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简答题简述乳糖操纵子的调控机制。
  • 1、乳糖操纵子由调节基因、操纵基因和结构基因Z、Y和A组成，分别编码β-半乳糖苷酶、透酶和半乳糖苷乙酰转移酶。此外还有一个操纵序列O，一个启动子P和一个调节基因I。
    2、阻遏蛋白的负性调节：没有乳糖存在时，I基因编码的阻遏蛋白结合于操纵序列O处，乳糖操纵子处于阻遏状态，阻止结构基因表达，不能合成分解乳糖的三种酶；有乳糖存在时，乳糖作为诱导物诱导阻遏蛋白变构，阻止阻遏蛋白与操纵基因结合，结构基因得以表达，乳糖操纵子被诱导开放合成分解乳糖的三种酶，分解乳糖供给细胞。乳糖操纵子的这种调控机制为可诱导的负调控。
    3、CAP的正性调节：分解代谢物基因结合蛋白CAP是同二聚体，在其分子内有DNA结合区及CAP结合位点，当没有葡萄糖及cAMP浓度较高时，cAMP与CAP结合，使CAP发生变构，CAP结合于乳糖操纵子启动序列附近的CAP结合位点，激活RNA转录活性；当葡萄糖存在时，cAMP浓度降低，cAMP与CAP结合受阻，乳糖操纵子表达下降。对乳糖操纵子来说CAP是正性调节因素，乳糖阻遏蛋白是负性调节因素。两种调节机制根据存在的碳源性质及水平协同调节乳糖操纵子的表达。
    4、对调节机制的解释：倘若有葡萄糖存在时，细菌优先选择葡萄糖供应能量。葡萄糖通过降低cAMP浓度，阻碍cAMP与CAP结合而抑制乳糖操纵子转录，是细菌只能利用葡萄糖。在没有葡萄糖而只有乳糖的条件下，阻遏蛋白与O序列解聚，CAP结合cAMP后与乳糖操纵子的CAP位点，激活转录，使细菌利用乳糖作为能量来源。

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