Lac Operon（乳糖操纵子）

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Lac Operon（乳糖操纵子）

2024-03-07 07:59| 来源: 网络整理| 查看: 265

什么是 lac 操纵子？紫胶操纵子乳糖操纵子，也称为乳糖操纵子，是在大肠杆菌（E. coli）和其他肠道细菌中发现的遗传调节系统。它在乳糖（一种二糖）的运输和代谢中起着至关重要的作用。虽然葡萄糖是大多数细菌的首选碳源，但当没有葡萄糖时，紫胶操纵子能够有效消化乳糖。乳糖操纵子由一组基因组成，这些基因共同作用以促进乳糖代谢。当需要乳糖作为糖源时，乳糖操纵子内的三个基因就会表达，并合成相应的蛋白质。这些基因是 lacZ、lacY 和 lacA。 lacZ 基因编码 β-半乳糖苷酶，酶负责将乳糖分解为葡萄糖和半乳糖。 lacY 基因产生β-半乳糖苷通透酶，这是一种膜蛋白，有助于将乳糖转运到细菌中细胞。最后，lacA基因编码β-半乳糖苷转乙酰酶，其参与某些β-半乳糖苷的乙酰化。然而，细胞产生这些物质会浪费能量。酶当乳糖无法获得或存在更有利的能量来源（如葡萄糖）时。为了防止不必要的酶产生，紫胶操纵子采用了两部分控制机制。在没有乳糖的情况下，一种称为 lac 阻遏蛋白（由 lacI 基因编码）的调节蛋白与 lac 操纵子的操纵子区域结合。这种结合阻止了 lac 基因的表达，有效地阻止了乳糖代谢所需酶的产生。 lac 阻遏物始终存在于细胞中，但保持非活性，除非它与小的共诱导物结合分子.lac 操纵子的第二个控制机制涉及葡萄糖的存在。当葡萄糖可用时，分解代谢物激活蛋白 (CAP) 保持无活性。 CAP 是 lac 操纵子完全激活所必需的。此外，蛋白质 EIIAGlc 会抑制乳糖通透酶，从而阻止乳糖转运到细胞中。这种双重控制机制可确保仅在存在乳糖且缺乏葡萄糖时激活 lac 操纵子。它允许在两个不同的生长阶段（称为 diauxie）连续利用葡萄糖和乳糖。紫胶操纵子的调控和功能由弗朗索瓦·雅各布和雅克·莫诺广泛研究，他们在紫胶操纵子方面的工作使他们获得了 1965 年的诺贝尔生理学奖。总体而言，紫胶操纵子是原核生物基因调控的典型例子。其研究为了解其机制提供了宝贵的见解基因表达以及细胞对不同营养条件的适应。

细菌操纵子的组织 – 代谢途径的酶由细菌染色体上连续排列的结构基因序列编码。一个操纵子的结构基因都被转录成一个连续的mRNA，然后被翻译成不同的多肽。结构基因的转录受调节基因产生的阻遏蛋白的调节。当连接到 DNA 的操纵子位点时，阻遏蛋白阻止 RNA 聚合酶从启动子移动到结构基因。

雅克莫诺 (1910–1976) 开始学习细菌生长和 1930 年代后期的监管。他选择大肠杆菌作为模型细菌，并最终专注于与大肠杆菌在乳糖上生长有关的基因。大约 15 年后（1920-2013 年），弗朗索瓦·雅各布 (Francois Jacob) 加入了他的学业。作为他们研究的结果，大肠杆菌的乳糖 (lac) 操纵子可能是研究最彻底的阴性对照系统。

紫胶操纵子示意图

关于上图：上方的水平条代表 lac 操纵子 DNA 的区域：四聚体乳糖阻遏物（lacI 基因，'I'）的启动子 (pi)、代谢酶的启动子 (p)、主要操纵子序列 LacO（'O' , LacI 结合位点）和共转录的代谢酶基因（lacZYA、'Z'、'Y' 和 'A'）。 LacI 四聚体（红色椭圆形）与操纵子结合，LacI 与诱导物（菱形）结合形成 LacI-诱导物复合物（黄色方块内的菱形），LacI 从操纵子解离（诱导），RNA 聚合酶（'RNA pol'）结合和转录，以及随后当糖水平降低时 LacI 与 LacO 重新结合。 CRP 与 cAMP（三角形）相互作用产生 CRP-cAMP 复合物（紫色矩形内的三角形），CRP-cAMP 在启动子区域内结合以帮助 RNA 聚合酶结合和转录，如图底部所示。当葡萄糖水平升高而 cAMP 水平下降时，CRP 与启动子分离。蛋白质符号颜色/形状的变化表示响应配体结合（诱导剂或 cAMP）的构象改变。将 lac 代谢基因替换为其他（原核或真核）蛋白质编码序列，可以利用诱导剂/cAMP 水平很好地控制特定蛋白质的表达。

广告紫胶操纵子定义

lac 操纵子是一种在大肠杆菌等细菌中发现的遗传调节系统，它控制乳糖的运输和代谢。它由一组基因组成，当有乳糖可用时，这些基因会表达并产生酶，而在没有乳糖或存在更有利的能源（如葡萄糖）时保持无活性。

紫胶操纵子的特点

乳糖操纵子是某些细菌物种中存在的基因簇，负责协调乳糖（牛奶中普遍存在的一种二糖）的代谢。该操纵子例证了细菌用来适应不同环境条件的复杂调节机制。以下是 lac 操纵子的显着特征：

广告结构基因： lac 操纵子包含三个主要结构基因：lacZ：编码 β-半乳糖苷酶，一种促进乳糖水解成葡萄糖和半乳糖的酶。花边：产生乳糖通透酶，一种负责乳糖穿过细菌细胞膜运输的蛋白质。lacA：转录乙酰转酶，这是一种在乳糖代谢中作用不太明确的酶。调控基因：除了结构基因外，操纵子还具有调节基因，内酰胺酶，合成 lac 阻遏蛋白。该阻遏蛋白与操纵子的操纵子片段结合，在没有乳糖的情况下抑制结构基因的转录。诱导性： lac 操纵子在诱导系统上运行。在乳糖环境中，糖分子与 lac 阻遏蛋白相互作用，诱导结构改变，将阻遏蛋白从操纵基因中移出，从而启动转录。分解代谢物抑制：尽管存在乳糖，但 lac 操纵子的转录可以被葡萄糖抑制，葡萄糖是一种对细菌更有利的碳源。这种现象被称为分解代谢物抑制，确保细菌优先考虑葡萄糖代谢而不是乳糖。双重监管： lac 操纵子的转录受正向和负反馈机制。分解代谢激活蛋白（CAP）是正向调节的例证。在葡萄糖水平降低的环境中，CAP 结合启动子上游，从而放大转录速率。衰减：除了主要调节机制之外，紫胶操纵子还利用衰减作用来精细控制基因表达。这一过程取决于 mRNA 采用不同茎环结构的能力，从而影响转录延伸的进程。突变影响：由突变引起的乳糖操纵子的扰动可以极大地改变乳糖代谢调节。这些变化可以影响细菌的存活率和在不同栖息地的适应性，强调了操纵子的进化意义。

