操纵子 大肠杆菌中缺失操纵子

乳糖是大肠杆菌运输和代谢不可避免和必需的。乳糖操纵子或lac操纵子由三个结构基因组成，即编码乳糖代谢相关蛋白质的lacZ、lacY和lacA，以及几个调节基因。

操纵子被定义为DNA的功能单位，它包含一组由同一启动子控制的基因。大肠杆菌中的lac操纵子除了调控基因外，还含有三个结构基因。

结构基因包括:lacZ编码β-半乳糖苷酶的酶；编码Lacy的乳糖渗透酶；Laca编码的乳糖转氨酶。

在我的真理教时代，两个单一的启动子负责所有三个基因的转录，产生一个基因并将其翻译成三种不同的酶。这些酶中，β-半乳糖苷酶将乳糖转化为葡萄糖和半乳糖；大肠杆菌需要β-半乳糖苷酶和乳糖渗透酶来适当利用乳糖进行生长。

lac操纵子的调控基因包括:lad (lac阻遏物)，有自己的启动子和终止子序列；LacP(启动子)，RNA聚合酶结合位点的简称；和阻遏物结合位点lacO(操纵子)。

lacl基因产生的lac阻遏物调节lac操纵子的转录。阻遏物与lac操纵子结合，抑制其转录。另一方面，阻遏物-操纵子复合物的形成被诱导剂(在这种情况下是乳糖)阻止。

换句话说，当乳糖存在于系统中时，阻遏物经历构象变化，这导致其对lac操作者的结合亲和力降低。结果，阻遏物从操纵子上被除去，并促进启动子基因的转录。因此，当大肠杆菌生长在乳糖以外的来源时，如碳基来源，这些基因不会被转录，导致细胞中这些酶的浓度非常低。相反，乳糖显著增加了这些酶的合成。

除了阻遏物-操纵子复合系统，大肠杆菌中还有另一个控制系统来控制lac操纵子基因的表达。这个额外的系统被称为分解代谢抑制。这种特殊的控制系统是基于细胞对葡萄糖的利用率。

换句话说，当葡萄糖和乳糖在细胞中共存时，lac操纵子基因的转录直到所有葡萄糖分子耗尽才开始。当细胞葡萄糖浓度高时，葡萄糖分解代谢物(葡萄糖分解代谢物)阻止ATP转化为cAMP，cAMP是lac操纵子转录起始的先决条件。因此，葡萄糖代谢也通过调节细胞内cAMP浓度来调节lac操纵子基因的表达。

大肠杆菌lac操作子系统已广泛用于实验和工业目的。编码β-半乳糖苷酶的LacZ基因在原核和真核系统中被广泛用作报告基因。它被认为是跟踪和监测lacZ基因产品的最可靠的报告系统。

lacZ报告分析基于β-半乳糖苷酶将无色底物X-gal分解成半乳糖和蓝色不溶性产物的能力。该分析可用于可视化组成型或诱导型表达报道基因的细胞。

然而，虽然它是一个多用途的报告系统，但它也有许多局限性。例如，该系统适用于基因表达的定性分析，但实际产品的定量需要进一步的实验过程，如细胞收获和裂解物制备。这使得该系统不适合高通量筛选。而且lacZ启动子的大小很大，所以含有lacZ融合的质粒通常很大，容易被删除。

除了lacZ基因，大肠杆菌的LacZ启动子也被广泛用于研究目的。除了在lac操纵子中诱导同源基因的表达，它还用于诱导在lac启动子下游的载体中克隆的外源基因的表达。

异丙基β-D-1-硫代半乳糖苷(IPTG)是乳糖代谢物的分子模拟物，被用作诱导物，通过lac启动子启动基因转录。

然而，该系统的主要缺点是其固有的泄漏。启动子即使没有诱导剂也能保持基因表达的基本水平。这使得该系统不适合许多实验条件，特别是如果感兴趣的基因对细胞有毒性作用。

https://www . news-medical . net/life-sciences/The-Lac-Operon-in-E-coli . aspx