乳糖操纵子的正负调控机制
分子生物学简答题(整理)
1阐述操纵子（operon）学说：见课本2、乳糖操纵子的作用机制？/简述乳糖操纵子的结构及其正、负调控机制答：A、乳糖操纵子的组成：大肠杆菌乳糖操纵子含Z、Y、A三个结构基因，分别编码半乳糖苷酶、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。
B、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，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，不能结合于操纵序列，乳糖操纵子被诱导开放合成分解乳糖的三种酶。
所以，乳糖操纵子的这种调控机制为可诱导的负调控。
C、CAP的正性调节：在启动子上游有CAP结合位点，当大肠杆菌从以葡萄糖为碳源的环境转变为以乳糖为碳源的环境时，cAMP浓度升高，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聚合酶活性，促进结构基因转录，调节蛋白结合于操纵子后促进结构基因的转录，对乳糖操纵子实行正调控，加速合成分解乳糖的三种酶。
D、协调调节：乳糖操纵子中的I基因编码的阻遏蛋白的负调控与CAP的正调控两种机制，互相协调、互相制约。
3、基因调控的水平有哪些？基因调控的意义？答：a、DNA水平的调控。
b、转录水平上的调控。
c、转录后的调控。
d、翻译水平的调控。
e、细胞质与基因调控。
意义：适应物理，化学等环境因素变化，调节代谢，维持细胞生长与分裂。
4、简述乳糖操纵子的结构及其正负调控机制。
答：结构：A、Y和Z，以及启动子、控制子和阻遏子。
正调控机制：CAP分解代谢产物激活蛋白质，直接作用于操纵子区上与cAMP结合形成CAP-cAMP复合物，转录进行。
负调控机制：a、无诱导物时结构基因不转录。
b、有诱导物时与阻遏基因相结合，形成无活性阻遏物，RNA聚合酶可与启动子区相结合，起始基因转录。
5、简述Trp操纵子的结构及其调控机制。
答：Trp操纵子由5个结构基因TrpE、TrpD、TrpC、TrpB、TrpA组成一个多顺因子的基因簇，在5'端是启动子、操纵子、前导顺序和弱化子区域。
乳糖操纵子表达调控
阻遏调控机制
阻遏蛋白有活性 阻遏蛋白无活性
三．色氨酸操纵子的弱化调控机制
实验观察表明：当色氨酸达到一定浓度、
但还没有高到能够活化阻遏蛋白使其起阻 遏作用的程度时，产生色氨酸合成酶类的 量已经明显降低，而且产生的酶量与色氨 酸浓度呈负相关。仔细研究发现这种调控 现象与色氨酸操纵子弱化调控机制有关。
➢ 在色氨酸mRNA5’端trpE起始密码子前有一段162bp的 DNA序列和核糖体结合位点，称为前导区，实验表明如 果123-150位碱基序列缺失，色氨酸操纵子基因表达量可 提高6倍。如果培养基中存在一定水平的色氨酸，转录 能够被启动，但在这个区域停止，产生一个140个核苷 酸的RNA分子；如果没有色氨酸存在，则转录继续进行， 合成trpEmRNA，所以这个区域参与了色氨酸操纵子基 因表达的调节。
色氨酸弱化机制
高Trp时：
Trp-tRNATrp 存在
核糖体通过片段1(ห้องสมุดไป่ตู้个Trp密码子)
封闭片段2
片段3，4形成发夹结构 RNA聚合酶停止转录,产生衰减子转录产物
转录、翻译偶联,产生前导肽
低Trp时:
Trp-tRNATrp 没有供应
核糖体翻译停止在片段1 （2个Trp密码子
片段2，3形成发夹结构
乳糖操纵子的正调控机制如图三
正调控机制
图三
正调控意义
由于Plac是弱启动子，单纯因乳糖的存在发生去阻遏 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。lac操纵子的强诱导既需要有乳 糖的存在又需要没有葡萄糖可供利用。通过这机制， 细菌是优先利用环境中的葡萄糖，只有无葡萄糖而 又有乳糖时，细菌才去充分利用乳糖。
乳糖操纵子的调控机理
①G降解代谢产物可以抑制腺苷环化酶、 激活磷酸二酯酶，结果使 胞内cAMP下降；CAP的正调控需要结合cAMP形成复合物才能结合到 CAP结合位点；
②当G耗尽，cAMP开始集累↑，cAMP和CAP结合→使CAP变构才能 结合到CAP结合位点上，促进RNA pol与P结合。
结合乳糖、葡萄糖存在与否及与操纵子正、负控因素、基因 开放与关闭情况如下：
终止密码子
编码区
红霉素甲基化酶 红霉素
核糖体23SmRNA上特定位点 的一个腺嘌呤甲基化。
3、mRNA的稳定性是调控翻译的方式之一
细菌蛋白质的合成速率的快速改变，不仅 是转录与翻译偶联，更重要的与mRNA的降解 速度快有关。
影响mRNA的降解因素： ①细菌的生理状态、环境因素； ② mRNA的一级结构及次级结构的影响； ③与mRNA的序列和结构有关
原核生物转录起始区的一致性序列
2、 σ因子的种类与浓度
