结构推理 除乳糖操纵子和色氨酸操纵子之外,请举出2~3个操纵子的例子,说明原核生物基因的表达调控原理。
【正确答案】原核生物基因调控主要是在转录水平上,具有相关功能的成簇基因可以得到协调控制,或转录或关闭,这一组协调控制的基因就称为操纵子。根据操纵子对于调节其表达的小分子的应答反应,可将操纵子分为可诱导的操纵子和可阻遏的操纵子2大类。在可诱导的操纵子中,加入对基因表达有调节作用的小分子后,则开启基因的转录活性;在可阻遏的操纵子中,加入对基因表达有调节作用的小分子物质后,则关闭基因的转录活性。如阿拉伯糖操纵子(ara operon):araC基因编码调节蛋白C,当葡萄糖Glu和ara都存在时,araC基因转录,产生少量的C蛋白,结合于操纵子araO1,阻止RNA聚合酶起始转录结构基因。当有ara存在,而没有Glu时,ara可作为糖源与和少量的C蛋白结合形成了诱导型的C蛋白,当它结合于操纵子araⅠ上后,促进了RNA聚合酶起始转录结构基因,产生ara代谢酶,开始分解ara。当ara不存在或者用完了,过量的C蛋白可以结合则araO1上,阻碍RNA聚合酶在此区域结合,从而关闭了操纵子。再如半乳糖(Gal)操纵子:在有葡萄糖(Glu)而Gal不存在时,调节基因Gal R编码的阻遏蛋白可结合在操纵子galOE和OI上,并相互作用形成环,转录只进行20个碱基便停止。当没有G1u而有Gal存在时,gal R基因编码的阻遏物失活,代谢产物激活蛋白(cAP)和RNA聚合酶直接相互作用进而起始转录结构基因;当没有Glu和Gal时,Gal R基因编码的阻遏物结合在操纵子GalOE上,阻止RNA聚合酶起始转录结构基因。
【答案解析】