总之，紫胶操纵子是理解原核生物基因调控的范例，强调了细菌为优化能量利用和在波动的环境中繁衍生息而部署的复杂策略。

紫胶操纵子的结构

lac 操纵子的组成部分是结构基因和调节 DNA 序列。

lac操纵子lac操纵子的结构基因

lac 操纵子由三个结构基因组成：lacZ、lacY 和 lacA。这些基因一起转录为来自共同启动子的单个多顺反子 mRNA。

lacZ：该基因编码 β-半乳糖苷酶，它是一种分子量约为 500 kD 的四聚体。 β-半乳糖苷酶通过将 β-半乳糖苷（包括乳糖）分解成单糖成分，在乳糖代谢中起着至关重要的作用。例如，乳糖水解成葡萄糖和半乳糖，可通过糖酵解进一步代谢。花边：该基因编码β-半乳糖苷通透酶，它是一种膜结合蛋白，分子量约为30 kD。 β-半乳糖苷通透酶有助于将 β-半乳糖苷（例如乳糖）转运到细菌细胞中。它负责从环境中摄取乳糖。lacA：该基因编码 β-半乳糖苷转乙酰酶，但其在 lac 操纵子中的确切作用尚不完全清楚。 β-半乳糖苷转乙酰酶将乙酰基从乙酰辅酶 A 转移到 β-半乳糖苷。然而，其在乳糖代谢中的具体功能仍不清楚。

这三个结构基因 lacZ、lacY 和 lacA 在 lac 操纵子中彼此相邻。它们与启动子、操纵子和调节元件一起形成一个称为操纵子的功能单元。乳糖操纵子为大肠杆菌等细菌中乳糖和其他 β-半乳糖苷的摄取和代谢提供必需的基因和酶。

乳糖的结构及其裂解产物。 | 资料来源：Telliott，英文维基百科，公共域，通过Wikimedia Commons

lac 运营商网站 | lac 运营商网站。 lac 操纵子具有三个操纵子位点：O1、O2 和 O3 (a)。如 (a) 和 (b) 所示，lac 阻遏物（紫色）结合 O1 和其他操纵子位点之一，形成 DNA 环。 DNA 环包含 RNA 聚合酶全酶识别的 −35 和 −10 结合位点（绿色）。因此这些站点不可访问并且转录被阻止。 DNA 环还包含 CAP 结合位点，显示 CAP（蓝色）与 DNA 结合 (b)。当 lac 阻遏物与操纵子结合时，CAP 无法激活转录。(b) ©Mitchell Lewis/SPL/Science Sourcelac操纵子的调控基因

lac 操纵子由几个控制其活性的调节基因组成：

推进者：启动子区域是 RNA 聚合酶的结合位点，该酶负责启动转录。它位于 lac 操纵子的上游，促进 RNA 聚合酶的结合以启动结构基因的转录。操作者: 操作区域是位于启动子和结构基因之间的负调控位点。它与启动子区域重叠。 lac 抑制蛋白与操纵子结合，阻止 RNA 聚合酶转录结构基因。运算符充当开关，确定是否应该进行转录。Lac I（阻遏物）基因： Lac I 基因编码 lac 操纵子阻遏蛋白。它位于邻近 lac 操纵子的启动子区域，并有自己的启动子和终止子。阻遏蛋白是由相同的亚基组成的四聚体，每个亚基的分子量为 38 kD。阻遏物不断合成，因为它的基因总是被转录。阻遏蛋白可以与操纵子结合，从而通过阻断 RNA 聚合酶结合来抑制（关闭）lac 操纵子。分解代谢激活蛋白 (CAP) 结合位点： CAP 结合位点是位于 lac 操纵子启动子上游的正调控位点。分解代谢激活蛋白 (CAP) 与该位点结合。 CAP 是一种二聚体蛋白，可以与 cAMP（环磷酸腺苷）和 DNA 结合。当 cAMP 与 CAP 结合时，它对 DNA 的亲和力增加。与 DNA 结合的 CAP 通过增强 RNA 聚合酶与启动子区域的结合来促进转录，从而导致 lac 操纵子的基因表达增加。

这些调节基因，包括启动子、操纵子、Lac I 阻遏基因和 CAP 结合位点，共同控制 lac 操纵子的活性，使细胞能够对乳糖和其他调节信号的存在或不存在做出反应。

lac 操纵子的结构 | 图片修改自“Prokaryotic gene regulation: Figure 3(Opens in a new window)”，OpenStax College, Biology (CC BY 4.0)。紫胶阻遏物lac 阻遏物是一种抑制（抑制）lac 操纵子转录的蛋白质。这是通过绑定到与启动子部分重叠的运算符来实现的。结合后，lac 阻遏物会阻碍 RNA 聚合酶并阻止操纵子的转录。编码 lac 阻遏物的基因 lacI 受其自身启动子的控制。lacI 基因位于靠近 lac 操纵子的位置，但它不是操纵子的组成部分，而是独立表达的。 lacI 不断转录，因此它的蛋白质产物 lac 阻遏物一直存在。当乳糖不可用时，lac 阻遏物会与操纵子强烈结合，从而抑制 RNA 聚合酶转录。在乳糖存在的情况下，lac 阻遏物失去结合 DNA 的能力。它与操纵子分离，允许 RNA 聚合酶转录操纵子。lac 阻遏物的这种改变是由乳糖异构体异乳糖引起的。当存在乳糖时，细胞内的某些分子将转化为异乳糖。异乳糖与 lac 阻遏物结合并导致其转变形式，从而阻止其结合 DNA。异乳糖是诱导剂的一个例子，它是一种刺激基因或操纵子表达的微小化学物质。lac 操纵子是一种诱导型操纵子，因为它通常是关闭的（抑制），但可以在异乳糖存在的情况下被激活。

