Câu hỏi:

Đường đôi lactose (đường sữa) là nguồn năng lượng sẵn sàng cho E. coli có trong ruột kết mỗi khi cơ thể (người) uống sữa. Quá trình chuyển hoá đường lactose bắt đầu từ sự thuỷ phân đường đôi thành các đường đơn của nó là glucose và galactose; phản ứng này được xúc tác bởi enzyme β – galactoxiase. Trong môi trường không có lactose, mỗi tế bào E. coli chỉ có một vài phân tử enzyme này. Nhưng nếu lactose được bổ sung vào môi trường nuôi cấy vi khuẩn, thì số lượng enzyme β – galatoxiase trong tế bào sẽ tăng gấp một nghìn lần trong vòng 15 phút.

Tuy nhiên, nếu trong môi trường có cả đường glucose và lactose, E.coli sẽ ưu tiên sử dụng glucose. Các enzyme phân giải glucose theo con đường “đường phân” thường xuyên có sẵn. Chỉ khi có lactose trong môi trường đồng thời với việc nguồn cung cấp glucose cạn kiệt thì E.coli mới có xu hướng sử dụng lactose làm nguồn năng lượng; và chỉ khi đó, nó tổng hợp một lượng đáng kể các enzyme phân giải lactose.

Vậy bằng cách nào tế bào E. Coli có thể cảm nhận được nồng độ glucose và truyền tải thông tin đó đến hệ gen? Cơ chế của quá trình này phụ thuộc sự tương tác của một protein điều hoà dị hình (CAP) vơi một phân tử nhỏ (AMP vòng – cAMP, vốn được tích luỹ với một lượng lớn 

khi lượng glucose trở nên hiếm). Cơ chế của quá trình trên được mô tả trong hình sau:

Khi có lactose và glucose hiếm (cAMP cao): mRNA của operon lac được tổng hợp mạnh	Khi có lactose và glucose (cAMP thấp): chỉ có ít mRNA của operon lac được tổng hợp

a) Cường độ phiên mã các gene cấu trúc trong Operon lac luôn tỉ lệ thuận với hàm lượng lactose có trong môi trường.