什么是操纵子(operon)?试说明色氨酸操纵子(Trp operon)在原核基因表达调控中的调控机制和重要作用。

越快越好,明天考试。
2024-11-28 14:41:37
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回答1:

操纵子(operon):指启动基因、操纵基因和一系列紧密连锁的结构基因的总称。转录的功能单位。很多功能上相关的基因前后相连成串,由一个共同的控制区进行转录的控制,包括结构基因以及调节基因的整个DNA序列。主要见于原核生物的转录调控,如乳糖操纵子、阿拉伯糖操纵子、组氨酸操纵子、色氨酸操纵子等

色氨酸操纵子的调控作用途径

  Trp合成途径较漫长,消耗大量能量和前体物,如丝氨酸、PRPP、谷氨酰氨等,是细胞内最昂贵的代谢途径之一,因此受到严格调控,其中色氨酸操纵子发挥着关键作用。调控作用主要有三种方式:阻遏作用、弱化作用以及终产物Trp 对合成酶的反馈抑制作用。 

       弱化作用:trp操纵子转录终止的调控是通过弱化作用( attenuation)实现的。在大肠杆菌trp operon,前导区的碱基序列包括4个分别以1、2、3和4表示的片段,能以两种不同的方式进行碱基配对, 1 - 2和3 -4配对,或2 - 3配对, 3 - 4配对区正好位于终止密码子的识别区。前导序列有相邻的两个色氨酸密码子,当培养基中Trp 浓度很低时,负载有Trp 的tR2NATrp也就少,这样翻译通过两个相邻色氨酸密码子的速度就会很慢,当4区被转录完成时,核糖体滞留1区,这时的前导区结构是2 - 3配对,不形成3 - 4配对的终止结构,所以转录可继续进行。反之,核糖体可顺利通过两个相邻的色氨酸密码子,在4区被转录之前,核糖体就到达2区,这样使2 - 3不能配对, 3 - 4 区可以配对形成终止子结构, 转录停止。 

因为重要的是弱化作用所以只详细说明弱化作用。

回答2:

色氨酸操纵子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,缺乏色氨酸时操纵子被打开,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(而不是诱导过程)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。
  色氨酸的合成分5步完成。每个环节需要一种酶,编码这5种酶的基因紧密连锁在一起,被转录在一条多顺反子mRNA上,分别以trpE、trpD、trpC、trpB、trpA代表,编码了邻氨基苯甲酸合成酶、邻氨基苯甲酸焦磷酸转移酶、邻氨基苯甲酸异构酶、色氨酸合成酶和吲哚甘油-3-磷酶合成酶。
  trpE基因是第一个被翻译的基因,和trpL和trpa(不是trpA)。trp操纵子中产生阻遏物的基因是trpR,该基因距trp基因簇很远,后者在大肠杆菌染色体图上25min处,而前者则位于90min处。在位于65min处还有一个trpS(色氨酸tRNA合成酶),它和携带有trp的tRNATrp也参与trp操纵子的调控作用。