據同學及本人回憶,在2020年的初試題目中,有多所院校的生化試題中涉及重點章節RNA生物合成中重點內容乳糖操縱子的相關內容。
操縱子(Operon):原核基因組中,由幾個功能相關的結構基因及其調控區組成一個基因表達單位。
乳糖操縱子(Lac operon)由Z、Y、A三個結構基因及其調控區組成。
乳糖操縱子主要調控β-半乳糖苷酶、通透酶(幫助乳糖進入細胞)、半乳糖苷乙醯化酶這三種酶RNA的轉錄。這三種酶均是作用於細胞,使細胞開始利用乳糖作為能量來源。
當無乳糖時,細胞不表達可以利用乳糖的酶類,節省能量。I基因表達產生的阻遏蛋白可與操縱區結合,擋住RNA聚合酶前移的通路,使結構基因無法轉錄,細胞無法表達出可以利用乳糖的酶。
當有乳糖時,細胞需表達利用乳糖的酶類。乳糖作為誘導物,與阻遏蛋白結合,使阻遏蛋白變構,從而使阻遏蛋白不能與操縱區結合,結構基因開放,RNA可正常轉錄,翻譯出相關蛋白。
CAP——分解代謝基因基因活化蛋白(catabolite gene activator)
作用:CAP與CAP結合位點結合,有利於推動RNA聚合酶前移作用,正調控方式。
特點:CAP是一種cAMP受體蛋白,屬變構蛋白。與cAMP形成cAMP-CAP複合物,CAP構象改變,對DNA親和力增強,易於發揮其正調節作用。
意義:葡萄糖存在時,機體傾向於利用葡萄糖,利用乳糖的酶沒必要表達。葡萄糖能顯著降低細菌細胞內cAMP含量,cAMP-CAP複合物含量減少,CAP促進RNA轉錄作用降低,能利用乳糖的酶幾乎不表達。
(a)有葡萄糖,無乳糖時
①I基因表達產生阻遏蛋白,阻遏蛋白與P位點結合(無乳糖)
②有葡萄糖,體內cAMP含量較低,cAMP與CAP形成複合物減少,CAP對DNA親和力低,CAP蛋白不與其結合位點結合(有葡萄糖)
故無RNA轉錄
(b)有葡萄糖,有乳糖時
①I基因表達產生阻遏蛋白,但乳糖作為誘導劑,使阻遏蛋白變構,使其不能與P位點結合(有乳糖)
②有葡萄糖,體內cAMP含量較低,cAMP與CAP形成複合物減少,CAP對DNA親和力低,CAP蛋白不與其結合位點結合(有葡萄糖)
有少量RNA表達
(c)無葡萄糖,有乳糖
①I基因表達產生阻遏蛋白,但乳糖作為誘導劑,使阻遏蛋白變構,使其不能與P位點結合(有乳糖)
②無葡萄糖,體內cAMP含量較高,cAMP與CAP形成複合物增加,CAP對DNA親和力增高,CAP蛋白與其結合位點結合促進RNA聚合酶前移(無葡萄糖)
大量mRNA轉錄
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