2、调节机制
用操纵子理论解释酶合成的调节有两种机制:一种是负调控机制,由调节基因的产物——阻遏蛋白起着阻止结构基因转录的作用,不能合成相应的酶。另一种是正调控机制,由调节基因的产物——激活蛋白促进RNA聚合酶的结合,从而增加mRNA的合成。
(1)负调控机制
负调控机制可分负控诱导和负控阻遏两大类 。
"负控诱导特异性阻遏蛋白在没有和诱导剂(如乳糖 )结合时,是结合在操纵基因上,并具有活性,阻止结构基因的转录。这时结构基因处于休眠状态,mRNA聚合酶转录的“开关”被关闭,tuRNA转录受阻,结果没有分解乳糖的相应酶的合成。负控阻遏在没有辅阻遏物[通常是由阻遏酶产生的小分子物质。它与诱导剂合在一起,常称为效应物]存在的情况下,特异性阻遏蛋白是不结合在操纵基因上的。此时结构基因的表达顺利进行,操纵子转mRNA,合成辅阻遏物的酶不断合成,辅阻遏物也不断形成并累积。辅阻遏物也开始和 阻遏蛋 白结合,发生变构,产生活性,并与操纵基因结合,“开关”关闭,转录受阻,从而阻止了结构基因的表达。
从上面不难看出,不管是负控诱导,还是负控阻遏,起重要作用的调节因子都是阻遏蛋白。
(2)正调控机制 .
在正调控机制中,调节蛋白为激活蛋白,它促使RNA聚合酶结合在启动基因上,推动mRNA的转录。这种激活蛋白也称分解代谢产物活化蛋白或cAMP受体蛋白。激活蛋白也是一种变构蛋白,当细胞中环腺苷酸浓度很高时,它与CRP组成复合物,同时发生变构。该复合物又会激活启动基因,并与RNA聚合酶结合,开始转录。在大肠杆菌中,cAMP一方面由腺苷酸环化酶催化合成,另一方面由磷酸二酯酶催化分解。而葡萄糖及其分解产物 既会抑制腺苷酸环化酶的活性,阻止ATP环化形成cAMP,又会增强磷酸二酯酶的活性,促进cAMP分解成AMP,从而降低细胞内的cAMP浓度,影响转录,继而阻遏与乳糖分解有关的诱导酶合成。因此,只有当葡萄糖耗尽后,cAMP浓度才正常得到回升,操纵子重新启动,开始利用乳糖作为碳源,进行菌体的二次生长。
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