不同的因子σ可以竞争性的结合RNA聚合酶,环境变化 可产生特定的σ因子，从而打开一套特定的基因。通过 对大肠杆菌基因组序列分析后，发现存在6种σ因子， 并根据其相对分子质量的大小或编码基因进行命名。
σ因子 σ70 σ54 σ38 σ32 σ28 σ24
二、转录的调控机制
在大肠杆菌的许多操纵子中，基因的转录不是由单一 因子调控的，而是通过负调控因子和正调控因子进行 复合调控的。比较典型的是一些糖代谢有关的操纵子。
乳糖操纵子调控的机制 阿拉伯糖操纵子的调控机制 色氨酸操纵子的调控机制
操纵子模型的提出
—莫洛(Monod)和雅各布(Jacob) 获1965年诺贝尔生理学和医学奖
如E.coli启动子全长约40∽60bp，3个功能部位，2个 重要功能：
乳糖操纵子的正负调控机制
1.乳糖操纵子地正负调控机制⑴乳糖操纵子（）是由调节基因（）、启动子（）、操纵基因（）和结构基因（、、）组成地. 编码阻遏蛋白，、、分别编码β半乳糖苷酶，β半乳糖苷透性酶和β半乳糖苷转乙酰基酶.⑵阻遏蛋白地负性调控：当培养基中没有乳糖时，阻遏蛋白结合到操纵子中地操纵基因上，阻止了结构基因地表达；当培养基中有乳糖时，乳糖（真正是异乳糖）分子和阻遏蛋白结合，引起阻遏蛋白构象改变，不能结合到操纵基因上，使聚合酶能正常催化转录操纵子上地结构基因，即操纵子被诱导表达.⑶是一个重要地正调节物质，可以与操纵上地启动子区结合，启动基因转录.培养基中葡萄糖含量下降，合成增加，与形成复合物并与启动子结合，促进乳糖操纵子地表达.⑷协调调节：乳糖操纵子调节基因编码地阻遏蛋白地负调控与地正调控两种机制，互相协调，互相制约.2.详述大肠杆菌色氨酸操纵子地调控机理.答：大肠杆菌色氨酸操纵子地转录受阻遏和衰减两种机制地控制，前者通过阻遏蛋白和操纵基因地作用控制转录地起始，后者通过前导序列形成特殊地空间结构控制转录起始后是否进行下去.⑴色氨酸操纵子地可阻遏系统：在阻遏系统中，起负调控地调节基因地产物是一个无活性地阻遏蛋白，色氨酸是辅阻遏物；当色氨酸不足时，阻遏蛋白无活性，不能和操纵基因结合，色氨酸操纵子能够转录；当色氨酸充足时，阻遏蛋白和它结合而被激活，从而结合到操纵基因上，而色氨酸操纵子地操纵基因位于启动基因内，因此，活性阻遏物地结合排斥了聚合酶地结合，从而抑制了结构基因地表达.⑵色氨酸操纵子地衰减调控在色氨酸操纵子地操纵基因和第一个结构基因之间有一段前导序列，在前导序列上游部分有一个核糖体结合位点，后面是以起始密码开头地个氨基酸地编码区，编码区有两个紧密相连地色氨酸密码子，后面是一个终止密码子，在开放阅读框下游有一个不依赖ρ因子地终止子，是一段富含地回文序列，可以形成发夹结构，因此可以在此处终止转录.另外前导序列包含个能进行碱基互补配对地片断区、区、区和区.它们能以、和、或、地方式进行配对，从而使前导序列形成二级结构地变化.在细菌中，翻译与转录偶连，一旦聚合酶转录出中地前导肽编码区，核糖体便立即结合上去翻译这一序列.当细胞中缺乏色氨酸时，地浓度很低，核糖体翻译前导肽至两个连续地色氨酸密码子处就陷入停顿，这时核糖体只占据区，由聚合酶转录地区和区便可配对，区游离在外，这样就不能形成终止子结构，聚合酶就可以一直转录下去，最后完成全部结构基因地转录，得到完整地分子.当细胞中存在色氨酸时，就有一定浓度地，核糖体便能顺利通过两个连续地色氨酸密码子而翻译出整个前导肽，直到前导肽序列后面地终止密码子处停止.此时，核糖体占据了区和区，结果区和区配对，形成转录终止子结构，使聚合酶终止转录.实现衰减调控地关键在于时间和空间上地巧妙安排.在空间上，两个色氨酸密码子地位置很重要，不可随意更改；在时间上，核糖体停顿于两个色氨酸密码子上时，序列应当还未转录出来.3.基因组文库与文库地区别：①材料不同.基因组文库以为材料，而文库以为材料.②基因结构不同.基因组文库中包含了所有地基因，而文库只包含需要表达地基因.对真核细胞来说，基因组文库中所含地是带有内含子和外显子地基因组基因，而文库中则是已剪接去除了内含子地.③文库内容不同.文库所包含地遗传信息远少于基因组文库，并且受细胞来源或发育时期地影响.④载体不同.构建基因组文库常用λ噬菌体和柯斯质粒等高容量克隆载体，而构建文库地载体选择要根据该文库地用途来确定.⑤使用范围不同.基因组文库常用于分离特定地基因片段、分析特定地基因结构以及研究基因表达调控等，而文库可用于某些病毒等地基因组结构研究及有关基因地克隆分离.。
分生简答题
简答题：1，试述乳糖操纵子的调控机制？答：（1）乳糖操纵子的结构中含Z、Y、A三个机构基因，分别编码利用乳糖β－半乳糖苷酶、通透酶、乙酰基转移酶。
此外还有一个操纵序列O、一个启动序列P及上游的分解代谢物基因激活蛋白（CAP）结合位点，构成乳糖操纵子的调控区。
在操纵子的上游还有一个调节基因I，编码一种阻遏蛋白，后者可与O序列结合而使操纵子处于关闭状态。
（2）乳糖操纵子的负调控:当细菌以葡萄糖为能源时，i基因编码一种阻遏蛋白，与O序列结合，阻遏RNA 聚合酶与p序列结合和向结构基因移动，而抑制结构基因的转录。
