【倒計時 67 天】乳糖操縱子的誘導劑不是乳糖

2021-01-16 醫學生考研

真題回顧

【2003 - 135 生物化學 X 型題】共同參與構成乳糖操縱子的組分有

A. 三個結構基因

B. 一個操縱序列

C. 一個啟動序列

D. 一個調節基因



題目解析

1. 乳糖操縱子含有 Z、Y、A 三個結構基因，調節基因 I，一個操縱序列 O，一個啟動子 P。


2. Z、Y、A 分別編碼β半乳糖甘酶、透酶、乙醯基轉移酶。


3. 調節基因 I 具有獨立的啟動子，編碼一種阻遏蛋白。


4. 一個操縱序列 O 與阻遏蛋白結合，使操縱子處於阻遏狀態。


5. 一個啟動子 P 上遊還有一個 CAP 結合位點，由 P 序列，O 序列，CAP 結合位點共同構成乳糖操縱子的調控區。調節三種酶的編碼基因，實現基因產物的協調表達。


故該題答案為 A、B、C、D。


考點講解

【2015 年西綜大綱，生物化學，（三）基因信息的傳遞，12. 原核基因表達的調控】


原核生物的基因組是閉環狀 DNA 分子，其特點是：很少有重複序列；編碼基因為連續編碼，多為單拷貝基因，但編碼 rRNA 的基因是多拷貝基因；結構基因在基因組中所佔比例遠大於真核基因組；許多結構基因在基因組中以操縱子為單位排列。


一、操縱子是原核基因轉錄調控的基本單位

1. 原核生物的大多數基因表達調控是通過操縱子機制來實現的，其由結構基因和調控序列組成。


2. 結構基因通常包括數個功能上相關聯的基因，它們串聯排列，共同構成編碼區。這些結構基因共用一個啟動子，轉錄產生攜帶有多種編碼基因的 mRNA，這樣的 mRNA 稱為多順反子。


3. 啟動子是 RNA 聚合酶和各種調控蛋白作用的部位，是決定基因表達效率的關鍵元件。


4. 通常在原核生物轉錄起始點上遊 -10 及 -35 區域，存在一些相似序列，稱為共有序列。如 -10 區的 TATAAT, 又稱 Pribnow 盒，在-35 區 TTGACA。共有序列決定啟動子的轉錄活性大小。


5. 操縱原件並非結構基因，而是能被一段特異的阻遏蛋白識別和結合的 DNA 序列。操縱序列是原核阻遏蛋白的結合位點。


6. 調節基因編碼能夠與操縱序列結合的調控蛋白，可以分三類：特異因子、阻遏蛋白、激活蛋白。


（1）特異因子決定 RNA 聚合酶對啟動序列的識別和結合。


（2）阻遏蛋白可以識別並結合特定的 DNA 序列，抑制基因轉錄。


（3）激活蛋白可以結合啟動子鄰近的 DNA 序列，提高 RNA 聚合酶和啟動子的結合能力，增強了 RNA 聚合酶的轉錄活性。


二、乳糖操縱子是典型的誘導性調控

1. 乳糖操縱子的結構

詳見題目解析。


2. 乳糖操縱子受到阻遏蛋白和 CAP 的雙重調控

（1）阻遏蛋白的負性調節



（2）CAP 的正性調節



（3）協調調節

乳糖操縱子阻遏蛋白負性調節和 CAP 正性調節兩種機制協調作用，兩種機制相互協調、相輔相成、相互制約。


三、色氨酸操縱子通過轉錄衰減的方式阻遏基因表達

色氨酸操縱子是阻遏操縱子。沒有色氨酸就沒有阻遏作用，結構基因得以表達。有色氨酸則有關色氨酸的相關基因被阻遏，相關的酶也得不到表達。


四、原核基因表達在轉錄終止階段有不同的調控機制

1. 大腸桿菌中存在兩種主要的轉錄終止機制：只需 RNA 聚合酶而不需其它蛋白質成分的不依賴 ρ 因子的轉錄終止：除了 RNA 聚合酶還要依賴 ρ 因子的轉錄終止。


2. 大腸桿菌中存在兩種終止調節方式：一種為衰減，另一種為抗終止。


五、原核基因表達在翻譯水平的多個環節受到精細調控

與轉錄類似，翻譯一般在起始和終止階段受到調控，尤其是起始階段。翻譯起始的調節主要靠調節分子，其可以是蛋白也可以是 RNA。


1. 轉錄與翻譯的偶聯調節

（1）可提高基因表達調控的有效性。


（2）轉錄衰減為一種通過促進已經開始轉錄的 mRNA 合成終止來進一步加強色氨酸操縱子的有效關閉的方式。


（3）前導序列發揮了隨色氨酸濃度升高而降低轉錄的作用，故將這段序列稱為衰減子。


（4）阻遏蛋白是粗調作用，衰減子是精調作用。


2. 蛋白質分子結合於啟動子或啟動子周圍進行自我調節

調節蛋白一般作用於自身 mRNA，抑制自身的合成，這種調節方式成為自我控制。


3. 翻譯阻遏利用蛋白質與自身 mRNA 的結合實現對翻譯起始的調控


4. 反義 RNA 結合 mRNA 翻譯起始部位互補序列以調節翻譯起始


5. mRNA 密碼子的編碼頻率影響翻譯速度


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