问答题 请描述色氨酸操纵子的调控机制。无
【正确答案】

色氨酸操纵子的调控机制包括负控阻遏系统和弱化系统,这两种作用相辅相成,体现着生物体内周密的调控作用。

(1)色氨酸操纵子的负控阻遏系统

一般情况下,细菌中色氨酸操纵子是开启的。如果在细菌培养基中加入色氨酸,使之能利用培养基中的色氨酸来维持生活而不需要再费力去合成,细菌往往能在2~3min完全关闭该操纵子。当培养基中色氨酸含量较高时,它与游离的辅阻遏蛋白相结合,并使之与操纵区DNA紧密结合;当培养基中色氨酸供应不足时,辅阻遏物失去色氨酸并从操纵区上解离,操纵子去阻遏而表达。

(2)弱化系统

mRNA前导区有4个分别以1、2、3和4表示的片段能以两种不同的方式进行碱基配对,有时以1-2和3-4配对,有时只以2-3方式互补配对。3-4配对区位于终止密码子的识别区,当这个区域发生破坏自我配对的碱基突变时有利于转录的继续进行。

①当培养基中色氨酸的浓度很低时,负载有色氨酸的tRNATrp少,翻译通过两个相邻色氨酸密码子的速度很慢,当4区被转录完成时,核糖体才进行到1区(或停留在两个相邻的Trp密码子处),这时的前导区结构是2-3配对,不形成3-4配对的终止结构,所以转录可继续进行,直到将操纵子中的结构基因全部转录。

②而当培养基中色氨酸浓度高时,核糖体可顺利通过两个相邻的色氨酸密码子,在4区被转录之前,核糖体就到达2区,这样使2-3不能配对,3-4区可以自由配对形成茎-环状终止子结构,转录停止,trp操纵子中的结构基因被关闭而不再合成色氨酸。细菌通过弱化作用弥补阻遏作用的不足,阻遏作用只能使转录不起始,对于已经起始的转录,只能通过弱化作用使之中途停顿下来。

【答案解析】