（3）乳糖操纵子的正调控：当细菌只能以乳糖作为能源时，乳糖转变为半乳糖，后者与阻遏蛋白结合，使其构象变化而不能与O序列结合，从而诱导转录过程。
同时，细胞内cAMP的含量升高，cAMP与CAP结合，使CAP结合到CAP位点上，促进转录过程。
2.II型限制酶的作用特点？答：（1）以内切方式切断双链DNA的磷酸二酯键（2）能识别、切割4~8bp回文结构（3）切割可有两类切口，产生三种末端。
3.良好载体应具备的条件？答：①必须有自身的复制子，能在宿主细胞内独立自主复制并能携带重组DNA片段一同扩增。
②必须有限制性内切酶酶切位点（即多克隆位点）以供外源DNA插入。
③具有可供选择的遗传标记一共阳性重组体的筛选。
④分子量应尽量小，以便于容纳较大的外源DNA片段，具有拷贝数高，与宿主细胞核酸易分离，抗剪切力强等特点⑤表达型载体还应配备与宿主细胞相适应的启动子、前导顺序、增强子等调控元件。
4.DNA克隆的基本步骤？答：（1）目的基因的获取（2）基因载体的选择与构建（3）目的基因与载体的体外拼接（4）重组DNA分子导入受体细胞（5）筛选并无性繁殖含有重组分子的受体细胞（转化子）。
5.细胞原癌基因有哪些特点？答：（1）原癌基因普遍存在与生物界的真核细胞中（2）在进化过程中，基因序列高度保守（3）表达产物对维持细胞正常生理功能，调节细胞增殖和分化起重要作用（4）某些因素的所用下，原癌基因被激活，导致表达失控，可硬其细胞过度增殖而发生癌变。
详细描述乳糖操纵子系统的调控机制。
详细描述乳糖操纵子系统的调控机制。
乳糖操纵子系统是细菌中的一种代谢途径，它能够将乳糖转化为能量和碳源。
这个系统的调控机制非常复杂，包括转录调控、翻译调控、磷酸化调控等多个层面。
下面我们将详细介绍乳糖操纵子系统的调控机制。
1. 转录调控乳糖操纵子系统的转录调控主要由两个转录因子LacI 和CRP 控制。
LacI 是一个负向转录因子，它能够结合到乳糖操纵子系统的启动子上，阻止RNA 聚合酶结合并启动转录。
当乳糖存在时，乳糖会结合到 LacI 上，使其失活，从而允许 RNA 聚合酶结合并启动转录。
CRP 是一个正向转录因子，它能够结合到乳糖操纵子系统的启动子上，促进RNA 聚合酶结合并启动转录。
当细菌处于低糖状态时，cAMP 的浓度会升高，从而使 CRP 活化，促进乳糖操纵子系统的转录。
2. 翻译调控乳糖操纵子系统的翻译调控主要由riboswitch 控制。
riboswitch 是一种RNA 分子，它能够结合到乳糖分子上，从而改变自身的构象，影响翻译的进行。
当乳糖存在时，riboswitch 会结合到乳糖上，从而使翻译终止子暴露在mRNA 上，阻止翻译的进行。
当乳糖不足时，riboswitch 会解离乳糖，从而使翻译终止子被遮盖，允许翻译的进行。
3. 磷酸化调控乳糖操纵子系统的磷酸化调控主要由两个蛋白激酶PhoR 和PtsG 控制。
PhoR 是一种膜蛋白激酶，它能够感知到细胞外的磷酸浓度，从而调控乳糖操纵子系统的磷酸化状态。
当细胞外的磷酸浓度低时，PhoR 会被激活，从而使乳糖操纵子系统的磷酸化水平升高。
PtsG 是一种磷转移酶，它能够将磷酸转移给乳糖，从而影响乳糖的代谢。
当细胞内的磷酸浓度低时，PtsG 会被磷酸化，从而使其活性降低，减少对乳糖的代谢。
乳糖操纵子系统的调控机制非常复杂，包括转录调控、翻译调控、磷酸化调控等多个层面。
这些调控机制相互作用，共同调节乳糖的代谢，从而使细菌能够适应不同的环境条件。
乳糖操纵子的正负调控机制 -回复
乳糖操纵子的正负调控机制-回复标题：乳糖操纵子的正负调控机制引言：乳糖操纵子是一种重要的调控分子，通过对乳糖酶（LacZ）的表达进行调控，它对乳糖的正负调控起着关键作用。
本文将从基本概念、转录调控、转录后调控和其他调控因素等方面逐步阐述乳糖操纵子的正负调控机制。
一、基本概念1.1 乳糖操纵子的定义乳糖操纵子指的是编码乳糖酶的基因lacZ上游区域，其中包括乳糖操纵子区，其中包含负反馈调控元件。
1.2 乳糖操纵子的结构乳糖操纵子通常由三个重要区域组成：基础RNA聚合酶结合区、诱导物识别区和酶的编码区。
基础RNA聚合酶结合区位于操纵子的上游，用于RNA聚合酶结合并启动转录过程。
诱导物识别区包含与诱导物结合的运算元素，影响乳糖操纵子的激活。
酶的编码区是lacZ基因，编码乳糖酶。
二、转录调控机制2.1 Cis-操纵子区域乳糖操纵子区通过其上游基因区域与RNA聚合酶结合，以启动转录过程。
该基因上游区域内的结构和序列特征决定了乳糖操纵子的转录调控。
2.2 转录因子乳糖操纵子受到多个转录因子的调控。
其中，CAP(catabolite activator protein)可以结合到cAMP上，形成复合物CAP-cAMP，与乳糖操纵子的启动子序列结合，增加RNA聚合酶与基础转录复合物的亲和力。
三、转录后调控机制3.1 运算子的结构乳糖操纵子的转录后调控是通过运算子实现的，运算子中含有几个互相嵌套的域，包括开关开放区和开关关闭区，以及舒适区。