紫胶阻遏物 | 图片由 OpenStax College, Biology (CC BY 3) 修改自“Prokaryotic gene regulation: Figure 4.0”。LacI 功能 – 机制在没有乳糖的情况下，LacI 会抑制由 lac 操纵子表达的 mRNA 编码蛋白的合成。虽然转录并未完全消除，但 lacZYA mRNA 的转录量极低。 LacI 蛋白以高特异性和亲和力与 lac 操纵子 DNA 序列结合以执行此活动。因此，转录被多种方法阻断。由于 lac 操纵子 (LacO) 与启动子重叠，LacI 的结合直接与 RNA 聚合酶竞争结合到该区域。LacI 还可以抑制转录起始和/或 mRNA 延伸以有效抑制转录。当乳糖可用作碳源时，乳糖通过少量代谢蛋白 LacY 转运到细菌中。接下来，残留的 LacZ 将乳糖转化为葡萄糖和半乳糖，为细菌提供能量。值得注意的是，这种催化机制还通过将葡萄糖和半乳糖之间的 b-1,4 连接重新排列为 b-1,6 连接来产生少量异乳糖。异乳糖与 LacI 结合并诱导阻遏蛋白的构象转变，导致操纵子 DNA 序列被释放（诱导）。因此，RNA 聚合酶被释放以产生编码 lac 代谢蛋白的 mRNA 的多个拷贝。利用环境机会，这些代谢蛋白质在转化为蛋白质时，使细菌能够运输和消化大量乳糖作为其碳能源。由于他们的研究，Jacob 和 Monod 发现一系列非天然半乳糖苷糖（例如 IPTG）可以刺激 LacI 并减轻 lacZYA 的转录抑制。这一发现对该调节系统的生物技术应用产生了重大影响。

lac 阻遏物对 lac 操纵子的调节。

(a) 当异乳糖不存在时，lac 阻遏物是活跃的并结合操纵基因。与操纵子结合的阻遏物抑制转录。 (b) 当乳糖可用时，其中一些会被 β-半乳糖苷酶转化为异乳糖。当存在足够量的异乳糖时，它会结合并使 lac 阻遏物失活。阻遏物离开操纵子，RNA 聚合酶可以自由启动转录。

LacI的结构特征

LacI 蛋白执行其任务所依据的原子级过程已被 LacI 的结构细节阐明。

广告LacI 是一种多聚体、多结构域蛋白，这种结构现在被认为是遗传调节蛋白的典型结构。四个相同的多肽链包含 LacI。每个多肽折叠成不同的功能区，四个单体结合产生四聚体 LacI。折叠的蛋白质结构域可以从完整的蛋白质中分离出来，同时保留与完整蛋白质非常相似的功能。蛋白水解可用于分离 LacI 单体的 N 末端结构域，有或没有铰链螺旋序列的部分。分离的 N 末端结构域可以低亲和力结合到 LacO DNA 的一半。如果这些结构域中的两个和铰链螺旋序列通过二硫键连接（但不能被半乳糖苷糖诱导），则该蛋白质片段以特别高的亲和力与全长 LacO 结合。（请注意，LacO 位点在序列上是强烈但不完全对称的，允许存在两个相同的 DNA 结合域。）只有 LacI 以高亲和力结合才能抑制 mRNA 转录。因此，LacI 二聚体是功能单位，而 LacI 四聚体有两个 DNA 结合位点。LacI-LacO 复合物的每个 N 端结构域与大沟中的 DNA 碱基相连，而铰链螺旋插入小沟中以诱导 DNA 弯曲。LacI 的核心域是蛋白水解的第二个结果。该片段被分离为四聚体，每个单体包含两个位于糖结合位点两侧的子结构域。因此，每个单体都可以结合一个诱导分子，导致每个四聚体有四个糖结合位点。核心结构域单体的 N- 和 C- 亚结构域由许多链偶联，不能通过蛋白水解解离。当诱导物结合位点被全长 LacI 占据时，DNA 结合域在 N 亚域中发生结构修饰。由于这些变化，操纵子特异性结合亲和力降低，与诱导物结合的阻遏蛋白从操纵子 DNA 位点分离并移动到基因组 DNA 的其他部分。LacI 的 C 端四聚化结构域通过反平行四螺旋束连接两个二聚体。当这个域被删除时，产生的 LacI 二聚体仍然能够抑制转录。

