1961年,法国科学家莫诺(J·L·Monod,1910-1976)与雅可布(F·Jacob)发表“蛋白质合成中的遗传调节机制”一文,提出操纵子学说,开创了基因调控的研究。四年后的1965年,莫诺与雅可布即荣获诺贝尔生理学与医学奖。 莫诺与雅可布最初发现的是大肠杆菌的乳糖操纵子。这是一个十分巧妙的自动控制系统,这个自动控制系统负责调控大肠杆菌的乳糖代谢。 乳糖可作为培养大肠杆菌的能源。大肠杆菌能产生一种酶(叫做“半乳糖苷酶”),能够催化乳糖分解为半乳糖和葡萄糖,以便作进一步的代谢利用。编码半乳糖苷酶的基因(简称z)是一个结构基因(structural gene)。这个结构基因与操纵基因共同组成操纵子。操纵基因受一种叫作阻遏蛋白的蛋白质的调控。当阻遏蛋白结合到操纵基因之上时,乳糖会起诱导作用,它与阻遏蛋白结合,使之从操纵基因上脱落下来。这时,操纵基因开启,相邻的结构基因也表现活性,细菌就能分解并利用乳糖了,这样,乳糖便成了诱导半乳糖苷酶产生的
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