3.2 高级结构的调整在缺乏诱导物的环境中，乳糖操纵子的开关闭合，阻碍RNA聚合酶结合，从而抑制乳糖酶的表达。
而在存在诱导物的环境中，乳糖操纵子发生结构的改变，开关开放，允许RNA聚合酶结合并完成转录。
四、其他调控因素4.1 基因组环境影响乳糖操纵子的调控还受到基因组环境的影响。
基因组环境中的DNA 序列和蛋白质结合位点，以及乳糖操纵子上的一些特殊序列等因素，都会对其正负调控起作用。
最新大肠杆菌乳糖操纵子的结构及其调控机制
精品资料大肠杆菌乳糖操纵子的结构及其调控机制........................................大肠杆菌乳糖操纵子的结构及其正、负调控：负控诱导型操纵子大肠杆菌乳糖操纵子包括三个结构基因：Z、Y、A以及一个操纵序列（启动子序列P、操纵基因序列O、调节基因I）。
转录时RNA聚合酶首先与P启动子区结合，通过操纵子向下游转录出Z、 Y 、A三个基因的多顺反子。
转录的调控是在启动子区和操纵子区进行。
正调控机制：cAMP-CAP复合物与启动子区的DNA结合改变了此区域DNA的次级结构，促进了RNA聚合酶结合区的解链，增强了转录。
cAMP-CAP复合物的形成取决于细胞内cAMP的浓度（或活性），当细菌以葡萄糖为能源时，因为有葡萄糖降解物的效应（抑制了腺苷酸环化酶的活性），使ATP生成cAMP的浓度降低，因而cAMP-CAP复合物的量低，导致乳糖操纵子结构基因不被转录。
负调控机制：由调节基因I表达的阻遏蛋白以四聚体的活性结构结合于操纵子基因上，阻绕了RNA聚合酶的转录。
诱导调控：当有诱导物（异乳糖（乳糖异构体）、IPTG、TMG等）存在时，诱导物可以与调节基因I表达的阻遏蛋白结合，改变其蛋白构象后不能与操纵基因结合，RNA聚合酶可以进行结构基因的转录，也就实现了分解乳糖代谢的相关酶的基因表达，即细菌可以分解和利用乳糖。
大肠杆菌乳糖操纵子的正、负调控协调调节其结构基因的表达。
总结：使大肠杆菌乳糖操纵子高效表达，必须既有诱导物又无葡萄糖效应。
大肠杆菌培养基中有葡萄糖和乳糖时，细菌为何优先利用葡萄糖？（1）培养基中有葡萄糖，无乳糖时，cAMP-CAP复合物浓度低，即CAP不发挥作用，无诱导物存在时，阻遏蛋白与操纵基因结合，关闭了下游结构基因的表达。
（2）培养基中既有葡萄糖，又有乳糖时，虽然阻遏蛋白不能与操纵基因结合，但cAMP-CAP复合物浓度低，即CAP不发挥作用，下游结构基因的表达仍然处于关闭状态。
分子生物学简答题
1阐述操纵子（operon）学说：A、乳糖操纵子的组成：大肠杆菌乳糖操纵子含Z、Y、A三个结构基因，分别编码半乳糖苷酶、半乳糖苷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B1 Z ,Y,A基因的产物由同一条多顺反子的mRNA分子所编码2该mRNA分子的启动区位于阻遏基因和操纵基因之间，不能单独起始半乳糖苷酶和透过酶基因的高效表达3操纵区是DNA上的一小段序列，是阻遏物的结合位点4遏物与操纵区结合时lacmRNA 的转录起始受到抑制5诱导物与阻遏物结合，改变它的三维构象，使之不能与操纵子区相结合，从而激发lacmRNA的合成。
就是说诱导物存在时，操纵区没有被阻遏物占据，所以启动子能够顺利起始mRNA的转录2、乳糖操纵子的作用机制？/简述乳糖操纵子的结构及其正、负调控机制答：A、乳糖操纵子的组成：大肠杆菌乳糖操纵子含Z、Y、A三个结构基因，分别编码半乳糖苷酶、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。
B、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，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，不能结合于操纵序列，乳糖操纵子被诱导开放合成分解乳糖的三种酶。
所以，乳糖操纵子的这种调控机制为可诱导的负调控。
C、CAP的正性调节：在启动子上游有CAP结合位点，当大肠杆菌从以葡萄糖为碳源的环境转变为以乳糖为碳源的环境时，cAMP浓度升高，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聚合酶活性，促进结构基因转录，调节蛋白结合于操纵子后促进结构基因的转录，对乳糖操纵子实行正调控，加速合成分解乳糖的三种酶。
D、协调调节：乳糖操纵子中的I基因编码的阻遏蛋白的负调控与CAP的正调控两种机制，互相协调、互相制约。
3、基因调控的水平有哪些？基因调控的意义？答：a、DNA水平的调控。
乳糖操纵子的正负调控机制
乳糖操纵子的正负调控机制乳糖操纵子包括三个结构基因：lacZ、lacY、lacA，以及一个操纵序列O、一个启动子P、一个调节基因I。
