【正确答案】乳糖操纵子的结构:Z、Y、A三个结构基因(分别编码-半乳糖苷酶、透酶和乙酰基转移酶);一个操纵序列O、一个启动序列P、一个调节基因Ⅰ(编码一种阻遏蛋白)、一个分解(代谢)物基因激活蛋白(CAP)结合位点(在P上游)。
乳糖操纵子调节机制:
(1)阻遏蛋白的负性调节:无乳糖时,lac操纵子处于阻遏状态。阻遏蛋白与O结合,阻碍RNA聚合酶与P结合,抑制转录启动。有乳糖时,lac操纵子即可被诱导。乳糖→半乳糖→结合阻遏蛋白→蛋白构象改变→阻遏蛋白与O解离→转录发生。
(2)CAP的正性调节:CAP是同二聚体,有DNA结合区及cAMP结合位点。无葡萄糖及cAMP浓度较高时,cAMP与CAP结合→刺激RNA转录活性,使之提高50倍。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。CAP与启动子结合是激活转录的必要条件。
(3)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。首先,当Lac阻遏蛋白封闭转录时,CAP对该系统不能发挥作用;没有CAP存在,即使阻遏蛋白从操纵序列上解聚,仍几乎无转录活性。其次当葡萄糖与乳糖共存时,细菌首先利用葡萄糖,即为葡萄糖的分解代谢阻遏。因为葡萄糖通过降低CAMP浓度,阻碍cAMP与CAP结合而抑制Lac操纵子转录;第三,Lac操纵子强的诱导作用既需要乳糖存在又需缺乏葡萄糖。
【答案解析】