当前位置：
纪实传记
> 陶冶性情的韵律——华夏艺术（下）
> 2.基因的开关，操纵子
2.基因的开关，操纵子
学习中心法则以后，同学们在讨论课上展开了激烈而兴奋的讨论。
A：我们很容易进行这样的推理：所有的DNA都一次性地转录为RNA，然后一致性地翻译为蛋白质。这样，我们就可以在细胞的某一时期找到体内可能有的所有的蛋白质、所有的酶。这会是一个怎样壮观的场面！
B：会有这么壮观的场面吗？如果一个反应促进生成M，而另一反应分解M，细胞不就白费功夫，自己打自己的脸了吗？
C：而且，照A的说法，生物体所有的细胞都会是一样的，那么我们的手和脚、眼睛和鼻子不就没有差别了吗？我们怎么完成生命交给我们的遗传任务而像我们的父母呢？
D：在细胞中，基因的地位肯定是不平等的，在一个时期有些基因活动，而有些基因不活动，有些基因地位高一些，控制其他基因的活动。就像我们的社会有分化一样，基因也有分化。
现在，科学家的目光正热切地注视着基因之间的不平等，基因调控问题；随着基因组计划的完成，这个热潮将达到其顶峰。科学家们相信，弄清了基因调控问题，就可解决孟德尔遗传的另一半难题了。
首先做成这一工作的是猜测到mRNA的雅各布和莫诺，他们是法国巴斯德实验室的科学家，莫诺同时还是一位哲学家，他写了一本有名的书《偶然性与必然性》。二战期间，他们都在法国抵抗纳粹统治的地下组织里工作，战后回到实验室研究大肠杆菌的乳糖代谢。
大肠杆菌有一种二次生长现象。在大肠杆菌培养基中同时加入葡萄糖(G)和乳糖(L)，大肠杆菌首先出现一次生长高峰，然后停止生长一段时间，接着又出现一次生长高峰。进一步研究表明，大肠杆菌第一次生长是靠分解G而获得生长能量的，当G用完时，细菌休整一段时间，接着分解L而得到生长能量。
分解反应是一个生化反应，必须有酶参与。我们把分解G的酶写作Eg，把分解L的酶写作El。Eg是大肠杆菌整个生活时期都有的，叫组成酶，就好像是其生活不可缺少的组成部分；El只有在L存在下才产生(并且没有G时)，叫诱导酶，好像是L诱导大肠杆菌产生了El。大肠杆菌这种适应环境的能力着实让人惊讶，要知道如果它不吃L就会饿死。
现在，我们要解释El是怎样产生？
A：酶是一种蛋白质，那么El由相应的DNA编码决定，我们设这段DNA为S。有G时El不产生，说明这时S被一个开关0关闭了，L可以打开这个开关。
B：有G时，S不能活动产生E1，说明G对S有关闭作用，设这个开关是P。老师：一般地，能与DNA结合的是蛋白质。
A：这么说，如果开关0是S前面的一小段DNA，这就是说有一个蛋白质r(由基因R编码)结合到0上，使S关闭；当L存在时，L与r结合，r不能结合到0上，于是S开启。
B：P的情况可能刚好相反，当G存在时，P关闭S；当G不存在时，可能刺激另外一种蛋白质A出现，它结合到P上，解除P的封闭作用从而开启S。
老师：让我用如下图示表示你们的模型。
1961年，雅各布和莫诺提出了如下图所示的基因调控机制，但他们的猜测中没有P，P是1970年人们根据进一步的现象加上去的。这里，S称为结构基因，可以转录mR-NA，然后mRNA翻译为蛋白质(酶El)，从而分解利用L；
0称作操纵基因，位于S前端，不能转录出RNA，但可以与阻遏物r结合，从而关闭S；P称作启动子，当G浓度下图3
降时，刺激一种受体蛋白A产生，A结合于P时，促使S开启；R称为调节基因，它产生阻遏蛋白r，在没有L情况下，r结合到0上封闭S，有L时便与L结合，不能结合到0上，从而开启S。其中P、0、S三种结构连在一起称作操纵子，所以这个模型叫操纵子模型。雅各布和莫诺提这一猜想后进行了大量的实验，验证了这一模型；其他人的实验也证实了这一点。在操纵子模型中，我们看到基因的地位是不平等的，S同时受着P和0的操纵，只有P、0协商一致时，S才开启，
如果它们相互扯皮，S是没希望开始的(如存在G时，即使存在L，S也不开启；不存在G时，如果没有L，S也不开启)。而0又受着基因R的控制。