它受到两种调节作用，一种是正调节，即lacZ、lacY、lacA基因的表达受到lacI的正调节；另一种是负调节，即lacI基因的表达受到lacZ、lacY、lacA的负调节。
当乳糖存在时，lacI基因表达的阻遏蛋白因与乳糖结合而改变构象，不能与O序列结合，因此乳糖操纵子受乳糖的诱导。
当环境中没有乳糖时，lacI基因表达的阻遏蛋白与O序列结合，阻止了lacZ、lacY、lacA 的表达。
此外，阻遏蛋白还与lacI基因的启动子区域结合，阻止了I 基因的表达，从而减少了阻遏蛋白的合成。
另一方面，当环境中葡萄糖含量减少时，细胞需要能量来源，此时lacZ、lacY、lacA基因表达的阻遏蛋白失去活性，因此乳糖操纵子被诱导表达。
此外，细胞中的环腺苷酸受体与环腺苷酸结合后可以促进lacZ、lacY、lacA基因的表达。
综上所述，乳糖操纵子的正负调控机制是复杂的，包括乳糖和葡萄糖的诱导和阻遏作用、lacI基因表达的调节以及阻遏蛋白的合成和活性等。
这些调控作用确保了乳糖操纵子只在特定条件下表达，从而在代谢过程中发挥重要作用。
在实际应用中，人们可以利用乳糖操纵子的正负调控机制来控制代谢途径。
例如，可以通过改变环境中的葡萄糖和乳糖浓度来调节乳糖操纵子的表达水平，从而达到生产某些代谢产物的目的。
此外，人们还可以通过基因工程技术对乳糖操纵子进行改造和优化，以提高代谢途径的效率和产量。
总之，乳糖操纵子的正负调控机制是生物代谢调控的重要环节之一。
通过深入了解这一机制，我们可以更好地掌握生命活动的规律，并为工业生产和医学研究提供有益的借鉴和应用。
此外，乳糖操纵子的正负调控机制也具有深远的科学意义。
它揭示了生物体内基因表达的精细调节过程，展示了生命活动中的复杂反馈机制。
这种机制不仅存在于乳糖操纵子中，还广泛存在于其他生物分子网络中，如转录、翻译、蛋白质折叠等过程。
原核生物乳糖操纵子基因表达调控原理
原核生物中，乳糖操纵子是一种在乳糖存在时调控基因表达的元件。
这种调控机制广泛存在于大肠杆菌等细菌中，它允许细菌在环境中检测到乳糖的存在并调整相关基因的表达。
以下是原核生物中乳糖操纵子基因表达调控的基本原理：
1. 乳糖操纵子的组成：
- 乳糖操纵子包括两个基本部分，一个是操纵子的操作元件（operator），另一个是调控基因的操纵子结合蛋白（repressor protein）。
2. 操作元件（Operator）：
- 操纵子的操作元件是一个DNA序列，位于被调控的基因的上游区域。
- 操纵子的操作元件是乳糖操纵子的结合位点，调控蛋白可以与其结合。
3. 调控基因的操纵子结合蛋白：
- 调控基因的操纵子结合蛋白通常是一个负调控因子，即在没有乳糖的情况下，它会结合到操作元件上，阻止RNA聚合酶的结合，从而抑制基因的转录。
4. 乳糖的作用：
- 当细菌环境中存在乳糖时，乳糖分子会与调控基因的操纵子结合蛋白发生结合。
- 乳糖结合到操纵子结合蛋白后，导致蛋白的构象发生变化，无法再结合到操纵子的操作元件上。
5. 操纵子的操作元件的解离：
- 由于操纵子结合蛋白不能再结合到操作元件上，RNA聚合酶得以在操作元件上结合并启动被调控基因的转录。
6. 基因的表达：
- 乳糖操纵子的解离使RNA聚合酶能够转录下游基因，从而启动基因的表达，产生相关的蛋白质。
通过这个机制，原核生物能够根据环境中乳糖的存在与否，灵活地调控基因的表达，以适应不同的代谢和生存需求。
这种调控机制是一种典型的负调控，其中乳糖的存在解除了负调控因子对基因的抑制。
简答
简答2010-01-16 06:220、何为色氨酸操纵子弱化子与转录弱化作用？答：色氨酸操纵子位于转录起始部位的终止子结构称弱化子，色氨酸的浓度决定转录到达弱化子能否形成终止子发夹结构导致转录终止或转录继续。
1.简述乳糖操纵子的正负调控机制答案要点：包括正负调控两种（—）阻遏蛋白的负调控①当细胞内有诱导物时，诱导物结合阻遏蛋白，此刻聚合酶与启动子形成开放式启动子复合物转录乳糖操纵子结构基因。
②当无诱导物时，阻遏蛋白结合与启动子与蛋白质部分重叠不转录。
（=）CAP正调控①当细胞内缺少葡萄糖时ATP→CAMP结合，CRP生成CAP与CAP位点结合，增前RNA聚合酶转录活性。
②当有葡萄糖存在时CAMP分解多合成少，CAP不与启动子上的CAP位点结合RNA聚合酶不与操纵区结合无法起始转录结构基因表达下降。
2.试比较原核和真核细胞的mRNA的异同答案要点：①真核生物5…端有帽子结构大部分成熟没mRNA 还同时具有3‟多聚A尾巴，原核一般没有；②原核的没mRNA 可以编码几个多肽真核只能编码一个。
③原核生物以AUG作为起始密码有时以GUG，UUG作为起始密码，真核几乎永远以AUG作为起始密码。
④原核生物mRNA半衰期短，真核长。
⑤原核生物以多顺反子的形式存在，真核以单顺反子形式存在3基因敲除的基本程序？答：通过DNA同源重组，使得胚胎干细胞特定的内源基因被破坏而造成功能丧失，然后通过胚胎干细胞介导得到该基因丧失的小鼠模型的过程称为基因敲除。
