W komórkach bakterii Escherichia coli ekspresja genów kodujących enzymy niezbędne do pobierania i metabolizowania laktozy jest zależna od źródła pożywienia, jakie jest dostępne w środowisku. Ekspresję operonu laktozowego regulują sekwencja wiążąca aktywator ułatwiający polimerazie RNA rozpoczęcie transkrypcji oraz operator wiążący represor, który blokuje dostęp do promotora polimerazie RNA. Kiedy zarówno glukoza, jak i laktoza są obecne w środowisku, E. coli preferencyjnie wykorzystuje glukozę, a represor laktozowy wiąże się z operatorem. Jednak w warunkach ograniczonego dostępu do glukozy, w komórce E. coli dochodzi do gromadzenia się cząsteczki cAMP aktywującej aktywator, a obecna w środowisku laktoza inaktywuje represor – co przedstawiono na poniższym schemacie. Zachodzi wówczas ekspresja genów kodujących enzymy szlaku metabolizmu laktozy, np. β-galaktozydazę.
Na podstawie: Biologia, pod. red. N.A. Campbella, Poznań 2012.
Zadanie 16.1
W komórkach bakterii Escherichia coli ekspresja genów kodujących enzymy niezbędne do pobierania i metabolizowania laktozy jest zależna od źródła pożywienia, jakie jest dostępne w środowisku. Ekspresję operonu laktozowego regulują sekwencja wiążąca aktywator ułatwiający polimerazie RNA rozpoczęcie transkrypcji oraz operator wiążący represor, który blokuje dostęp do promotora polimerazie RNA. Kiedy zarówno glukoza, jak i laktoza są obecne w środowisku, E. coli preferencyjnie wykorzystuje glukozę, a represor laktozowy wiąże się z operatorem. Jednak w warunkach ograniczonego dostępu do glukozy, w komórce E. coli dochodzi do gromadzenia się cząsteczki cAMP aktywującej aktywator, a obecna w środowisku laktoza inaktywuje represor – co przedstawiono na poniższym schemacie. Zachodzi wówczas ekspresja genów kodujących enzymy szlaku metabolizmu laktozy, np. β-galaktozydazę.
Na podstawie: Biologia, pod. red. N.A. Campbella, Poznań 2012.
Na podstawie przedstawionych informacji oceń prawdziwość poniższych stwierdzeń dotyczących regulacji ekspresji operonu laktozowego E. coli. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.
| 1. | Brak glukozy w środowisku życia E. coli jest wystarczającym warunkiem wydajnej ekspresji genów kodujących enzymy szlaku metabolizmu laktozy. | P | F |
| 2. | Regulacja negatywna operonu laktozowego odbywa się z udziałem represora wytwarzanego w formie aktywnej. | P | F |
| 3. | Regulacja pozytywna operonu laktozowego odbywa się dzięki aktywatorowi wytwarzanemu w formie aktywnej. | P | F |
Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź
Rozwiązanie
1. – F, 2. – P, 3. – F
1 p. – za poprawną ocenę wszystkich trzech stwierdzeń dotyczących regulacji ekspresji operonu laktozowego.
0 p. – za każdą inną odpowiedź lub za brak odpowiedzi.
Zadanie 16.2
W komórkach bakterii Escherichia coli ekspresja genów kodujących enzymy niezbędne do pobierania i metabolizowania laktozy jest zależna od źródła pożywienia, jakie jest dostępne w środowisku. Ekspresję operonu laktozowego regulują sekwencja wiążąca aktywator ułatwiający polimerazie RNA rozpoczęcie transkrypcji oraz operator wiążący represor, który blokuje dostęp do promotora polimerazie RNA. Kiedy zarówno glukoza, jak i laktoza są obecne w środowisku, E. coli preferencyjnie wykorzystuje glukozę, a represor laktozowy wiąże się z operatorem. Jednak w warunkach ograniczonego dostępu do glukozy, w komórce E. coli dochodzi do gromadzenia się cząsteczek cAMP aktywujących aktywator, a obecna w środowisku laktoza inaktywuje represor – co przedstawiono na poniższym schemacie. Zachodzi wówczas ekspresja genów kodujących enzymy szlaku metabolizmu laktozy, np. β-galaktozydazę.
Na podstawie: Biologia, pod. red. N.A. Campbella, Poznań 2012.
Uzupełnij poniższy tekst charakteryzujący rolę β-galaktozydazy w metabolizmie laktozy. Wpisz w luki właściwe określenia.
Białko enzymatyczne kodowane przez gen lacZ operonu laktozowego – β-galaktozydaza – katalizuje w cząsteczkach laktozy reakcję hydrolizy wiązania ……………………………, co prowadzi do jej rozkładu na dwie cząsteczki cukrów prostych: glukozę oraz …………………………… .
Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź
Rozwiązanie
Białko enzymatyczne kodowane przez gen lacZ operonu laktozowego – β-galaktozydaza katalizuje w cząsteczkach laktozy reakcję hydrolizy wiązania glikozydowe / O-glikozydowe / β-1,4-glikozydowego, co prowadzi do jej rozkładu na dwie cząsteczki cukrów prostych: glukozę oraz galaktozę.
1 p. – za poprawne uzupełnienie dwóch luk w zdaniu dotyczących roli β-galaktozydazy w metabolizmie laktozy.
0 p. – za każdą inną odpowiedź lub za brak odpowiedzi.
Zadanie 16.3
W komórkach bakterii Escherichia coli ekspresja genów kodujących enzymy niezbędne do pobierania i metabolizowania laktozy jest zależna od źródła pożywienia, jakie jest dostępne w środowisku. Ekspresję operonu laktozowego regulują sekwencja wiążąca aktywator ułatwiający polimerazie RNA rozpoczęcie transkrypcji oraz operator wiążący represor, który blokuje dostęp do promotora polimerazie RNA. Kiedy zarówno glukoza, jak i laktoza są obecne w środowisku, E. coli preferencyjnie wykorzystuje glukozę, a represor laktozowy wiąże się z operatorem. Jednak w warunkach ograniczonego dostępu do glukozy, w komórce E. coli dochodzi do gromadzenia się cząsteczki cAMP aktywującej aktywator, a obecna w środowisku laktoza inaktywuje represor – co przedstawiono na poniższym schemacie. Zachodzi wówczas ekspresja genów kodujących enzymy szlaku metabolizmu laktozy, np. β-galaktozydazę.
Na podstawie: Biologia, pod. red. N.A. Campbella, Poznań 2012.
Zaznacz prawidłowe dokończenie poniższego zdania.
DNA E. coli zawierający m.in. geny operonu laktozowego
Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź
Rozwiązanie
C. / ma postać koliście zamkniętej cząsteczki i znajduje się w cytoplazmie.
1 p. – za zaznaczenie właściwego dokończenia zdania dotyczącego DNA bakterii E. coli (odpowiedź C).
0 p. – za każdą inną odpowiedź lub za brak odpowiedzi.