LacI 和 CRP 的结构 – 来自加州大学旧金山分校生物计算、可视化和信息学资源的 UCSF Chimera 软件用于生成分子图形图像（由 NIH P41 RR-01081 支持）。 (a) 乳糖阻遏物的四聚体结构显示为一系列色带，每个单体都有不同的颜色。此结构包含在 PDB 文件 1LBG 中。（此视图并未显示蛋白质的所有原子，因为有些原子未在原始结构中解析。）DNA 显示在图的顶部。请注意，二聚体代表 DNA 结合单元，而单体代表诱导剂结合单元。标记了 DNA 结合域、铰链螺旋、核心域（由 N 和 C 子域组成）和四聚化域。 b) 一幅卡通片演示了当诱导物与 LacI 二聚体结合时发生的构象转变。 (c) PDB 文件 1RUN 中 CRP 的二聚结构被描绘为突出显示 cAMP 和 DNA 结合位点。还显示了 DNA 识别螺旋（每个单体一个）。 apo-CRP 有两种已知结构（不与 DNA 或 cAMP 结合）。这两种结构都表明，在没有 cAMP 结合的情况下，DNA 识别螺旋会发生显着变化，从而阻止有效的 DNA 相互作用。然而，螺旋的最终位置在两种架构之间有所不同。分解代谢激活蛋白 (CAP)分解代谢激活蛋白，CAP（也称为 cAMP）接收器蛋白（CRP）对于高水平的 lac 操纵子转录至关重要。它形成与 3'5' 环 AMP 结合的 CRP-cAMP 复合物。CRP-cAMP 与 lac 启动子结合，增强RNA 聚合酶结合，从而驱动 lac 操纵子的转录。当葡萄糖可用时，细胞内 cAMP 水平降低，CRP 不能自行与 lac 启动子结合，lac 操纵子只能微弱地转录。在没有葡萄糖的情况下，细胞内 cAMP 水平增加，形成 CRP-cAMP 复合物，并刺激 lac 操纵子的转录，从而允许将乳糖用作替代碳源。当存在乳糖时，lac 阻遏物失去与 DNA 结合的能力。这允许 RNA 聚合酶连接到 lac 操纵子的启动子并启动转录。事实证明，单独的 RNA 聚合酶并不能特别有效地结合 lac 操纵子启动子。它可能会产生一些转录本，但如果没有分解代谢激活蛋白的帮助，它不会完成更多 (CAP)。CAP 附着在 lac 操纵子启动子之前的一段 DNA 上，并促进 RNA 聚合酶附着到启动子上，从而促进高水平的转录。CAP 与 lac 阻遏物一样，由细菌染色体上的调节基因编码。 CAP 基因不是（甚至接近于）lac 操纵子的一部分。CAP 基因的恒定或组成型表达。这表明 CAP 蛋白一直存在于细胞中以结合 cAMP 并将葡萄糖水平“报告”给 lac 操纵子和其他靶基因和操纵子。CAP 并非持续活跃（能够结合 DNA）。相反，它由环状 AMP（一种小分子 (cAMP)）控制。当葡萄糖水平较低时，大肠杆菌会产生 cAMP 作为“饥饿信号”。cAMP 与 CAP 结合，改变其结构，使其可以结合 DNA 并刺激转录。 CAP 不能结合 DNA，并且在没有 cAMP 的情况下是无活性的。将葡萄糖转运到细胞中的行为减少了 cAMP 的产生。因此，当大量葡萄糖进入细胞时，cAMP 的产生就会受到限制。然而，如果很少或没有葡萄糖可用于转移到细胞中，则 cAMP 合成不再受阻并且 cAMP 水平增加。结果：高糖→低cAMP；低糖→高cAMPCAP 仅在低葡萄糖水平（cAMP 水平高）时有活性。因此，lac 操纵子转录只有在没有葡萄糖的情况下才能以高水平进行。该技术可确保细菌仅在耗尽其首选能量来源（葡萄糖）后激活 lac 操纵子并开始利用乳糖。

分解代谢激活蛋白 (CAP) | 图片由 OpenStax College, Biology (CC BY 3) 修改自“Prokaryotic gene regulation: Figure 4.0”。分解代谢阻遏蛋白当葡萄糖不存在时，乳糖仅在能量上对细菌有利。因此，lac 操纵子包含两个调节开关，每个开关对应一个糖。 CRP 是一种用于评估葡萄糖水平的蛋白质。这种监测方法是间接的，检测信号化学 cAMP 的浓度。cAMP 是由一种叫做腺苷酸环化酶的蛋白质产生的，它直接受高葡萄糖水平的调节（抑制）。因此，葡萄糖和 cAMP 水平呈负相关。随着葡萄糖浓度下降，cAMP 浓度升高，cAMP 与 CRP 结合。 CRP-cAMP 复合物对细菌基因组中的目标区域具有很强的亲和力。cAMP–CRP DNA 靶序列之一位于 lac 代谢蛋白的启动子内，lac 操纵子区域的上游。请注意，cAMP 结合会增加 CRP DNA 结合，但糖结合会降低 LacI 的 DNA 结合。cAMP-CRP 复合物的 DNA 结合刺激 RNA lacZYA mRNA 的聚合酶转录，而 LacI 结合抑制该过程。因此，只有当环境葡萄糖水平低而乳糖水平高时，才会产生高水平的乳糖代谢蛋白。CRP结构特征CRP 与 LacI 一样，是多聚体的，由多个结构域组成。在这种情况下，CRP 是二聚体，每个单体包含两个结构域。N 末端结构域支持二聚体形成并结合至少一个 cAMP 分子（每个二聚体两个）。在没有 cAMP 的情况下，两个单体 DNA 结合域没有充分对齐以进行序列特异性 DNA 识别。在 cAMP 存在的情况下，结构重组以将两个 DNA 结合螺旋-转角-螺旋配置置于正确的方向，以实现有效的 DNA 结合。CRP-cAMP 相互作用也诱导 DNA DNA 结合位点弯曲，类似于 LacI。每个单体仅附着在沿序列中心对称的 DNA 结合位点的一半。实际上，在 lac 操纵子调节位点中观察到的对称性是 DNA 调节结合位点的常见特征，与这些蛋白质的多聚体性质相关。多站点/多目标——DNA 循环除了主要操作符 LacO 之外，lac 操纵子序列还包含两个有助于抑制的“伪操作符”序列。伪操作符的 DNA 序列与 LacO 的序列非常接近，但不完全相同，并且它们与 LacI 的结合较弱。LacI 蛋白四聚体中两个 DNA 结合位点的存在揭示了伪操纵子可以增强抑制的一种方式——单个 LacI 蛋白四聚体可以结合两个不同的操纵子并产生带有环的 DNA 结构。多个实验室已经为 DNA 环化提供了实验证据。最近的研究表明，两个二聚体之间的角度必须加宽才能形成环。这些高度稳定的环状结构解释了细菌细胞中报告的大量 lacZYA 表达抑制。实际上，具有大量操纵子序列并具有大肠杆菌典型超螺旋密度的 DNA 具有超过 2 天的复杂半衰期。然而，即使是这些环状复合物也会对诱导糖的存在做出快速反应（不到 30 秒），从而可以快速适应临时的外部乳糖来源。多站点/多目标——DNA 循环

多位点/多目标——DNA 循环 | 具有螺旋结构的 DNA。蓝绿色的曲线代表 lac 操纵子 DNA（带有阴影以反映观察者的接近度），它包含三个潜在的 LacI 结合位点（其中两个 O1 和 O2 显示为与 LacI 结合）。伪操纵子序列 O2 位于 lacZ 基因内，但主要操纵子序列 O1 与 lacZYA 代谢基因的启动子序列重叠（图 1）。图片底部描绘了四聚体 LacI 同时与 O1 和 O2 相互作用。这种结构环绕 DNA 并形成高度稳定的化合物。请注意，与图 1(a) 中描绘的没有循环的结构相比，LacI 四聚体内部的二聚体分裂并在 O2 和 O3 之间循环时采用更大的角度。实验证据支持二聚体之间的灵活性要求才能发生循环。理解 lac 操纵子的常见错误