1、打靶载体的构建：同源序列要足够长，要含有筛选用的标志基因。
2、胚胎干细胞的体外培养3、打靶载体导入胚胎干细胞4、同源重组胚胎干细胞的筛选5、基因敲除胚胎干细胞注射入胚泡6、胚泡植入假孕小鼠的子宫中7、杂交育种获得纯合的基因敲除动物、4简述真核生物mRNA的帽子结构及其功能。
当RNA polII 聚合的转录产物达到约25nt长时，在其5‟端加上了一个7-甲基鸟苷（m7G),该7-甲基鸟苷称为帽子结构，是以5‟- 5‟方向相连的，用来防止5‟-外切酶的攻击，但却有利于剪接、转运和翻译的进行。
简述lac的调节机制
简述lac的调节机制
乳糖操纵子的调控机制：乳糖操纵子的结构组成、负性调控为主、也有CAP 的正性
调节
（1）乳糖操纵子的结构
大肠杆菌乳糖操纵子含有Z，Y，A三个结构基因分别编码利用乳糖的三个酶。
此外还有操纵序列O、启动序列P及一个调节基因I，启动序列P上游还有一个分解（代谢）物激活蛋白(CAP)结合位点。
正常情况下I基因编码一个阻遏蛋白与O序列结合，使操纵子处于关闭状态。
（2）调节机制
A、阻遏蛋白的负性调节
在没有乳糖时，I基因编码一个阻遏蛋白与O序列结合，阻碍RNA聚合酶与P序列结合，抑制转录启动。
当有乳糖时，乳糖在β-半乳糖苷酶的作用下生成半乳糖。
半乳糖与阻遏蛋白结合，导致阻遏蛋白的构象改变，从而与O序列解离，RNA聚合酶能够与P序列结合。
B、CAP正性调节当没有葡萄糖时cAMP浓度较高，cAMP与CAP结合后再与乳糖操纵子中的CAP结合位点结合从而促进转录。
C、协调调节乳糖操纵子的负性调节及正性调节相互协调。
当阻遏蛋白封闭转录时，CAP对该系统不能起作用；但如果没有CAP的正性调节，即使阻遏蛋白不和O序列结合，也很难启动转录。
D、几种环境下的转录情况有葡萄糖没有乳糖不转录；有葡萄糖有乳糖不转录；没有葡萄糖有乳糖转录；没有葡萄糖没有乳糖不转录。
乳糖操纵子的正负调控机制
1.乳糖操纵子的正负调控机制2.⑴乳糖操纵子（lac）是由调节基因（lac I）、启动子（lac P）、操纵基因（lac O）和结构基因（lac Z、lac Y、lac A）组成的。
lac I 编码阻遏蛋白，lac Z、lac Y、lac A分别编码β-半乳糖苷酶，β-半乳糖苷透性酶和β-半乳糖苷转乙酰基酶。
3.⑵阻遏蛋白的负性调控：当培养基中没有乳糖时，阻遏蛋白结合到操纵子中的操纵基因上，阻止了结构基因的表达；当培养基中有乳糖时，乳糖（真正是异乳糖）分子和阻遏蛋白结合，引起阻遏蛋白构象改变，不能结合到操纵基因上，使RNA聚合酶能正常催化转录操纵子上的结构基因，即操纵子被诱导表达。
4.⑶cAMP-CAP是一个重要的正调节物质，可以与操纵上的启动子区结合，启动基因转录。
培养基中葡萄糖含量下降，cAMP合成增加，cAMP与CAP形成复合物并与启动子结合，促进乳糖操纵子的表达。
5.⑷协调调节：乳糖操纵子调节基因编码的阻遏蛋白的负调控与CAP的正调控两种机制，互相协调，互相制约。
6.7.详述大肠杆菌色氨酸操纵子的调控机理。
8.答：大肠杆菌色氨酸操纵子的转录受阻遏和衰减两种机制的控制，前者通过阻遏蛋白和操纵基因的作用控制转录的起始，后者通过前导序列形成特殊的空间结构控制转录起始后是否进行下去。
9.⑴色氨酸操纵子的可阻遏系统：10.在阻遏系统中，起负调控的调节基因的产物是一个无活性的阻遏蛋白，色氨酸是辅阻遏物；当色氨酸不足时，阻遏蛋白无活性，不能和操纵基因结合，色氨酸操纵子能够转录；当色氨酸充足时，阻遏蛋白和它结合而被激活，从而结合到操纵基因上，而色氨酸操纵子的操纵基因位于启动基因内，因此，活性阻遏物的结合排斥了RNA聚合酶的结合，从而抑制了结构基因的表达。
11.⑵色氨酸操纵子的衰减调控12.在色氨酸操纵子的操纵基因和第一个结构基因之间有一段前导序列，在前导序列上游部分有一个核糖体结合位点，后面是以起始密码AUG开头的14个氨基酸的编码区，编码区有两个紧密相连的色氨酸密码子，后面是一个终止密码子UGA，在开放阅读框下游有一个不依赖ρ因子的终止子，是一段富含G/C的回文序列，可以形成发夹结构，因此可以在此处终止转录。
大肠杆菌乳糖操纵子系统的调控机制
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整体特性
点整击体添特性加标题
1. 通过这些复杂的调控机制，乳糖操纵子 系统实现了在缺乏乳糖时关闭结构基因 的表达，而在乳糖存在时开启结构基因 的表达 2. 这种精细的调控机制使得大肠杆菌能够 高效地利用乳糖，并在营养丰富的环境 中生存和繁殖
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生理意义
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点生击理添意义加标题
