第 一 題
下列為 5 種不同的大腸桿菌(E. coli)基因組與F′質體上所攜帶的 lacZ 操控組基因型,請分別說明各操控組是否能表現 mRNA?又 lacZ 的蛋白產物(beta-galactosidase)之表現型態是屬於誘導型(Inducible)或是持續型(Constitutive)?(每小格 2 分,共 20 分) 基因型(Genotype) mRNA 生成與否 lacZ 表現型態(Phenotype) (一)F′ lacO+ lacZ+ / lacOc lacZ+ (二)F′lacI- lacZ+ / lacI+ lacZ+ (三)F′lacOc lacZ- / lacO+ lacZ+ (四)F′lacIs lacZ+ / lacI+ lacZ+ (五)F′lacP+ lacZ+ / lacP- lacZ-
小題 (一)
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看到乳糖操縱組(lac operon)的部分雙倍體(merodiploid)題型,先釐清各突變基因屬於順式作用(cis-acting,如 O, P)還是反式作用(trans-acting,如 I)。本題核心為 lacOc 突變,因操縱基因(operator)無法結合抑制蛋白,會導致其同一條 DNA 上的下游基因產生持續性轉錄,表現出順式顯性(cis-dominant)特徵。
小題 (二)
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本題重點在於判斷 lac operon 中調控基因的作用方式與顯隱性。看到 lacI 基因突變,應立刻聯想其產物為抑制蛋白(repressor),具備反式作用(trans-acting)的特性,且野生型(lacI+)對無效突變型(lacI-)為顯性。
小題 (三)
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看到大腸桿菌 lac 操縱組的局部雙倍體(merodiploid)考題,首先需判斷突變基因的作用模式(順式作用或反式作用)。本題核心在於理解 lacO 突變(lacOc)具「順式顯性(cis-dominant)」,僅影響位於同一股 DNA 上的基因表現,再分別檢視質體與染色體上的功能性基因(lacZ+ 或 lacZ-),即可推導出最終的表現型態。
小題 (四)
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看到 lac 操縱組的局部雙套(partial diploid)題目,首先確認各突變基因的性質(順式/反式作用、顯性/隱性)。本題關鍵在於「lacIs」突變,它會產生無法與誘導物(如乳糖或 IPTG)結合的「超抑制子(super-repressor)」。由於抑制子是反式作用蛋白,lacIs 會顯性壓制 lacI+,永久結合在兩股 DNA 的操作子(lacO)上,導致無論有無誘導物,基因都無法表現。
小題 (五)
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看到此題,首先辨別各突變基因屬於順式作用(cis-acting,如啟動子 P、操縱子 O)還是反式作用(trans-acting,如抑制子 I)。本題核心為 lacP- 突變,啟動子 P 為順式作用元件,lacP- 會導致 RNA 聚合酶無法結合,使得該股 DNA 上的下游基因絕對無法轉錄;而 F' 質體上的 lacP+ 正常,故整體細胞的表現型完全取決於 F' 質體上的野生型基因群,如同正常大腸桿菌般受誘導物調控。