在 lac 操纵子的介绍中经常观察到许多不准确之处

第一个错误最普遍和广泛传播的误解是乳糖是减轻 LacI 抑制的诱导剂。根据这篇文章，在体内起诱导剂作用的分子是异乳糖，一种由β-半乳糖苷酶产生的乳糖衍生物，作为乳糖水解成葡萄糖和半乳糖的副产物。这确保了除非细胞中存在消耗乳糖的代谢能力，否则不会产生诱导物。第二个错误第二个普遍的误解是 lacZYA mRNA 永远不会在没有乳糖（以及诱导剂异乳糖）的情况下产生。即使在没有诱导剂的情况下，LacI 从 LacO 的典型解离事件也允许 RNA 聚合酶进行少量通读，从而导致极低水平的 lacZYA mRNA 产生。这种转录可确保少量乳糖通透酶和 β-半乳糖苷酶蛋白可用于运输乳糖并产生异乳糖以进行诱导。当使用 LacI/LacO 系统控制重组蛋白的生产时，这种泄漏的转录可能是一个问题：如果重组蛋白对大肠杆菌有毒，即使是微量也可能是致命的。因此，LacI/LacO 调节已与其他控制系统（如噬菌体 T7 聚合酶）相关联，以施加高水平的抑制，直到细菌菌落达到大密度，然后促进蛋白质生产。第三个错误第三个误解是诱导 LacI 不能与 LacO 操纵子结合（当与异乳糖或无偿诱导剂结合时）。实际上，LacI 诱导剂可以与 LacO 结合，尽管强度要低得多。随着结合亲和力的降低，LacI 诱导复合物无法将 LacO 与细菌基因组中的其余 DNA 区分开来。阻遏蛋白被这种非特异性 DNA 的剩余竞争，从而允许 RNA 聚合酶转录 lacZYA。这是因为基因组明显大于 LacO，后者代表大肠杆菌 DNA 序列中非常非常小的一部分。启动 lac 操纵子所需的条件

如果满足两个条件，则 lac 操纵子将被高度表达：

葡萄糖必须不存在：当葡萄糖不存在时，cAMP 与 CAP 结合，从而使 CAP 与 DNA 结合。结合的 CAP 有助于 RNA 聚合酶与 lac 操纵子启动子的连接。乳糖必须可用：如果乳糖可及，操作员将释放 lac 阻遏物（通过结合异乳糖）。这允许 RNA 聚合酶沿着 DNA 前进并转录操纵子.

总之，激活剂的参与和阻遏物的释放允许 RNA 聚合酶与启动子紧密结合并为转录扫清道路。它们导致 lac 操纵子的稳健转录和乳糖利用酶的发展。

紫胶操纵子机制——不同条件下

现在我们已经看到了 lac 操纵子的所有移动部分，让我们通过观察操纵子如何响应各种情况（存在或不存在葡萄糖和乳糖）来使用我们学到的东西。

存在葡萄糖，不存在乳糖：没有 lac 操纵子的转录。因为 lac 阻遏物仍然附着在操纵子上并阻断 RNA 聚合酶转录，所以情况就是这样。此外，由于葡萄糖水平高而 cAMP 水平低，因此 CAP 处于非活动状态并且不能结合 DNA。紫胶操纵子步骤

lac 操纵子步骤| 图片由 OpenStax College, Biology (CC BY 3) 修改自“Prokaryotic gene regulation: Figure 4.0”。存在葡萄糖，存在乳糖：存在 lac 操纵子的低水平转录。由于诱导物（异乳糖）的存在，Lac 阻遏物从操纵子中释放出来。然而，由于葡萄糖的存在，cAMP 水平很低。因此，CAP 保持不活动状态，无法与 DNA 结合，从而将转录限制在低水平、渗漏水平。紫胶操纵子步骤

lac 操纵子步骤| 图片由 OpenStax College, Biology (CC BY 3) 修改自“Prokaryotic gene regulation: Figure 4.0”。没有葡萄糖，没有乳糖：没有 lac 操纵子的转录。由于葡萄糖水平低而 cAMP 水平高，因此 CAP 具有活性并会与 DNA 结合。由于不存在异乳糖，lac 阻遏物也会与操纵子结合，起到阻断 RNA 聚合酶和阻断转录的作用。紫胶操纵子步骤

lac 操纵子步骤| 图片由 OpenStax College, Biology (CC BY 3) 修改自“Prokaryotic gene regulation: Figure 4.0”。葡萄糖不存在，乳糖存在：存在 lac 操纵子的强转录。由于诱导物（异乳糖）的存在，Lac 阻遏物从操纵子中释放出来。由于没有葡萄糖，cAMP 水平升高，因此 CAP 具有活性并附着在 DNA 上。 CAP 促进 RNA 聚合酶与启动子的结合，从而允许大量转录。紫胶操纵子步骤

lac 操纵子步骤| 图片由 OpenStax College, Biology (CC BY 3) 修改自“Prokaryotic gene regulation: Figure 4.0”。

lac 操纵子反应总结葡萄糖CAP绑定乳糖阻遏物结合转录+––+没有+–+–有–+–+没有–++–是

乳糖类似物

乳糖类似物是乳糖的结构修饰衍生物，由于其在研究乳糖操纵子（大肠杆菌（E. coli）中的一种遗传调控系统）方面的实用性而受到了广泛关注。这些类似物主要是取代的半乳糖苷，其中乳糖的葡萄糖成分被不同的化学实体取代。