乳糖操纵子系统的生理意义在于它能够使大肠杆菌在含有乳糖的环境 中快速响应并利用乳糖。乳糖是一种复杂的碳源，它的利用需要一系 列酶的参与和调控。乳糖操纵子系统通过精确的调控机制，确保了当 环境中存在乳糖时，相关酶的表达能够得到最大化的提升，从而使得 大肠杆菌能够高效地利用乳糖。这种调控机制不仅提高了大肠杆菌在 营养丰富环境中的生存能力，也为我们提供了对基因表达调控机制深 入理解的机会
总的来说，大肠杆菌乳糖操纵子系统是一个经典的基因表达调控模型， 它展示了如何在复杂的生物系统中实现精确的基因表达调控。这个系 统的研究和应用对我们理解生命过程的分子机制以及开发新的生物技 术具有重要的价值
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实验证据和发 现
实点验击证据添和加发现标题
6
未来研究方向
点未来击研添究方加向标题
尽管我们已经对大肠杆菌乳糖操纵子系统的调控机制有了深入的理解，但是仍然有许多未 知领域等待探索。未来的研究可能包括以下方向
启动子：P序列是启动子，它控制着结构 基因的表达
调节基因：I基因编码一种阻遏蛋白，这 种蛋白可以结合到O序列上，抑制结构基 因的表达
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调控机制
点调击控添机制加标题
乳糖操纵子的调 控机制主要包括 三个方面：负调 控、正调控和O 序列的自我调节
2.1 负调控
在缺乏乳糖的环境下 ，I基因编码的阻遏 蛋白会结合到O序列 上，阻止RNA聚合酶 对结构基因的转录。 这样，结构基因的表 达就被抑制了。这种 由阻遏蛋白介导的抑 制作用就是负调控
大肠杆菌的乳糖操纵子
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三、乳糖操纵子的正调控
通过科学家的不懈努力我们终于知道：
CAP由2个相同的亚基组成，每1个亚基含有209个氨基 酸残基，有2个结构域，1个在N端，含有结合cAMP位 点，另一个在C端，含有螺旋-转角-螺旋，负责与DNA 结合。CAP必须与cAMP结合以后才有活性，一般只要 结合一个cAMP就完全被激活。当cAMP与CAP结合以 后，CAP的构象发生变化，致使其C端的螺旋-转角-螺 旋采取合适的取向，从而能够识别DNA上的结合位点。
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二、乳糖操纵子的负调控
2)调节基因lacI编码阻遏蛋白，它独立表达，但由于是弱 的启动子和终止子，阻遏蛋白在细胞内总是被维持在较 低的浓度；
3）阻遏蛋白位四聚体蛋白，由四个相同的亚基组成。在 无乳糖的情况下，它与操纵基因lacO结合而阻断RNA聚 合酶启动结构基因的转录，但这种结合并不完全，因此 会有微量的β-半乳糖苷酶、乳糖透过酶和巯基半乳糖苷 转乙酰酶的合成。
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二、乳糖操纵子的负调控 乳糖操纵子的调控模型主要内容：
1）乳糖操纵子由调节基因、启动子、操纵基因和三个结构基因 组成，其中调节基因、启动子、和操纵基因构成控制元件，共同 控制结构基因的表达。操纵基因位于启动子和结构基因之间，其 核心结构是一段长位21bp的回文序列。
5’ ATGTTGTGTGGAATTGTGAGCGGATAACAATTTCACACAGGAA3’ 3’ TACAACACACCTTAACACTCGCCTATTGTTAAAGTGTGTCCTT5’
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二、乳糖操纵子的负调控
为了确定这几种基 因的关系， Jacob 和Monod使用含有 lacI、 lacZ、 lacY 和lacA的F’-质粒创 建了部分二倍体的 大肠杆菌，并进行 了一系列互补实验， 其中下图的两种突 变对于操纵子模型 的最终建立起了决 定性的作用。
乳糖操纵子负调控机制
乳糖操纵子负调控机制是指在乳糖代谢过程中，乳糖操纵子作为一个基因调控元件，通过负调控方式控制与乳糖相关基因的表达。
以下是乳糖操纵子负调控机制的详细说明：
1. 结构与组成：乳糖操纵子通常由一个识别序列（operator）和一个结合蛋白（repressor）组成。
识别序列位于调控区域，可以与结合蛋白结合并形成复合物。
2. 结合蛋白的作用：结合蛋白是调控机制的关键部分，其作用是在存在乳糖时结合到乳糖操纵子的识别序列上，并阻止相关基因的转录。
结合蛋白通过占据调控区域，阻断RNA聚合酶与促使基因转录的启动子结合，从而抑制基因的表达。
3. 乳糖的作用：当细菌处于环境中缺乏乳糖的状态时，结合蛋白处于激活状态，能够与乳糖操纵子结合并抑制基因的转录。
当存在乳糖时，乳糖分子会与结合蛋白发生结合，导致结合蛋白从乳糖操纵子上解离，并释放调控区域，从而允许RNA聚合酶与启动子结合，启动相关基因的转录。
这种乳糖的结合和解离导致了负调控的机制。
