專技高考-牙醫師(一)牙醫學(一)(包括口腔解剖學、牙體形態學、口腔組織與胚胎學、生物化學等科目及其臨床相關知識)106 年第 79 題單選題
下列何種情況,lactose operon的表現最弱?
A存在IPTG(isopropyl- $\beta$ -D-thiogalactoside)
B較高濃度的cAMP
C高濃度的lactose,且cAMP receptor protein(CRP)被活化
D高濃度的glucose正確答案
D正確答案
Lac operon 在「高葡萄糖」時表現最弱,因為 cAMP 濃度低,CRP 無法活化,啟動子無法被有效轉錄。
為什麼答案是 D
高 glucose 透過 catabolite repression 抑制 adenylate cyclase → cAMP↓ → CRP 無法活化 → 即使有 lactose 也無法有效轉錄,這就是「diauxic growth(雙峰生長)」現象的機制。
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完整詳解
Pro · 無限重點 Lac operon 在「高葡萄糖」時表現最弱,因為 cAMP 濃度低,CRP 無法活化,啟動子無法被有效轉錄。
記口訣:「有糖懶得吃乳糖」。葡萄糖↑ → cAMP↓ → CRP 失活 → lac operon 關門。
逐選項分析
A✕
IPTG 是 lactose 的非代謝類似物,會結合 repressor 使其脫離 operator,強力誘導 lac operon 表現。實驗室常用作 inducer,表現反而最強。
B✕
高 cAMP → 與 CRP 結合 → CRP-cAMP 複合物結合 promoter 上游 → 促進 RNA polymerase 結合 → 加強 lac operon 轉錄(catabolite activation)。
C✕ 陷阱
高 lactose 解除 repressor 抑制(負調控解除),CRP 被活化又提供正向促進,雙重開啟,lac operon 表現最強。這是教科書的標準「全開」情境。
D✓ 正確
高 glucose 透過 catabolite repression 抑制 adenylate cyclase → cAMP↓ → CRP 無法活化 → 即使有 lactose 也無法有效轉錄,這就是「diauxic growth(雙峰生長)」現象的機制。
Lac Operon 雙重調控總表
| Glucose | Lactose | cAMP-CRP | Repressor | 表現量 |
|---|
| 高 | 無 | 失活 | 結合 | 極弱(最弱) |
| 高 | 高 | 失活 | 脫離 | 弱 |
| 低 | 無 | 活化 | 結合 | 弱 |
| 低 | 高 | 活化 | 脫離 | 最強(全開) |
易混淆陷阱:以為「有 lactose 就會表現」,但其實 lac operon 是「雙重控制」。即使 lactose 存在,只要 glucose 也高,cAMP 低、CRP 失活,operon 仍幾乎關閉。考點在於正向調控(CRP)與負向調控(repressor)必須同時打開。
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