异丙基-β-D-硫代吡喃半乳糖苷 (IPTG)：IPTG 是 lac 操纵子研究中的重要诱导剂。它与 lac 阻遏物结合，使其失活，但仍不被 β-半乳糖苷酶加工。 IPTG的一个显着特点是其在体内的稳定性；大肠杆菌无法代谢它，确保实验过程中浓度一致。值得注意的是，虽然荧光假单胞菌需要乳糖通透酶来吸收 IPTG，但大肠杆菌不具有这种依赖性。苯基-β-D-半乳糖 (phenyl-Gal)：与 IPTG 不同，苯基-Gal 可作为 β-半乳糖苷酶的底物，但无法使阻遏蛋白失活，因此不是诱导剂。产生最少β-半乳糖苷酶的野生型细胞不能利用苯基-半乳糖作为能源。然而，缺乏阻遏物的突变体可以代谢它。因此，仅含有苯基-Gal 的培养基可以选择性地培养阻遏蛋白和操纵突变体。鉴于 lacI 基因与操纵基因相比较大，阻遏突变体更为普遍。硫甲基半乳糖苷 (TMG)：TMG 是另一种乳糖衍生物，可抑制 lacI 阻遏蛋白。在最低浓度下，TMG 和 IPTG 都依赖乳糖通透酶进入细胞。然而，当水平升高时，它们可以自主渗透细胞。高细胞外 TMG 浓度会阻碍生长速度。比色指示剂：某些乳糖类似物可作为 β-半乳糖苷酶活性的视觉指示剂。例如，ONPG 在裂解时产生鲜黄色化合物、邻硝基苯酚和半乳糖，使其成为体外 β-半乳糖苷酶测定的首选底物。同样，X-gal 在被 β-半乳糖苷酶水解后产生深蓝色调，使菌落变成蓝色，促进视觉分化。异乳糖：异乳糖是乳糖的异构体，是乳糖操纵子的天然诱导剂。乳糖具有半乳糖-β(1→4)-葡萄糖结构，而异乳糖则采用半乳糖-β(1→6)-葡萄糖构型。有趣的是，β-半乳糖苷酶可以将乳糖转化为异乳糖。具有无效 lacZ 突变的大肠杆菌细胞可以在 IPTG 但不存在乳糖的情况下产生 LacY 通透酶，这证明了 LacZ 在产生真正的诱导物中的关键作用。这强调了在β-半乳糖苷酶的促进下乳糖转化为异乳糖以产生细胞内诱导物的必要性。

总之，乳糖类似物具有多种结构和功能属性，为深入研究乳糖操纵子的复杂性及其调控动态提供了宝贵的工具。它们的应用极大地增进了我们对细菌基因调控机制的理解。

Lac 操纵子重要说明Lac 操纵子包含代谢相关基因。这些基因仅在存在乳糖和不存在葡萄糖的情况下表达。在对葡萄糖和乳糖水平的反应中，分解代谢物激活蛋白和 lac 阻遏物操纵子被打开和关闭。lac 阻遏物抑制操纵子的转录。在乳糖存在的情况下，其抑制功能停止。当葡萄糖水平低时，分解代谢激活蛋白启动操纵子的转录。原核生物中基因表达的控制

在原核生物中，Lac 操纵子系统以两种方式控制：

阳性对照阴性对照紫胶操纵子的阳性对照

lac操纵子的阳性对照是指满足一定条件时激活基因表达的调控机制。在 lac 操纵子的情况下，诱导剂（如乳糖）的存在会触发阳性对照。

以下是 lac 操纵子阳性控制所涉及的步骤：

阻遏蛋白的表达： lac 操纵子的调节基因表达 lac 阻遏蛋白。阻遏蛋白不断合成并存在于细胞中。抑制蛋白的产生：调节基因的表达导致抑制蛋白的产生。诱导物的结合：阻遏蛋白具有操纵基因和诱导物（乳糖）的结合位点。当细胞环境中存在乳糖时，它会充当诱导物并与阻遏蛋白结合。R+I 复合物的形成：诱导剂（乳糖）与阻遏蛋白的结合形成称为 R+I 复合物的复合物。该复合物改变阻遏蛋白的构象。抑制阻遏物结合的预防：R+I 复合物不再与操作区域结合。结果，它不再阻断 RNA 聚合酶与 lac 操纵子启动子区域的结合。转录和 mRNA 的产生：随着阻遏蛋白不再阻断操纵子，RNA 聚合酶可以结合启动子区域并启动转录。这导致从 lac 操纵子基因中产生 mRNA。

通过存在诱导物，例如乳糖，lac 操纵子的阳性对照允许基因表达的开启。诱导剂阻止阻遏蛋白与操纵子结合，使 RNA 聚合酶能够转录 lac 操纵子的基因，并产生乳糖代谢所必需的酶。

Lac-Operon 的阴性对照

lac 操纵子的负控制是指在没有诱导剂（如乳糖）的情况下抑制基因表达的调节机制。它涉及 lac 抑制蛋白的作用。以下是 lac 操纵子负控制所涉及的步骤：

阻遏蛋白的表达： lac 操纵子的调节基因表达 lac 抑制蛋白。阻遏蛋白不断合成并存在于细胞中。阻遏蛋白的产生：调节基因的表达导致抑制蛋白的产生。阻遏物与操纵子的结合：在没有诱导物或乳糖的情况下，阻遏蛋白直接与 lac 操纵子的操纵区域结合。这种结合在物理上阻碍了 RNA 聚合酶的运动，并阻止其附着到启动子区域。转录阻断：阻遏蛋白与操纵子的结合有效地阻断了 lac 操纵子基因的转录。 RNA 聚合酶无法继续转录 mRNA。关闭紫胶操纵子：在没有诱导物的情况下，紫胶操纵子保持关闭状态。没有乳糖作为诱导剂，阻遏蛋白仍与操纵基因结合，从而抑制基因表达。

总的来说，lac 操纵子的阴性对照确保了当乳糖不存在时参与乳糖代谢的基因不会被转录。阻遏蛋白在阻断 RNA 聚合酶的运动中起关键作用，有效地关闭 lac 操纵子。诱导剂（如乳糖）的存在将与阻遏蛋白结合并解除其抑制作用，从而激活基因表达。

