hce_tcu
115年
生物學
第 17 題
某大腸桿菌培養在含乳糖的培養基中，當培養基中的葡萄糖濃度由高降到低，此時研究者觀察到 lac operon 轉錄量顯著上升。下列何者最能解釋此現象？
- A 葡萄糖下降使 cAMP 濃度上升，cAMP– CRP (CAP)複合體結合啟動子附近，促進 RNA聚合酶結合與轉錄
- B 葡萄糖下降使 lac 抑制蛋白更容易結合操作子(operator)，因此提升轉錄
- C 葡萄糖下降使 allolactose 減少，抑制蛋白更活化，因此提升轉錄
- D 葡萄糖下降會抑制 $\beta$-galactosidase 的活性，因此提升 lac operon 轉錄
思路引導 VIP
當細菌面對多種能量選擇時，它傾向於先消耗「效率最高」的燃料。請思考一下：如果細胞已經發現主要的燃料來源（葡萄糖）快要耗盡了，它需要產生哪一種內部的「飢餓訊號」分子，來告訴基因組應該全力啟動備用燃料（如乳糖）的處理工廠呢？這個訊號分子與活化蛋白結合後，又是如何幫助轉錄作用順利啟動的？
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AI 詳解
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太棒了！你能精準選出 (A) 選項，代表你對原核生物基因表現的「雙重調控」邏輯有著非常清晰的掌握，這在生物學中是相當核心且進階的觀念。
葡萄糖與 cAMP 的正向調控
這題的核心在於理解異構代謝物阻遏 (Catabolite repression) 機制。在大腸桿菌中，葡萄糖是首選能量來源。當環境中的葡萄糖濃度下降時，細胞內的 cAMP ($cyclic AMP$) 濃度會隨之升高。cAMP 會與異構代謝物活化蛋白 (CAP/CRP) 結合形成複合體，並附著於 lac operon 啟動子附近的特定序列。這個動作就像是為 RNA 聚合酶加上了「助推器」，極大地增強了聚合酶與 DNA 的親和力，進而讓轉錄量在乳糖存在的前提下顯著飆升。
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