色氨酸操縱子
出題角度
色氨酸操縱子的調控【答（1）和（2）】
舉一例說明原核生物的操縱子調控機制【可以選擇色氨酸操縱子或乳糖操縱子】
RNA參與基因表達調控（核糖開關）【答色氨酸操縱子細調】
（1）色氨酸燥縱子的結構特點：
大腸桿菌色氨酸操縱子含有7 個結構基因， 編碼色氨酸生物合成途徑中的五種酶。這些基因從一個啟動子起始轉錄出一條多順反子的mRNA，這個啟動子受到比鄰的操縱子順序控制。在色氨酸操宗子前面有一段前導序列，包括編碼前導肽的序列和弱化子的結構，由這個結構來負責弱化調控（衰減作用或細調控）。
（2）色氨酸操縱子存在兩種調控機制：
粗調： 由阻遏蛋白完成。當培養基中沒有色氨酸存在時， 阻遏蛋白，不與操縱區結合， 後面的結構基因可以轉錄，從而合成色氨酸；當培養基中色氨酸含量較高時， 色氨酸與輔阻遏蛋白結合形成有活性的阻遏物， 與操縱區結合併關閉結構基因的轉錄， 使色氨酸合成終止。
細調；轉錄的弱化理論認為mRNA 轉錄的終止是通過前導肽基因的翻譯來調節的。前導區的鹼基序列中有4 個區域， 分別以1 、2 、3 、4 表示， 該序列能以兩種不同方式進行鹼基配對形成發卡結構， 有時以1：2 和3：4 配對， 有時只以2：3 方式互補配對， 其中3：4 形成的發卡結構是典型的終止子結構。在1中有一段編碼14 個胺基酸的前導肽基因。因為在前導肽基因中有兩個相鄰色氨酸密碼子，所以前導肽的翻譯對色氨酸的濃度（空載的色氨醯氨醯tRNA）敏感。當培養基中色氨酸的濃度很低時， 負載有色氨酸的tRNA很少 ， 這樣翻譯通過兩個相鄰色氨酸密碼子速度就會很慢， 當4 區轉錄完成後， 核糖體才進行到1 區， 這時的前導區結構是2：3 配對， 不形成3：4 配對的終止子結構， 所以轉錄可繼續進行， 直到將色氨酸操縱子的結構基因全部轉錄。而當培養基中色氨酸濃度很高時， 核糖體可順利通過兩個相鄰的色氨酸密碼子， 在4 區被轉錄之前， 核糖體就到達2 區， 這樣使2：3 區不能配對， 3：4 區可以自由配對形成莖環終止子結構， 轉錄終止， 色氨酸操縱子中的結構基因被關閉而不再合成色氨酸。因此， 弱化子對RNA 聚合酶的影響依賴於前導肽翻譯中核糖體所處的位置。
乳糖操縱子
出題角度
乳糖操縱子的調控【答（1）和（2）】
舉一例說明原核生物的操縱子調控機制【可以選擇色氨酸操縱子或乳糖操縱子】
乳糖操縱子的結構
結構基因：大腸桿菌乳糖操縱子含lacZ 、lacY 、lacA 三個結構基因。
LacZ：編碼β半乳糖苷酶， 它的作用是將乳糖水解為半乳糖和葡萄糖， 還可將乳糖異構為別乳糖。
lacY：編碼β半乳糖苷透性酶，負責將乳糖從胞外運送到胞內，穿過細胞壁和細胞質膜進入細胞內；
lacA：編碼β 半乳糖苷乙醯轉移酶，催化乙醯coA 的乙醯基轉移到半乳糖苷上， 形成乙醯半乳糖。
調節基因lacI ：1 基因編碼的阻遏蛋白可以與操縱區0 結合，當阻遏蛋白與操縱區結合時， lac 基因的轉錄起始受到抑制。
操縱區0 ：操縱區是DNA 上的一段序列， 是阻遏蛋白的結合位點；
啟動子lacP ：可以與RNA 聚合酶結合；
CAP 位點：可以與CRP複合物結合。CRP 為cAMP 的受體蛋白，二者結合後形成複合物可以結合在啟動子上遊的CAP 位點， 促進結構基因的轉錄
乳糖操縱子的基因表達調節特點
轉錄時， RNA 聚合酶先與啟動子p 結合， 通過操縱區O 繼續轉錄， 按lacz 、IacY 、IacA 方向進行。
阻遏蛋白的負調節作用：
lacz 、1acY 、1acA 為結構基因， 反向依次是操縱區、啟動子和調節基因， 當細胞內無誘導物存在時，阻遏蛋白能夠與操縱區結合， 由於操縱區與啟動子有一定的重疊， 因此妨礙了RNA 聚合酶在-10 序列上形成開放性啟動子複合物， 不能啟動後面結構基因的轉錄。當加入乳糖後， 乳糖被異構化形成異乳糖， 結合在阻遏蛋白上從而改變阻遏蛋白的構象， 使之從操縱區解離下來。這樣， RNA 聚合酶就能與啟動子牢固結合， 並形成開放性啟動子複合物， 從而開始轉錄z 、1acY 、lacA 結構基因。乳糖操縱子的這種調控機制為可誘導的負調控。
正調節：在啟動子上遊有CAP 結合位點， 當大腸桿菌從以葡萄糖為碳源的環境時，轉變為以乳糖為碳源的環境時， cAMP濃度升高， 與CRP 結合， 使CRP 發生變構， 形成cAMP-CRP複合物， 結合於乳糖操縱子啟動序列中的CAP 結合位點， 激活RNA 聚合酶活性， 促進結構基因轉錄， 對乳糖操縱子形成正調控， 促進合成分解乳糖的三種酶
協同調節： 當阻遏蛋白封閉轉錄時， cAMP-CRP對該系統不能發揮作用；如無cAMP-CRP存在，即使沒有阻遏蛋白與操縱子結合， 操縱子仍無轉錄活性， 即cAMP-CRP複合物與啟動子區的結合是必須的。乳糖操縱子中的負調控和正調控二者互相協調，互相制約。