环 AMP 对 Lac 操纵子的调控对 diauxie 的解释需要确定影响 lac 基因的其他突变，以及传统假设所解释的突变。随后发现另外两个基因，cya 和 crp，它们映射到远离 lac 的位置，并且当它们发生突变时，会导致在存在 IPTG 的情况下以及在没有阻遏物或操纵子的细菌菌株中表达减少。在大肠杆菌中发现 cAMP 导致发现缺乏 cya 基因而非 crp 基因的突变体可能通过向培养基中添加 cAMP 来恢复其活性。cAMP 由腺苷酸环化酶产生，该酶由 cya 基因编码。在 cya 突变体中，cAMP 的缺失使 lacZYA 基因表达比正常情况下降低十倍以上。添加 cAMP 可以纠正在 cya 突变体中观察到的 Lac 表达减少。分解代谢激活蛋白 (CAP) 或 cAMP 受体蛋白由第二个基因 crp (CRP) 编码。然而，在葡萄糖和乳糖同时存在的情况下，乳糖代谢酶会少量产生（有时称为渗漏表达），因为 LacI 阻遏物会迅速与 DNA 结合/解离，而不是与其紧密结合，从而允许 RNAP 结合和转录 lacZYA 的 mRNA。需要渗漏表达，以便在葡萄糖源耗尽后但在 lac 表达完全触发之前可以代谢一些乳糖。生产足够数量的乳糖代谢酶所需的时间反映在生长期之间的间隔。首先，CAP 调节蛋白必须在 lac 启动子上组装，从而增加 lac mRNA 的输出。当有更多的 lac mRNA 拷贝（乳糖通透酶将乳糖转运到细胞中）时，会产生更多的 LacZ（-半乳糖苷酶，用于乳糖代谢）和 LacY（-半乳糖苷酶，用于乳糖代谢）拷贝。在乳糖代谢酶升高所必需的延迟之后，细菌经历了快速细胞分裂的新阶段。分解代谢物抑制存在两个谜团：首先，cAMP 水平如何与葡萄糖的存在相关联，其次，为什么细胞会受到干扰。乳糖裂解后，产生葡萄糖和半乳糖（很容易转化为葡萄糖）。在新陈代谢方面，乳糖是相当于葡萄糖的碳和能量来源。cAMP 的数量与细胞内葡萄糖浓度无关，而是与影响腺苷酸环化酶活性的葡萄糖转运速度有关。此外，葡萄糖转运直接抑制乳糖通透酶。至于为什么大肠杆菌会以这种方式表现，只能进行推测。所有肠道细菌都会消化葡萄糖，这表明它们经常接触葡萄糖。由于葡萄糖和乳糖之间的转运或代谢效率略有差异，因此细胞以这种方式调节 lac 操纵子可能是有利的。 lac操纵子

紫胶操纵子 | 来源：Lac_operon.png：G3pro 衍生作品：Tereseik, CC BY 2.0 https://creativecommons.org/licenses/by/2.0，通过Wikimedia Commons

综上所述

当缺乏乳糖时，会发生相对较少的 Lac 酶合成（操纵子与 Lac 阻遏物结合）。当存在乳糖和选定的碳源（如葡萄糖）时，会产生少量酶（Lac 阻遏物未与操纵基因结合）。在没有葡萄糖的情况下，CAP-cAMP 与启动子上游的特定 DNA 位置结合，并直接与 RNAP 相互作用，以促进 RNAP 与启动子的结合。诱导剂和 Lac 操纵子的诱导是什么意思？

乳糖操纵子是大肠杆菌 (E. coli) 中发现的一种基因调控系统，负责协调乳糖代谢必需基因的表达。该系统是基因调控的典型例子，动态响应环境线索，特别是乳糖和葡萄糖的存在或不存在。

诱导剂及其在紫胶操纵子激活中的作用

在典型状态下，大肠杆菌产生极少量的与乳糖代谢相关的三种蛋白质。然而，当乳糖渗透到细胞环境中时，这些酶就会显着上调。这种现象被称为“诱导”，是通过存在稀疏的β-半乳糖苷酶分子将乳糖转化为异乳糖来促进的。因此，异乳糖充当诱导剂，启动 lac 操纵子内基因的转录。另一个值得注意的诱导剂是异丙基硫代半乳糖苷 (IPTG)，与异乳糖不同，它不会被大肠杆菌代谢，这使其成为实验诱导研究的宝贵工具。

缺乏诱导剂时的调节

如果没有异乳糖或 IPTG 等诱导剂，lacI 基因就会发生转录，导致阻遏蛋白的合成。该阻遏蛋白与 lac 操纵子的操纵位点 (Olac) 结合，抑制 lacZ、lacY 和 lacA 基因的转录。

诱导剂存在下的调节

诱导后，诱导物分子与阻遏物相互作用，诱导构象转变，从而降低其与 lac 操纵子位点的结合亲和力。因此，阻遏蛋白分离，使相邻的 RNA 聚合酶能够开始 lacZ、lacY 和 lacA 基因的转录。这种转录产生多顺反子 mRNA，确保所有三种基因产物的协调调节。如果随后去除诱导子，阻遏物会迅速与操纵子重新结合，从而停止转录。

CRP/CAP 在转录增强中的作用

lac 操纵子的最佳转录需要分解代谢激活蛋白 (CAP)，也称为 cAMP 受体蛋白 (CRP)。这种二聚体蛋白需要与 3'5' 环 AMP (cAMP) 复合才能结合 DNA。 CRP-cAMP 复合物与靠近 RNA 聚合酶结合位点的 lac 启动子结合，增强其结合，从而放大转录。

葡萄糖对紫胶操纵子的影响

紫胶操纵子的活性与细胞葡萄糖水平密切相关。当葡萄糖丰富时，大肠杆菌会优先利用其而不是乳糖，从而使乳糖操纵子变得多余。经过进化，该系统已经发展出葡萄糖敏感性。葡萄糖的存在会抑制负责 cAMP 合成的腺苷酸环化酶。因此，细胞内 cAMP 浓度下降，阻止 CRP 与 lac 启动子结合，导致 lac 操纵子活性减弱，即使有乳糖也是如此。

相反，在缺乏葡萄糖的情况下，腺苷酸环化酶仍然不受抑制，从而提高 cAMP 水平。这确保了在缺乏葡萄糖但富含乳糖的环境中，CRP-cAMP 复合物会增强 lac 操纵子的转录，从而允许乳糖用作替代碳源。然而，如果没有乳糖，紫胶阻遏物会确保操纵子不活动。仅当葡萄糖稀缺且乳糖丰富时，这种双重控制才能保证 lacZ、lacY 和 lacA 基因的稳健转录。

