工学
问答题大肠杆菌色氨酸操纵子的结构及调节机理是什么？
题目
问答题
大肠杆菌色氨酸操纵子的结构及调节机理是什么？
参考答案和解析
正确答案：
该操纵子的结构见《现代生物化学》p395，色氨酸（Trp）阻遏蛋白是个同亚基二聚体。当色氨酸丰富时，色氨酸和色氨酸阻遏子结合，引起阻遏子的构象改变，使阻遏子结合于操纵基因上。色氨酸操纵基因的顺序和启动子的顺序相交盖。因此阻遏子对操纵基因的结合阻止RNA聚合酶对启动子的结合，抑制转录。色氨酸操纵子还受到衰减子机制的调节。色氨酸操纵子的衰减机制是使用有162个核苷酸残基的RNA前导顺序进行的。这个前导顺序位于操纵子mRNA的5，—末端，在第一个结构基因的起始密码子的前面。这前导顺序可被分成l，2，3，4号顺序。3号与4号顺序之间能通过碱基配对形成茎环结构。在其茎部富含G三C碱基而其3`-端有一个多尿嘧啶核苷酸串列。这种结构实际上是一个不依赖ρ因子的转录终止子。当这种结构形成时，转录受到阻碍。前导顺序中的一号顺序是个能感觉色氨酸浓度的关键元件。它含有多个色氨酸密码子，可以看成是色氨酸传感器。它决定着3号顺序是与4号顺序还是和2号顺序配对。当色氨酸浓度高时，携带色氨酸的tRNA（Trp—tRNA）浓度也高，翻译就可紧跟着转录而通过多个色氨酸密码，在3号顺序合成之前进入2号顺序。在这种情况下，2号顺序被核糖体所覆盖因而不能跟随后合成的3号顺序配对，终止子结构就可以在3，4号顺序之间形成，转录就可被阻止。当色氨酸浓度很稀时，由于缺少携带色氨酸的tRNA，核糖体被滞留在两个色氨酸密码子上，此时2号顺序能自由地和3号顺序配对，因此转录就可继续进行。以这种方法，转录可以随着色氨酸浓度进行衰减调节。
解析：
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相似问题和答案
第1题：
大肠杆菌色氨酸操纵子具有双重调控机制意义何在？
正确答案:弱化作用和负控阻遏对色氨酸操纵子的双重调控时大肠杆菌对环境中的色氨酸浓度能做出灵敏迅速的反应。当色氨酸浓度较低时弱化子能快速的通过抗终止来增加结构基因的表达，而此时阻遏系统从有活性状态转变为无活性状态速度较慢；当色氨酸浓度高时通过阻遏系统抑制结构基因的表达，阻止非必需的前导mRNA合成，使调控更加经济。
第2题：
色氨酸操纵子的调控需要（）
- A、增强子
- B、转录子
- C、衰减子
- D、顺反子
- E、调节子
正确答案:C
第3题：
大肠杆菌lac操纵子中，cAMP－CAP结合区位于（ ）
A、启动基因
B、结构基因
C、衰减基因
D、操纵基因
E、调节基因
参考答案：A
第4题：
阿拉伯糖操纵子的调节机理是什么？
正确答案: ⑴当阿拉伯糖被除去时，ara C基因从它自己的启动子转录。
⑵当葡萄糖水平高，阿拉伯糖水平低时，ara C蛋白结合于ara 02和ara工的半位点，形成一个DNA环阻止“roBAD转录”。
⑶当有阿拉伯糖存在而葡萄糖浓度低时，ara C和阿拉伯糖结合并改变构象成为激活子。DNA环被打开，ara C和ara Ⅰ，ara 01每个半位点都结合，串联的蛋白相互作用，并和CAP-cAMP蛋白协调促进从araBAD基因的转录。
第5题：
大肠杆菌中，色氨酸操纵子的转录调控除了阻遏系统外，还有（）
正确答案:弱化系统
第6题：
色氨酸操纵子及机制？
正确答案: 负责色氨酸的生物合成，当培养基中有足够的色氨酸时，这个操纵子自动关闭，缺乏时操纵子打开，trp基因表达，色氨酸或与其代谢有关的某种物质在阻遏过程中起作用。由于trp体系参与生物合成而不是降解，它不受葡萄糖或cAMP-CAP的调控。
