115-1 生化學考古題詳解

Question

【115-1 醫學(一) 第88題】大腸桿菌（E. coli）處於富含乳糖且缺乏葡萄糖的環境時，其乳糖操縱組（lac operon）的基因調控模式， 主要有下列那兩種類型？①透過減少抑制蛋白結合而活化轉錄 ②通過增加抑制蛋白結合而抑制轉錄 ③通過增加活化蛋白結合而活化轉錄 ④通過減少活化蛋白結合而抑制轉錄

Accepted Answer

[破題關鍵]
大腸桿菌在有乳糖沒葡萄糖時，會「開啟」乳糖代謝基因。
[選項拆解]
- ①：正確。乳糖存在時，抑制蛋白被解除抑制，無法結合到操縱子，轉錄得以進行。
- ②：錯在「增加抑制蛋白結合而抑制轉錄」。有乳糖時，抑制蛋白會被乳糖解除抑制，無法結合。
- ③：正確。缺乏葡萄糖時，cAMP-CAP複合體會結合並活化轉錄。
- ④：錯在「減少活化蛋白結合而抑制轉錄」。缺乏葡萄糖時，活化蛋白CAP會結合並活化轉錄。
[核心知識]
- 乳糖操縱組 (lac operon) 是一種基因調控系統，讓大腸桿菌在有乳糖且缺乏葡萄糖時，能有效利用乳糖作為能量來源。
- **有乳糖時：** 乳糖會作為誘導物 (inducer) 結合到乳糖抑制蛋白 (lac repressor protein) 上，改變抑制蛋白的構型，使其無法結合到操縱子 (operator) 區域。這樣RNA聚合酶就能順利啟動轉錄，這屬於「減少抑制蛋白結合而活化轉錄」。
- **缺乏葡萄糖時：** 細胞內的環狀腺苷單磷酸 (cAMP) 濃度會升高。cAMP會結合到分解代謝物活化蛋白 (catabolite activator protein, CAP) 上，形成cAMP-CAP複合體。這個複合體會結合到啟動子 (promoter) 附近的DNA序列，增強RNA聚合酶的結合能力，從而「增加活化蛋白結合而活化轉錄」。
- 因此，在富含乳糖且缺乏葡萄糖的環境下，乳糖操縱組會被強烈活化。

Answer

A. ①④

Answer

B. ②③

Answer

C. ②④

Answer

D. ①③