Question

100 БАЛЛОВ. Почему кишечная палочка не производит ферменты, отвечающие за усвоение лактозы, когда лактоза в среде отсутствует?

Answer 1

Ответ:

Объяснение:

Лактозный оперон (англ. lac operon) — полицистронный оперон бактерий, кодирующий гены метаболизма лактозы.

Регуляция экспрессии генов метаболизма лактозы у кишечной палочки (Escherichia coli) была впервые описана в 1961 году учеными Ф. Жакобом и Ж. Моно[1] (получившими в 1965 году Нобелевскую премию совместно с А. Львовым). Бактериальная клетка синтезирует ферменты, принимающие участие в метаболизме лактозы, лишь в том случае, когда лактоза присутствует в окружающей среде и клетка испытывает недостаток глюкозы.

РНК-полимераза начинает транскрипцию с промоторного района, который перекрывается с операторным районом. В отсутствие или при низкой концентрации лактозы в клетке белок-репрессор, который является продуктом моноцистронного оперона LacI, обратимо соединяется с операторным районом и препятствует транскрипции. Таким образом, в отсутствие лактозы в клетке ферменты для метаболизма лактозы не синтезируются.

Answer 2

Кишечная палочка (Escherichia coli) и многие другие бактерии имеют специфические механизмы регуляции экспрессии генов, включая гены, отвечающие за производство ферментов, необходимых для усвоения определенных субстратов, таких как лактоза. Эта регуляция осуществляется путем использования оперонов.

Оперон - это структурная единица генетической информации, состоящая из гена, кодирующего белок, и регуляторных элементов, таких как промотор и оператор. Оперон может быть включен или выключен в зависимости от условий окружающей среды.

В случае с лактозой, кишечная палочка обычно "выключает" гены, кодирующие фермент лактозидазу, когда лактоза в среде отсутствует или в очень низких концентрациях. Это происходит потому, что активация синтеза лактозидазы, когда нет лактозы, была бы затратной в энергетическом плане и неэффективной. Вместо этого, бактерии предпочитают использовать другие источники углеводов и энергии.

Когда лактоза появляется в окружающей среде, она диффундирует внутрь бактериальной клетки и вступает во взаимодействие с репрессором, который обычно подавляет активность оперона лактозы. Лактоза связывается с репрессором, изменяя его конформацию и предотвращая его связывание с оператором. Это позволяет РНК-полимеразе начать синтез лактозидазы, что позволяет бактериям разлагать лактозу и использовать ее как источник углеводов и энергии.

Таким образом, кишечная палочка регулирует производство ферментов для усвоения лактозы в зависимости от наличия этого субстрата в окружающей среде, чтобы оптимизировать свою энергетическую стратегию.