简述操纵子学说，并以乳糖操纵子为例说明原核基因转录的正、负两种调节方式

1961年，法国科学家莫诺（J·L·Monod，1910-1976）与雅可布（F·Jacob）发表“蛋白质合成中的遗传调节机制”一文，提出操纵子学说，开创了基因调控的研究。
（1）乳糖操纵子的负调控
当无乳糖时，乳糖操纵子中调节基因I编码的阻遏蛋白与操纵序列结合，阻碍RNA聚合酶与P结合，结构基因无表达。因此，这种调节称为负调控。负调控的关键是调节基因I的产物阻遏蛋白与操纵序列的结合。当阻遏蛋白与一些小分子化合物结合后会影响其与操纵基因的亲和力。这些小分子化合物称为效应物(effectors)。乳糖操纵子的效应物就是诱导物。当诱导物与阻遏蛋白结合时，能降低阻遏蛋白与操纵基因的亲和力，从而促进操纵子中结构基因的表达。当有乳糖存在时，乳糖经透酶催化、转运进入细胞，再经原先存在于细胞中的少量β-半乳糖苷酶催化，转变为半乳糖。生成的半乳糖作为诱导物，可以形成阻遏蛋白-诱导物复合物。诱导物的结合改变了阻遏蛋白的构象，降低了它与操纵基因的亲和力。当阻遏蛋白不与操纵基因结合时，有利于RNA聚合酶与启动子形成起始复合物以及RNA聚合酶沿着DNA模板移动，最终促成结构基因的转录。
（2）乳糖操纵子的正调控
正调控蛋白结合于特异DNA序列后促进基因的转录。该蛋白可与RNA聚合酶作用，促进转录的启动。如果没有调节蛋白时结构基因的活性是关闭的，而加入调节蛋白后结构基因的活性被开启。cAMP结合于CAP，促进CAP与DNA结合，促进RNA聚合酶与启动子结合，转录被激活。
lac操纵子的正调控与CAP直接相关。当培养基中葡萄糖耗尽时，E.coli经过一段停滞期后，在培养基中存在乳糖的情况下诱导产生代谢乳糖的酶，而降解乳糖总是与cAMP浓度呈正相关。当没有cAMP时，CAP处于非活性状态。当CAP与cAMP结合后，CAP构象改变，成为活性形式的cAMP-CAP，然后提高对DNA位点的亲和性，激活RNA聚合酶，促进结构基因表达。cAMP-CAP是所有对葡萄糖代谢敏感的操纵子的一个正调控因子，在lac、gal（半乳糖操纵子）、ara（阿拉伯糖操纵子）等操纵子中均起着正调控作用，促进这些分解代谢有关酶系的合成。cAMP浓度的高低与细胞内葡萄糖浓度的高低有关，当有葡萄糖时，cAMP的浓度是低的，CAP的活性也低；相反，当没有葡萄糖时，cAMP的浓度是高的，而CAP的活性也高。

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