乳糖操作組的作用機制 - 科學Online

... 改變進行表現量的調控，因而有了基因調節的生物現象，大腸桿菌(Escherichia coli)的乳糖操作組(lactose operon，亦稱lac operon)於1961 年由Monod ... Saturday2ndJuly2022 2-Jul-2022 人工智慧 化學 物理 數學 生命科學 生命科學文章 植物圖鑑 地球科學 環境能源 科學繪圖 高瞻專區 第一期高瞻計畫 第二期高瞻計畫 第三期高瞻計畫 綠色奇蹟－中等學校探究課程發展計畫 關於我們 網站主選單 乳糖操作組的作用機制 國立臺灣大學生命科學系博士生陳巧坪 生物體之基因於細胞中經轉錄及轉譯作用表現出蛋白質，並可因環境的改變進行表現量的調控，因而有了基因調節的生物現象，大腸桿菌(Escherichiacoli)的乳糖操作組(lactoseoperon，亦稱lacoperon)於1961年由Monod及Jacob所發現(Jacobetal.,1961)，是最早發表的基因調控機制，至今仍是最為人所熟知的操作組。

此操作組於大腸桿菌中負責乳糖的運輸及代謝，可將雙糖的乳糖分解為半乳糖及葡糖糖供生物體利用；其包括啟動子$$(P_{tag})$$、操縱子(operator，$$O_1$$)和結構基因(structuregene)，結構基因又包含$$LacZ$$、$$LacY$$ 及$$LacA$$ 三個可轉錄轉譯出不同酵素的基因，$$Z$$ 可做出$$\beta$$-半乳糖苷酶($$\beta$$-galactosidase)，是將乳糖分解成半乳糖及葡萄糖之酵素，$$Y$$ 可做出通透酶(galactosidepermease)，作用是將乳糖由細胞外運送至細胞內，而$$A$$ 則是做出乙醯基轉化酶(thiogalactosidetransacetylase)(高宇,2007)（如圖一）。

乳糖操作組於腸道沒有乳糖存在的情形下並不需要分解乳糖，因此處於被關閉的情況，抑制子基因(lacIrepressor，lacI)的mRNA會被轉錄出來，再經由轉譯作用表現出抑制子的蛋白質，此蛋白將與操縱子基因結合，使的RNA聚合酶(RNApolymerase)無法和操作組的啟動子結合，抑制了乳糖操作組結構基因的轉錄作用；而若是腸道處於乳糖存在的情況之下，便是需要活化乳糖操作組進行乳糖分解的時候了，此時乳糖作為誘導物(inducer)可與抑制子結合，使其構型改變無法與操縱子結合，結構基因即可因RNA聚合酶和啟動子的結合而被轉錄出來，其中的$$\beta$$-半乳糖苷酶便將乳糖進行分解，達到產生半乳糖及葡萄糖作為碳源的目的。

乳糖操作組的發現不僅證實了基因可被調控的假說，亦於現今的生物技術中被廣泛運用，達到人工控制大腸桿菌基因表現的目標，利用安慰性誘導劑(gratuitousinducer)作為高效率的誘導物，但卻不是所誘導表現之酵素的真正受質(substrate)，例如IPTG(isopropylthiogalactoside)為人工合成的乳糖操作組誘導物，其結構和乳醣類似，可誘發$$\beta$$-半乳糖苷酶和接在此酵素後方之基因工程想表現的目標基因生成，但是IPTG卻不會被$$\beta$$-半乳糖苷酶所分解，因此誘導過程中濃度不會降低(Hansenetal.,1998)，其為實驗室研究中相當常用的誘導劑，可使生物技術的基因選殖工程更有效的進行，降低時間及人力等成本，搭配乳糖操作組的基因調控機制加速了生物科學領域的發展及運用。

圖一大腸桿菌乳糖操作組(Andersonetal.,2008)。

參考文獻 高宇。

2007。

生物化學(下)。

鼎茂圖書，臺北市。

HansenL.H.,S.Knudsen,S.J.Sorensen.(1998)TheeffectofthelacYgeneontheinductionofIPTGinduciblepromoters,studiedinEscherichiacoliandPseudomonasfluorescens.CurrMicrobiol36:341-347. JacobF.,J.Monod.(1961)Geneticregulatorymechanismsinthesynthesisofproteins.JMolBiol3:318-356. KevinL.AndersonandG.Purdom.(2008)AnalysisofBarryHall’sResearchofthe E.coliebg Operon.ProceedingsoftheSixthInternationalConferenceonCreationism149–163. Tags:RNAPolymerase,β-galactosidase,乳糖操作組,大腸桿菌 前一篇文章下一篇文章 您或許對這些文章有興趣 [活動]全球仿生設計競賽-臺灣校園海選 原位雜合技術（Insituhybridization；ISH） 憂鬱症治療新契機 細胞膜的構造 近視可能與基因有關 肉毒桿菌食物中毒的機制 [講座]［探索基礎科學系列講座16］命孕交響曲的四大樂章 不需溶劑的紅血球冷凍保存方法 Thereare4commentsforthisarticle 沒乳糖時抑制子應該是與operator結合吧 您好 經責任編輯確認，已進行修正， 非常謝謝您的細心提醒！ 管理員Teresa敬上 回覆讀者「小星星」於2015/06/23留言： 「請問操縱組包含調節基因的說法是否有爭議，因為高中教材課文寫操縱組包含啟動子，操作子和構造基因,並沒有寫到調節基因。

」 經責任編輯確認，如依所附圖顯示乳糖操作組不包含「調節基因」，已作修改。

管理員敬上 （由於留言期間遭遇網站伺服器異常，因此原留言資料已毀損，但網站管理員已紀錄讀者留言並交由責編回應，故在此說明） 請問當RNA聚合酶經過操作子時會轉譯出mRNA嗎？是不是先轉譯出來後再經過修飾切除呢？ 發表迴響Cancelcommentreply 你的電子郵件位址並不會被公開。

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