4. 反式遗传子（lacI）的作用：乳糖操纵子的结合蛋白通常是由反式遗传子（lacI基因）编码的。
反式遗传子是负调控机制的主要调控元件，能够通过反式调控的方式控制与乳糖代谢相关的基因的表达。
当存在乳糖时，乳糖分子与反式遗传子发生结合，导致反式遗传子从乳糖操纵子上解离，并释放调控区域，从而启动相关基因的转录。
乳糖操纵子负调控机制在细菌的乳糖代谢中起到了重要的调控作用。
通过这种机制，细菌可以根据环境中乳糖的存在与否，调整乳糖相关基因的表达水平，以适应不同的生存条件。
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1.乳糖操纵子的正负调控机制
⑴乳糖操纵子（lac）是由调节基因（lac I）、启动子（lac P）、操纵基因（lac O）和结构基因（lac Z、lac Y、lac A）组成的。
lac I 编码阻遏蛋白，lac Z、lac Y、lac A分别编码β-半乳糖苷酶，β-半乳糖苷透性酶和β-半乳糖苷转乙酰基酶。
⑵阻遏蛋白的负性调控：当培养基中没有乳糖时，阻遏蛋白结合到操纵子中的操纵基因上，阻止了结构基因的表达；当培养基中有乳糖时，乳糖（真正是异乳糖）分子和阻遏蛋白结合，引起阻遏蛋白构象改变，不能结合到操纵基因上，使RNA聚合酶能正常催化转录操纵子上的结构基因，即操纵子被诱导表达。
⑶cAMP-CAP是一个重要的正调节物质，可
以与操纵上的启动子区结合，启动基因转录。
培养基中葡萄糖含量下降，cAMP合成增加，cAMP与CAP形成复合物并与启动子结合，促进乳糖操纵子的表达。
⑷协调调节：乳糖操纵子调节基因编码的阻遏蛋白的负调控与CAP的正调控两种机制，互相协调，互相制约。
2.详述大肠杆菌色氨酸操纵子的调控机理。
答：大肠杆菌色氨酸操纵子的转录受阻遏和衰减两种机制的控制，前者通过阻遏蛋白和操纵基因的作用控制转录的起始，后者通过前导序列形成特殊的空间结构控制转录起始后是否进行下去。
⑴色氨酸操纵子的可阻遏系统：
在阻遏系统中，起负调控的调节基因的产物是一个无活性的阻遏蛋白，色氨酸是辅阻遏物；当色氨酸不足时，阻遏蛋白无活性，不能和操纵基因结合，色氨酸操纵子能够转录；当色氨酸充足时，阻遏蛋白和它结合而被激活，从而结合到操纵基因上，而色氨酸操纵子的操纵基因位于启动基因内，因此，活性阻遏物的结合排斥了RNA聚合酶的结合，从而抑制了结构基因的表达。
⑵色氨酸操纵子的衰减调控
在色氨酸操纵子的操纵基因和第一个结构基因之间有一段前导序列，在前导序列上游部分有一个核糖体结合位点，后面是以起始密码AUG开头的14个氨基酸的编码区，编码区有两个紧密相连的色氨酸密码子，后面是一个终止密码子UGA，在开放阅读框下游有一个不依赖ρ因子的终止子，是一段富含G/C的回文序列，可以形成发夹结构，因此可以在此处终止转录。
另外前导序列包含4个能进行碱基互补配对的片断1区、2区、3区和4区。
它们能以1、2和3、4或2、3的方式进行配对，从而使前导序列形成二级结构的变化。
在细菌中，翻译与转录偶连，一旦RNA聚合酶转录出trp mRNA中的前导肽编码区，核糖体便立即结合上去翻译这一序列。
当细胞中缺乏色氨酸时，Trp-tRNATrp的浓度很低，核糖体翻译前导肽至两个连续的色氨酸密码子处就陷入停顿，这时核糖体只占据1区，由RNA聚合酶转录的2区和3区便可配对，4区游离在外，这样就不能形成终止子结构，RNA聚合酶就可以一直转录下去，最后完成trp全部结构基因的转录，得到完整的mRNA分子。
当细胞中存在色氨酸时，就有一定浓度的Trp-tRNATrp，核糖体便能顺利通过两个连续的色氨酸密码子而翻译出整个前导肽，直到前导肽序列后面的终止密码子UGA处停止。
此时，核糖体占据了1区和2区，结果3区和4区配对，形成转录终止子结构，使RNA 聚合酶终止转录。
实现衰减调控的关键在于时间和空间上的巧妙安排。
在空间上，两个色氨酸密码子的位置很重要，不可随意更
改；在时间上，核糖体停顿于两个色氨酸密码子上时，序列4应当还未转录出来。
3.基因组文库与cDNA文库的区别：
①材料不同。
基因组文库以DNA为材料，而cDNA文库以mRNA为
材料。
②基因结构不同。
基因组文库中包含了所有的基因，而cDNA文库
只包含需要表达的基因。
对真核细胞来说，基因组文库中所含的是带有内含子和外显子的基因
组基因，而cDNA文库中则是已剪接去除了内含子的cDNA。
③文库内容不同。
cDNA文库所包含的遗传信息远少于基因组文库，并且受细胞来源或发育时期的影响。
④载体不同。
构建基因组文库常用λ噬菌体和柯斯质粒等高容量克隆载体，而构建cDNA文库的载体选择要根据该文库的用途来确定。
⑤使用范围不同。
基因组文库常用于分离特定的基因片段、分析特定的基因结构以及研究基因表达调控等，而cDNA文库可用于某些RNA 病毒等的基因组结构研究及有关基因的克隆分离。
（学习的目的是增长知识，提高能力，相信一分耕耘一分收获，努力就一定可以获得应有的回报）。