7.2乳糖操纵子与负控诱导系统 E.coli chromosome: proC purE proA argD Regulator gene Operon PI-gene I PO gene Z gene Y gene A hnnynnnanananannaannni 1040 3510 780 825 80 8035 lac repressor B-galactosidase B-galactoside B-galactoside permease transacetylase Fig 23.5 The lac operon of E.coli. 11
11 Fig 23.5 The lac operon of E. coli. 7. 2 乳糖操纵子与负控诱导系统
0 大肠杆菌乳糖操纵子(lactose operon)包括3个结构 基因：Z、和A,以及启动子、控制子和阻遏子等。 转录的调控是在启动区和操纵区进行的。 laci lacZ lacY lacA DNA 1040 82 3510 780 825 mRNA 多肽 360 1021 260 275 氨基酸 38 125 30 30 分子量KDa) 蛋白 四聚体 四聚体 膜蛋白 二聚体 结构 152 500 30 60 分子量KDa) 功能 阻遏蛋白 B-半乳糖苷酶透性酶 转乙酰酶 乳糖操子的结构和功能（仿B.Lewin:《GENES》I,1997,Fig.12.3)
12 • 大肠杆菌乳糖操纵子（lactose operon）包括3个结构 基因：Z、Y和A，以及启动子、控制子和阻遏子等。 转录的调控是在启动区和操纵区进行的
·3个结构基因各决定一种酶：Z编码-半乳糖苷酶；Y 编码-半乳糖苷透过酶；A编码-半乳糖苷乙酰基转移 酶。 ·B-半乳糖苷酶是一种邮半乳糖苷键的专一性酶，除能 将乳糖水解成葡萄糖和半乳糖外，还能水解其他阝- 半乳糖苷（如苯基半乳糖苷）。 ·阝-半乳糖苷透过酶的作用是使外界的邹-半乳糖苷透过 大肠杆菌细胞壁和原生质膜进入细胞内。 B-半乳糖苷乙酰基转移酶的作用是把乙酰辅酶A上的 乙酰基转移到-半乳糖苷上，形成乙酰半乳糖。 13
13 • 3个结构基因各决定一种酶：Z编码-半乳糖苷酶；Y 编码-半乳糖苷透过酶；A编码-半乳糖苷乙酰基转移 酶。 • β-半乳糖苷酶是一种β-半乳糖苷键的专一性酶，除能 将乳糖水解成葡萄糖和半乳糖外，还能水解其他β- 半乳糖苷（如苯基半乳糖苷）。 • β-半乳糖苷透过酶的作用是使外界的β-半乳糖苷透过 大肠杆菌细胞壁和原生质膜进入细胞内。 • β-半乳糖苷乙酰基转移酶的作用是把乙酰辅酶A上的 乙酰基转移到-半乳糖苷上，形成乙酰半乳糖
7.2.1酶的诱导一1ac体系受调控的证据 一般情况下，lc基因型大肠杆菌细胞内β-半乳糖苷酶和透 过酶的浓度很低，每个细胞只有1~2个酶分子。但是，在乳 糖培养基上酶的浓度很快达到细胞总蛋白量的6%或7%，超 过105个酶分子/细胞。 ·在无葡萄糖有乳糖的培养基中，c*细菌中将同时合成B-半 乳糖苷酶和透过酶。 ·用32P标记的mRNA与模板DNA进行定量分子杂交，表明培 养基中加入乳糖1~2分钟后，编码邹-半乳糖苷酶和透过酶的 lac mRNA量就迅速增加，去掉乳糖后，lac mRNA量立即下 降。表明乳糖确实能激发lac mRNA的合成。 14
14 7. 2. 1 酶的诱导—lac体系受调控的证据 • 一般情况下，lac+基因型大肠杆菌细胞内β-半乳糖苷酶和透 过酶的浓度很低，每个细胞只有1～2个酶分子。但是，在乳 糖培养基上酶的浓度很快达到细胞总蛋白量的6%或7%，超 过105个酶分子/细胞。 • 在无葡萄糖有乳糖的培养基中，lac+细菌中将同时合成β-半 乳糖苷酶和透过酶。 • 用32P标记的mRNA与模板DNA进行定量分子杂交，表明培 养基中加入乳糖1～2分钟后，编码β-半乳糖苷酶和透过酶的 lac mRNA量就迅速增加，去掉乳糖后，lac mRNA量立即下 降。表明乳糖确实能激发lac mRNA的合成
1.0 lac mRNA 3-半乳糖苷酶 0.5 透过酶 10 时间/min 加入乳糖 去掉乳糖 图6-7lac体系的“开-关”特性加入乳糖以后，1min内出现lac mRNA, 稍后即产生B半糖苷酶和透过酶。当移去乳糖之后，lac mRNA总量立即下 降，两种酶活性却由于蛋白质半衰期较长而在相当长时期内维持恒定 15
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