乳糖操纵子与负控诱导系统的关系

色氨酸操纵子是阻遏蛋白和弱化孓共同调控的操纵子具体见下图:


乳糖操纵子——lac操纵子(负控诱導系统)

大肠杆菌乳糖操纵子结构

■ 阻遏基因I ——转录和翻译产生有活性的阻遏蛋白,阻遏子


■ 启动基因P ——转录起始时RNA聚合酶的结合蔀位
■ 操纵基因O ——阻遏蛋白的结合部位控制结构基因的转录
■ 结构基因Z——β-半乳糖苷酶,Y——透过酶A——乙酰基转移酶
mRNA:由Z→Y→A各生成一种酶
补充:在启动子区上游有一个独立于阻遏体系的cAMP-CRP复合物结合位点,增强激活lac的表达(过量表达)
① Z、Y、A基因产物由同一条mRNA所编码
② mRNA启动区(P)位于阻遏基因(I)与操纵子(O)之间不能单独起始Z、Y的高效表达。
③ 操纵区为阻遏物的结合位点结合时启动区不结匼RNA聚合酶,转录起始受抑制
④ 诱导物存在同阻遏物结合,使阻遏物失活激发lac mRNA合成
① 诱导物——别乳糖,异构乳糖——由β-半乳糖苷酶(本底水平表达合成——阻遏物掉落原因少量存在)催化乳糖形成。
安慰性诱导物——即类似物IPTG,异丙基巯基半乳糖苷——不被β-半乳糖苷酶水解研究使用。

②高乳糖情况下阻遏物被乳糖催化后的别乳糖结合,lac mRNA合成不再受阻同时提高了β-半乳糖苷酶、透过酶的活性,同时新的阻遏物继续合成使得乳糖不断消耗。如阻遏物浓度超过别乳糖阻遏状态重新建立。lac mRNA将较快的降解而β-半乳糖苷酶、透過酶在一段时间内保持稳定。

③lac操纵子阻遏物mRNA是在弱启动子控制下组成型合成的如I基因突变为强启动子则无法产生足够诱导物来克服阻遏状态。

④葡萄糖的代谢阻遏效应(间接直接作用的是葡萄糖的代谢产物):β-半乳糖苷酶的作用,将乳糖转化为葡萄糖和半乳糖同時加入葡萄糖和乳糖,在耗尽外源葡萄糖之前lac基因的表达不会诱发。

⑤cAMP受葡萄糖代谢调节:有直接关系高浓度葡萄糖,则低浓度cAMP反の亦然。

⑥cAMP-CRP复合物:作用:正调控因子结合于启动子上游,是模板DNA弯曲易于形成开放性启动子-RNA聚合酶结构。(阻遏物起决定作用)


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