总之，紫胶操纵子体现了细菌用来适应波动的环境条件、确保最佳的能量利用和生存的复杂调节机制。

紫胶操纵子总结

lac 操纵子是控制细菌细胞中乳糖降解所必需的酶的发育的基因簇。lac 操纵子是诱导型操纵子的一个例子，它是一个关键代谢成分（在这种情况下为乳糖）的存在触发结构基因转录的操纵子。lac 操纵子具有三个串联结构基因：z 基因，编码β-半乳糖苷酶； y 基因，它编码半乳糖苷通透酶，一种刺激乳糖进入细胞的蛋白质； a基因编码硫代半乳糖苷转乙酰酶，一种生理功能未知的酶。如果培养基中存在乳糖，则二糖会进入细胞并附着到 lac 阻遏物上，从而改变阻遏物的构象并阻止其与操纵子的 DNA 结合。在这种情况下，结构基因被转录，酶被产生，乳糖分子被分解代谢。因此，在 lac 操纵子等可诱导的操纵子中，阻遏蛋白只能在不存在乳糖的情况下与 DNA 结合，乳糖起诱导作用。当培养基中的乳糖含量下降时，二糖从其在抑制分子上的结合位点解离。乳糖释放允许阻遏物与操纵子结合，这在物理上阻止了聚合酶到达结构基因，从而抑制了操纵子的转录。Cyclic AMP Exerts Positive Control 阻遏物，例如 lac 和 trp 操纵子的阻遏物，通过负控制发挥它们的影响，因为这种蛋白质与 DNA 的相互作用会降低基因表达。早期对一种称为葡萄糖效应的现象的研究表明，紫胶操纵子也受到阳性控制。If 细菌细胞提供葡萄糖加上一系列其他底物，例如乳糖或半乳糖，细胞将分解代谢葡萄糖而忽略其他分子。培养基中葡萄糖的存在抑制了分解这些其他底物所需的某些分解代谢酶（例如β-半乳糖苷酶）的形成。1965年，人们有了一个惊人的发现：在大肠杆菌细胞中发现了以前被认为只参与真核代谢的环腺苷酸（cAMP）。细胞中 cAMP 的浓度显示与培养基中的葡萄糖浓度成反比；葡萄糖浓度越高，cAMP浓度越低。此外，当在葡萄糖存在下将 cAMP 加入培养基时，细胞会产生通常缺失的分解代谢酶。虽然葡萄糖降低 cAMP 含量的精确方法尚未阐明，但 cAMP 抵消这种影响的机制已广为人知。正如预期的那样，像 cAMP 这样的微小化学物质无法单独触发特定基因组的表达。像真核细胞, cAMP 通过与蛋白质结合对原核细胞发挥作用，在这种情况下是 cAMP 受体蛋白 (CRP)。CRP 不能独立地与 DNA 结合。相反，cAMP-CRP 复合物识别并结合到 lac 调节区的特定位置。附着的 CRP 的存在会导致 DNA 结构发生变化，从而使 RNA 聚合酶能够转录 lac 操纵子。因此，即使存在乳糖和无活性阻遏物，操纵子的转录也需要结合的 cAMP-CRP 复合物的存在。只要有葡萄糖可用，cAMP 水平就会保持低于刺激操纵子转录所需的水平。

紫胶操纵子步骤trp 操纵子 vs lac 操纵子

Lac 操纵子和 Trp 操纵子是在细菌中发现的两个不同的调节系统。以下是两个操纵子之间的一些主要区别：

功能：Lac 操纵子参与乳糖（一种糖）的分解代谢，而 Trp 操纵子参与合成色氨酸（一种氨基酸）的合成代谢过程。诱导剂调节： Lac 操纵子在乳糖作为诱导物存在的情况下被激活。当乳糖存在时，它会与阻遏蛋白结合，阻止它与操纵子结合并允许基因表达。相反，色氨酸作为诱导剂存在时，Trp 操纵子失活。色氨酸与阻遏蛋白结合，使其能够与操纵基因结合并阻断基因表达。基因数量： Lac 操纵子由三个结构基因（lac Z、lac Y、lac A）和一个阻遏基因（lac I）组成。这些基因负责乳糖代谢。另一方面，Trp 操纵子由五个结构基因（trp E、trp D、trp C、trp B、trp A）和一个阻遏基因（trp R）组成。这些基因参与色氨酸的合成。监管机制： Lac 操纵子不使用衰减机制进行调节。相反，它依赖于阻遏蛋白与操纵基因的结合。相反，Trp 操纵子采用衰减机制。该机制涉及在存在高水平色氨酸的情况下过早终止转录。

综上所述，Lac操纵子被乳糖激活，参与乳糖代谢，而Trp操纵子被色氨酸失活，参与色氨酸合成。两个操纵子的基因数量和调控机制不同。方面紫胶操纵子色氨酸操纵子功能乳糖的分解代谢合成代谢色氨酸诱导调节被乳糖激活被色氨酸灭活基因紫胶 Z、紫胶 Y、紫胶 A、紫胶 I色氨酸 E、色氨酸 D、色氨酸 C、色氨酸 B、色氨酸 A、色氨酸 R监管机制抑制蛋白结合衰减机制

常见问题什么是 Lac 操纵子？

Lac 操纵子是一种在大肠杆菌等细菌中发现的遗传调节系统，负责乳糖的运输和代谢。

Lac 操纵子如何工作？

Lac 操纵子由启动子、操纵基因和结构基因组成。当乳糖存在时，它充当诱导剂并与阻遏蛋白结合，使 RNA 聚合酶能够转录结构基因。

Lac 操纵子的结构基因是什么？

Lac操纵子的结构基因是lac Z、lac Y和lac A，它们编码参与乳糖代谢的蛋白质，包括β-半乳糖苷酶、乳糖通透酶和β-半乳糖苷转乙酰酶。

β-半乳糖苷酶在 Lac 操纵子中的作用是什么？

β-半乳糖苷酶是由 lac Z 编码的酶，可催化乳糖水解成葡萄糖和半乳糖，使乳糖可用作能源。

Lac 操纵子中乳糖通透酶的功能是什么？

由 lac Y 编码的乳糖通透酶是一种膜蛋白，可促进乳糖转运到细菌细胞中，从而实现其新陈代谢。

lac I 基因在 Lac 操纵子中的作用是什么？

lac I 基因编码 lac 抑制蛋白。在没有乳糖的情况下，阻遏物与操纵子结合，阻止结构基因的转录。

Lac 操纵子是如何调节的？

Lac 操纵子受阳性和阴性对照的调节。在没有乳糖的情况下，lac 阻遏物会阻断基因表达，而在乳糖存在的情况下，诱导分子会与阻遏物结合，从而允许基因转录。

lac 操纵子在基因调控中的意义是什么？

lac 操纵子是第一个被了解的遗传调控系统。它的研究深入了解了基因是如何被控制的，并为进一步了解原核生物和真核生物中的基因调控铺平了道路。

葡萄糖如何影响 Lac 操纵子的调节？

Lac 操纵子受到分解代谢抑制，这意味着当存在葡萄糖时，分解代谢激活蛋白 (CAP) 不会被激活，从而减少 Lac 操纵子基因的转录。

Lac 操纵子能否在细菌以外的其他生物体中找到？

Lac 操纵子主要存在于细菌中，特别是在肠杆菌科中。然而，在其他生物体中观察到涉及诱导型和抑制型基因的类似调节机制，尽管具有不同的特异性和控制元件。

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