【正确答案】在色氨酸操纵子前端有一段前导转录序列,不编码色氨酸利用相关基因。但编码一段前导肽,在前导转录序列中有四段碱基序列,四个序列段之间相邻的两段之间分别可配对形成发夹结构。在前导肽的编码区内部有两个串联的色氨酸密码子,再后面不远处有翻译终止密码子。当缺乏Trp-tRNA时,核糖体停在色氨酸密码子处。使中间的两段RNA互补序列配对形成抗终止结构,RNA聚合酶能够顺利转录色氨酸操纵子。当细胞内有不缺乏Trp或Trp-tRNA时,核糖体可翻译前导肽至终止密码子,这时最后的两段RNA互补序列形成一个典型的不依赖Rho的终止结构。导致RNA聚合酶终止色氨酸操纵子的转录,此为衰减子调控。
【答案解析】[考点]衰减子调控机制。在阻遏型操纵子中第一个结构基因之前常有一段能减弱转录的序列,称为衰减子。当操纵子被阻遏,RNA合成被终止,起终止转录信号作用的那一段核苷酸称为衰减子。在色氨酸操纵子结构基因中的一个区域,此区域以形成不同二级结构的方式,利用原核生物转录与翻译的偶联对转录进行调节。在衰减子调控方式中,起信号作用的是有特殊负载的氨基酰-tRNA的浓度。在MRNA水平上,该序列有4个调节区,分别是1、2、3、4区,其中1-2、2-3、3-4可自行配对形成RNA特有的发夹结构,但只有3-4配对才能形成茎部富含G-C、3'端有7个连续U的典型内在终止子结构;此外,该序列还编码含有14个氨基酸残基的前导肽,前导肽编码区3'端与1区部分重叠,在Trp操纵子中,该重叠序列含有两个连续的Trp密码子,其他氨基酸操纵子相应地也有类似特点。
以大肠杆菌色氨酸操纵子为例说明衰减子调控机制:细菌的转录和翻译几乎同步进行,RNA聚合酶在转录前导序列时,核糖体和相应的tRNA紧随其后翻译前导肽。当介质中Trp浓度很低时,tRNA-trp相应短缺,核糖体移至重叠区两个Trp密码子时因缺少相应tRNA-trp而停滞不前,使1区不能和2区配对,所以2区和3区配对,结果不能形成3-4区配对的终止子结构,因此RNA聚合酶能继续转录下去,操纵子得以表达。当介质中Trp浓度高时,核糖体与足量的tRNA-trp紧随聚合酶后迅速合成前导肽,并在位于1区和2区之间的终止密码子处停止,不影响1区和2区的配对,所以3区可以和4区配对,形成终止子结构,使RNA聚合酶在此终止,从而阻止操纵子酶基因的转录和翻译。当所有氨基酸都不足时,核糖体翻译移动的速度就更慢,甚至不能占据1的序列,结果有利于1、2和3、4发夹结构的形成,于是RNA聚合酶停止转录。