【正确答案】乳糖操纵子包括启动基因P,操纵基因O(顺式作用元件),阻遏基因Ⅰ(编码阻遏蛋白)和结构基因Z、Y、A等。其中结构基因对乳糖的降解代谢通路很关键。
(1)负控诱导系统
乳糖操纵子属于可诱导操纵子(inducible operon),这类操纵子通常是关闭的,当受效应物作用后诱导开放转录。这类操纵子使细菌能适应环境的变化,最有效地利用环境能提供的能源底物。环境中没有乳糖时,lac操纵子处于阻遏状态。lac,Ⅰ基因在其自身的启动子控制下,表达产生本底水平的阻遏蛋白R,与操纵基因O结合,阻碍RNA聚合酶与lac启动子的结合,阻止基因转录启动。但R的阻遏作用并不绝对,细胞表达有极低水平的β-半乳糖苷酶及透过酶。当有乳糖存在时,乳糖在本底水平β-半乳糖苷酶作用下转化为异构乳糖并与R结合,使R构象变化,与O解离,基因转录开放。
(2)CAP的正调控
由于lac操纵子的启动子是弱启动子,单凭乳糖的去阻遏作用使lac操纵子转录开放,还不能使细菌很好利用乳糖,必需同时有CAP来加强转录活性,细菌才能合成足够的酶来利用乳糖。通常情况下细菌优先利用葡萄糖,只有细菌处在无葡萄糖可利用存在乳糖的环境中,才能通过lac操纵子的强诱导充分利用乳糖。利用葡萄糖分解产生能量时,cAMP生成少而分解多,cAMP含量低;相反,当环境中无葡萄糖可供利用时,cAMP含量就升高。细菌中有一种能与cAMP特异结合的cAMP受体蛋CRP(cAMP receptor protein),当CRP未与cAMP结合时它是没有活性的,当cAMP浓度升高时,CRP与cAMP结合并发生空间构象的变化而活化,称为CAP(CRP-cAMP activated protein),能以二聚体的方式与特定的DNA序列结合。
【答案解析】