弱化作用：当色氨酸达到一定浓度、但还没有高到能够活化R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的浓度呈负相关。先导序列起到随色氨酸浓度升高降低转录的作用，这段序列就称为衰减子或弱化子。在trp操纵元中，对结构基因的转录阻遏蛋白的负调控起到粗调的作用，而衰减子起到细调的作用。
第7题：
试述色氨酸操纵子的调节机制。
正确答案: 色氨酸操纵子表达的调控有两种方式，一种是通过阻遏蛋白的负调控，另一种是通过衰减子作用。
（1）阻遏蛋白对色氨酸操纵子的调控：色氨酸操纵子阻遏蛋白是一种由2个亚基组成的二聚体蛋白质，是色氨酸操纵子R基因的产物。无色氨酸时，该阻遏蛋白不能与操纵基因结合，对转录无抑制作用；细胞内有大量的色氨酸时，阻遏蛋白与色氨酸形成的复合物能与操纵基因结合，抑制转录。
（2）衰减子对转录的调控：色氨酸操纵子的衰减子位于前导肽编码基因中，离E基因上游约30～60个核苷酸。大肠杆菌在无色氨酸的环境下，前导肽编码基因和5个结构基因能转录产生具有6700个核苷酸的全长多顺反子mRNA。当细胞内色氨酸增多时，E、D、C、B和A基因转录受到抑制，但前导肽编码基因转录出140个核苷酸mRNA引导序列并没有减少，这部分转录称为衰减子转录物。这种现象是由衰减子造成的，而不是由于阻遏蛋白的作用所致。引导序列由一段14氨基酸前导肽编码区和一个衰减子组成，前导肽编码区起始部位有核蛋白体结合位点，AUG密码子后面紧跟13个密码子，第10、11为色氨酸密码子。
根据序列特点可将整个mRNA引导序列分为四区，可形成不同的碱基配对结构；1区和2区互补时，3区和4区可以互补配对，形成的发夹结构及随后出现的8个U即构成典型的不依赖ρ因子终止子；1区不能与2区互补时，2区即与3区互补，3区不再与4区互补。四个区域以何种形式配对则取决于核蛋白体翻译mRNA引导序列的速度，后者又受控于色氨酸的水平。色氨酸丰富时，核蛋白体可顺利沿引导序列移动直至达最后一个密码子UGA，合成完整的引导肽。UGA位于1区和2区之间，到达此处的核蛋白体占据2区，使3区不能与2区互补而与4区互补，形成终止子发夹结构，RNA聚合酶停止在衰减子部位。色氨酸缺乏时，核蛋白体因原料缺乏终止在1区Trp密码子部位，2区无法与1区配对且在4区被转录出来之前与3区互补，致4区处于单链状态，不能形成终止发夹，RNA聚合酶通过衰减子而继续转录。
第8题：
大肠杆菌色氨酸操纵子在环境中存在色氨酸时
A．激活翻译
B．抑制翻译
C．激活转录
D．抑制转录
正确答案：D
第9题：
试述大肠杆菌乳糖操纵子的结构及其通过酶诱导合成和阻遏来调节代谢的调控机制。
正确答案: 乳糖（lac）操纵子由调节基因I，启动基因P、操纵基因O和三个结构基因lacZ、lacY、lacA组成。
调节基因lacI组成型表达，编码阻遏蛋白，既有与操纵基因lacO结合的位点，也有与诱导物结合的位点。当诱导物与阻遏蛋白结合时，可改变阻遏蛋白的构象，使其无法与lacO结合。阻遏蛋白具有阻止转录和识别小分子诱导物的双重性，因此它的活性状态直接决定启动基因是开启或关闭。
当缺乏乳糖时，阻遏蛋白以活性状态结合在lacO上，这就影响了RNA聚合酶与lacP的结合，并阻碍RNA聚合酶通过lacO，这样结构基因就无法转录；当乳糖存在时，因作为诱导物的乳糖与阻遏蛋白结合，改变了它的构象，成为失活构象而脱离lacO，于是RNA聚合酶就可以与启动基因结合并开始转录。
第10题：
色氨酸操纵子比乳糖操纵子多了（）系统。
正确答案:衰减子