题目内容
17.科学家通过对大肠杆菌乳糖代谢的研究,弄清了原核生物基因表达调控的机制.大肠杆菌中直接编码乳糖分都代谢所需酶类的基因叫结构基因,包括基因lacZ、基因lacY,基因lacA,结构基因的上游有3个对结构基因起调控作用的核苷酸序列,其中操纵基因对结构基因起着“开关”的作用,直接控制结构基因的转录,调节基因能够调节操纵基因状态,从而对“开关”起着控制作用,下图1是科学家提出的一种基因表达调控假设.回答下列问题:(1)细胞中RNA聚合酶的化学本质是蛋白质,它在基因中的结合位点是启动子.
(2)图1中①过程发生的场所是大肠杆菌拟核部位,完成②过程中遗传信息的准确传递,主要依据
碱基互补配对原则及氨基酸的密码子,完成①②过程需要的能量直接来自ATP,ATP中的“A”与调节基因和mRNA中的“A”不是(填“是”或“不是”)同一物质.
(3)研究发现,当大肠杆菌培养基中的葡萄糖而没有乳糖存在时,大肠杆菌不能合成乳糖代谢所需酶,试依据图1解释其原因调节基因控制合成的阻遏蛋白与操纵基因结合,使结构基因不能转录.上述调节机制既保证了大肠杆菌能量的供应,又可以避免物质和能量的浪费.
(4)当培养基中没有葡萄糖仅有乳糖时,大肠杆菌必须合成乳糖代谢酶,上图2表示了这一诱导过程,据图可知,当乳糖进入大肠杆菌细胞后,乳糖与阻遏蛋白结合,引起阻遏蛋白分子空间结构改变,阻遏蛋白失去与操纵基因结合的能力,保证RNA聚合酶正常发挥功能.
分析 大肠杆菌乳糖操纵子包括4类基因:
①结构基因,能通过转录、翻译使细胞产生一定的酶系统和结构蛋白,这是与生物性状的发育和表型直接相关的基因.乳糖操纵子包含3个结构基因:lacZ、lacY、lacA.LacZ合成β-半乳糖苷酶,lacY合成透过酶,lacA合成乙酰基转移酶.
②操纵基因O,控制结构基因的转录速度,位于结构基因的附近,本身不能转录成mRNA.
③启动基因P,位于操纵基因的附近,它的作用是发出信号,mRNA合成开始,该基因也不能转录成mRNA.
④调节基因R:可调节操纵基因的活动,调节基因能转录出mRNA,并合成一种蛋白,称阻遏蛋白.
解答 解:(1)细胞中RNA聚合酶的作用是催化转录,其化学本质是蛋白质,它在基因中的结合位点是启动子.
(2)图1中①过程为转录,由于大肠杆菌是原核细胞,没有成形的细胞核,所以发生的场所是大肠杆菌拟核部位.完成②过程中遗传信息的准确传递,主要依据碱基互补配对原则及氨基酸的密码子,完成①②过程需要的能量直接来自ATP,ATP中的“A”是腺苷,由腺嘌呤和核糖构成,所以与调节基因和mRNA中的“A”腺嘌呤不是同一物质.
(3)当大肠杆菌培养基中的葡萄糖而没有乳糖存在时,调节基因控制合成的阻遏蛋白与操纵基因结合,使结构基因不能转录,所以大肠杆菌不能合成乳糖代谢所需酶.该调节机制既保证了大肠杆菌能量的供应,又可以避免物质和能量的浪费.
(4)当培养基中没有葡萄糖仅有乳糖时,大肠杆菌必须合成乳糖代谢酶,上图2表示了这一诱导过程,据图可知,当乳糖进入大肠杆菌细胞后,乳糖与阻遏蛋白结合,引起阻遏蛋白分子空间结构改变,阻遏蛋白失去与操纵基因结合的能力,保证RNA聚合酶正常发挥功能.
故答案为:
(1)蛋白质 启动子
(2)大肠杆菌拟核部位 碱基互补配对原则及氨基酸的密码子 不是
(3)调节基因控制合成的阻遏蛋白与操纵基因结合,使结构基因不能转录 避免物质和能量的浪费
(4)操纵基因
点评 本题考查了大肠杆菌细胞中乳糖代谢基因表达的调控原理,意在考查学生的理解和应用能力,试题较难.
| A. | 间期、前期 | B. | 中期、后期 | C. | 前期、末期 | D. | 后期、前期 |
| A. | 细胞膜上含有蛋白质成分 | B. | 细胞内含有相应的酶 | ||
| C. | 细胞膜的基本支架是磷脂双分子层 | D. | 细胞膜上含有相应的载体 |
| 亲本植株 | 子代表现型及数量 | ||||
| 基因型 | 表现型 | 毛抗 | 毛感 | 光抗 | 光感 |
| PpRr×PpRr | 毛抗×毛抗 | 64 | 23 | 20 | 7 |
| PpRR×pprr | 毛抗×光感 | 34 | 0 | 36 | 0 |
| Pprr×ppRr | 毛感×光抗 | 15 | 18 | 16 | 17 |
| ppRr×ppRr | 光抗×光抗 | 0 | 0 | 43 | 14 |
| A. | ②过程可为④过程提供原料 | |
| B. | 同一植物的同一个细胞不可能同时进行②③过程 | |
| C. | 过程②③进行的场所不同,但都能合成ATP | |
| D. | ②过程产生的ATP可用于④过程中C3的还原 |
| A. | 用锡箔罩住胚芽鞘的尖端 | |
| B. | 切去胚芽鞘的尖端 | |
| C. | 用锡箔罩住胚芽鞘的尖端下面的一段 | |
| D. | 胚芽鞘不经处理 |
| A. | 生物体的生命活动是在细胞内或在细胞的参与下完成的 | |
| B. | 地球上最早出现的生命形式,是具有细胞形态的单细胞生物 | |
| C. | 除病毒以外的其他生物是由细胞构成的 | |
| D. | 动植物细胞以及微生物细胞的结构、功能相同 |