳糖苷轉(zhuǎn)乙酰基酶。 阻遏蛋白的負(fù)性調(diào)控：當(dāng)培養(yǎng)基中沒有乳糖時，阻遏蛋白結(jié)合到操縱子中的操縱基因上，阻止了結(jié)構(gòu)基因的表達；當(dāng)培養(yǎng)基中有乳糖時，乳糖（真正是異乳糖）分子和阻遏蛋白結(jié)合，引起阻遏蛋白構(gòu)象改變，不能結(jié)合到操縱基因上，使RNA 聚合酶能正常催化轉(zhuǎn)錄操縱子上的結(jié)

2、構(gòu)基因，即操縱子被誘導(dǎo)表達。 cAMP-CAP 是一個重要的正調(diào)節(jié)物質(zhì)，可以與操縱上的啟動子區(qū)結(jié)合，啟動基因轉(zhuǎn)錄。培養(yǎng)基中葡萄糖含量下降， cAMP 合成增加， cAMP 與 CAP 形成復(fù)合物并與啟動子結(jié)合，促進乳糖操縱子的表達。 協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)：乳糖操縱子調(diào)節(jié)基因編碼的阻遏蛋白的負(fù)調(diào)控與CAP 的正調(diào)控兩種機制，互相協(xié)調(diào)，互相制約。2.詳述大腸桿菌色氨酸操縱子的調(diào)控機理。答：大腸桿菌色氨酸操縱子的轉(zhuǎn)錄受阻遏和衰減兩種機制的控制，前者通過阻遏蛋白和操縱基因的作用控制轉(zhuǎn)錄的起始， 后者通過前導(dǎo)序列形成特殊的空間結(jié)構(gòu)控制轉(zhuǎn)錄起始后是否進行下去。 色氨酸操縱子的可阻遏系統(tǒng)：在阻遏系統(tǒng)中，起負(fù)調(diào)控的調(diào)節(jié)基

3、因的產(chǎn)物是一個無活性的阻遏蛋白，色氨酸是輔阻遏物；當(dāng)色氨酸不足時， 阻遏蛋白無活性， 不能和操縱基因結(jié)合， 色氨酸操縱子能夠轉(zhuǎn)錄；當(dāng)色氨酸充足時，阻遏蛋白和它結(jié)合而被激活，從而結(jié)合到操縱基因上，而色氨酸操縱子的操縱基因位于啟動基因內(nèi)，因此，活性阻遏物的結(jié)合排斥了 RNA 聚合酶的結(jié)合，從而抑制了結(jié)構(gòu)基因的表達。 色氨酸操縱子的衰減調(diào)控在色氨酸操縱子的操縱基因和第一個結(jié)構(gòu)基因之間有一段前導(dǎo)序列，在前導(dǎo)序列上游部分有一個核糖體結(jié)合位點，后面是以起始密碼AUG 開頭的 14 個氨基酸的編碼區(qū)， 編碼區(qū)有兩個緊密相連的色氨酸密碼子，后面是一個終止密碼子UGA ，在開放閱讀框下游有一個不依賴 因子的終止

4、子， 是一段富含 G/C 的回文序列， 可以形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)， 因此可以在此處終止轉(zhuǎn)錄。另外前導(dǎo)序列包含 4 個能進行堿基互補配對的片斷1 區(qū)、2 區(qū)、3區(qū)和 4 區(qū)。它們能以1、 2 和 3、4 或 2、 3 的方式進行配對，從而使前導(dǎo)序列形成二級結(jié)構(gòu)的變化。在細(xì)菌中，翻譯與轉(zhuǎn)錄偶連，一旦RNA 聚合酶轉(zhuǎn)錄出trp mRNA 中的前導(dǎo)肽編碼區(qū)，核糖體便立即結(jié)合上去翻譯這一序列。當(dāng)細(xì)胞中缺乏色氨酸時，Trp-tRNATrp 的濃度很低， 核糖體翻譯前導(dǎo)肽至兩個連續(xù)的色氨酸密碼子處就陷入停頓，這時核糖體只占據(jù) 1 區(qū)，由 RNA 聚合酶轉(zhuǎn)錄的 2 區(qū)和 3 區(qū)便可配對，4 區(qū)游離在外，這樣就不能形成

5、終止子結(jié)構(gòu)，RNA 聚合酶就可以一直轉(zhuǎn)錄下去，最后完成trp 全部結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄，得到完整的mRNA 分子。當(dāng)細(xì)胞中存在色氨酸時，就有一定濃度的Trp-tRNATrp ，核糖體便能順利通過兩個連續(xù)的色氨酸密碼子而翻譯出整個前導(dǎo)肽，直到前導(dǎo)肽序列后面的終止密碼子UGA 處停止。此時，核糖體占據(jù)了1 區(qū)和 2 區(qū)，結(jié)果3 區(qū)和 4 區(qū)配對，形成轉(zhuǎn)錄終止子結(jié)構(gòu)，使RNA 聚合酶終止轉(zhuǎn)錄。實現(xiàn)衰減調(diào)控的關(guān)鍵在于時間和空間上的巧妙安排。在空間上，兩個色氨酸密碼子的位置很重要，不可隨意更改；在時間上，核糖體停頓于兩個色氨酸密碼子上時，序列4 應(yīng)當(dāng)還未轉(zhuǎn)錄出來。3.基因組文庫與cDNA 文庫的區(qū)別：1 料推薦材料不同?；蚪M文庫以DNA 為材料，而cDNA 文庫以 mRNA 為材料。基因結(jié)構(gòu)不同?；蚪M文庫中包含了所有的基因，而cDNA文庫只包含需要表達的基因。對真核細(xì)胞來說，基因組文庫中所含的是帶有內(nèi)含子和外顯子的基因組基因，而cDNA 文庫中則是已剪接去除了內(nèi)含子的cDNA 。文庫內(nèi)容不同。cDNA 文庫所包含的遺傳信息遠(yuǎn)少于基因組文庫，并且受細(xì)胞來源或發(fā)育時期的影響。載體不同。構(gòu)建基因組文庫常用 噬菌體和柯斯質(zhì)粒等高容量克隆載體，而構(gòu)建cDNA文庫的載體選擇要根據(jù)該文庫的用途來確定。