这一模型首次成功地揭示了生命内在的美妙与和谐。1965年，雅各布、莫诺及其指导者乐沃夫分享了诺贝尔生理医学奖。
A：我们很容易进行这样的推理：所有的DNA都一次性地转录为RNA，然后一致性地翻译为蛋白质。这样，我们就可以在细胞的某一时期找到体内可能有的所有的蛋白质、所有的酶。这会是一个怎样壮观的场面！
B：会有这么壮观的场面吗？如果一个反应促进生成M，而另一反应分解M，细胞不就白费功夫，自己打自己的脸了吗？
C：而且，照A的说法，生物体所有的细胞都会是一样的，那么我们的手和脚、眼睛和鼻子不就没有差别了吗？我们怎么完成生命交给我们的遗传任务而像我们的父母呢？
D：在细胞中，基因的地位肯定是不平等的，在一个时期有些基因活动，而有些基因不活动，有些基因地位高一些，控制其他基因的活动。就像我们的社会有分化一样，基因也有分化。
现在，科学家的目光正热切地注视着基因之间的不平等，基因调控问题；随着基因组计划的完成，这个热潮将达到其顶峰。科学家们相信，弄清了基因调控问题，就可解决孟德尔遗传的另一半难题了。
首先做成这一工作的是猜测到mRNA的雅各布和莫诺，他们是法国巴斯德实验室的科学家，莫诺同时还是一位哲学家，他写了一本有名的书《偶然性与必然性》。二战期间，他们都在法国抵抗纳粹统治的地下组织里工作，战后回到实验室研究大肠杆菌的乳糖代谢。
大肠杆菌有一种二次生长现象。在大肠杆菌培养基中同时加入葡萄糖(G)和乳糖(L)，大肠杆菌首先出现一次生长高峰，然后停止生长一段时间，接着又出现一次生长高峰。进一步研究表明，大肠杆菌第一次生长是靠分解G而获得生长能量的，当G用完时，细菌休整一段时间，接着分解L而得到生长能量。
分解反应是一个生化反应，必须有酶参与。我们把分解G的酶写作Eg，把分解L的酶写作El。Eg是大肠杆菌整个生活时期都有的，叫组成酶，就好像是其生活不可缺少的组成部分；El只有在L存在下才产生(并且没有G时)，叫诱导酶，好像是L诱导大肠杆菌产生了El。大肠杆菌这种适应环境的能力着实让人惊讶，要知道如果它不吃L就会饿死。
现在，我们要解释El是怎样产生？
A：酶是一种蛋白质，那么El由相应的DNA编码决定，我们设这段DNA为S。有G时El不产生，说明这时S被一个开关0关闭了，L可以打开这个开关。
B：有G时，S不能活动产生E1，说明G对S有关闭作用，设这个开关是P。老师：一般地，能与DNA结合的是蛋白质。
A：这么说，如果开关0是S前面的一小段DNA，这就是说有一个蛋白质r(由基因R编码)结合到0上，使S关闭；当L存在时，L与r结合，r不能结合到0上，于是S开启。
B：P的情况可能刚好相反，当G存在时，P关闭S；当G不存在时，可能刺激另外一种蛋白质A出现，它结合到P上，解除P的封闭作用从而开启S。
老师：让我用如下图示表示你们的模型。
1961年，雅各布和莫诺提出了如下图所示的基因调控机制，但他们的猜测中没有P，P是1970年人们根据进一步的现象加上去的。这里，S称为结构基因，可以转录mR-NA，然后mRNA翻译为蛋白质(酶El)，从而分解利用L；
0称作操纵基因，位于S前端，不能转录出RNA，但可以与阻遏物r结合，从而关闭S；P称作启动子，当G浓度下图3
降时，刺激一种受体蛋白A产生，A结合于P时，促使S开启；R称为调节基因，它产生阻遏蛋白r，在没有L情况下，r结合到0上封闭S，有L时便与L结合，不能结合到0上，从而开启S。其中P、0、S三种结构连在一起称作操纵子，所以这个模型叫操纵子模型。雅各布和莫诺提这一猜想后进行了大量的实验，验证了这一模型；其他人的实验也证实了这一点。在操纵子模型中，我们看到基因的地位是不平等的，S同时受着P和0的操纵，只有P、0协商一致时，S才开启，
如果它们相互扯皮，S是没希望开始的(如存在G时，即使存在L，S也不开启；不存在G时，如果没有L，S也不开启)。而0又受着基因R的控制。
这一模型首次成功地揭示了生命内在的美妙与和谐。1965年，雅各布、莫诺及其指导者乐沃夫分享了诺贝尔生理医学奖。
