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原核生物大多数基因表达的调控是通过操纵子(operon)机制实现的。操纵子通常由 2个以上的编码序列与启动序列、操纵序列以及调节序列在基因组中成簇串联组成。其中启动序列是RNA聚合酶与之结合并起动转录程序的特异DNA序列;调节序列能控制合成成相应的调节蛋白,来调节转录程序;操纵序列如果被阻遏蛋白(一种调节蛋白) 结合时会阻碍RNA聚合酶与启动序列的结合,从而阻止转录起动。当大肠杆菌生存环境中缺乏乳糖时,体内β—半乳糖酶基因(Z)、通透酶基因(Y)和乙酰转移酶基因(A)的表达会被关闭,从而不能正常参与乳糖代谢过程(如图1所示);当大肠杆菌依赖乳糖生长时,体内上述三种基因的表达则被激活(如图2所示)。请分析回答下列问题:
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1、图中所示a物质表示 ,它与DNA成功结合后会引起DNA结构的变化,这种变化是 。
2、图中所示c过程表示 ,d物质表示 ;O区域的碱基序列对应为乳糖操纵子中的 序列。
3、在图2所示的乳糖操纵子中,决定“…——甘——天——色…”的详细碱基序列为 。
4、当大肠杆菌依赖乳糖生长时,体内β—半乳糖酶基因(Z)、通透酶基因(Y)和乙酰转移酶基因(A)等三种基因被激活的机理是
。
5、操纵子所包括的序列中,能够转录的序列为 。
6、由题干信息可知,原核细胞基因表达的起始调控从根本上来说是受 (因子)控制,而真核细胞基因表达的起始调控从根本上来说是 (因子)控制。
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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:
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(1)细胞中RNA聚合酶的化学本质是 ,它在基因中的结合位点是 。
(2)图1中①过程发生的场所是 ,完成②过程中遗传信息的准确传递,主要依据
,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” (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 。上述调节机制既保证了大肠杆菌能量的供应,又可以 。
(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 结合的能力,保证RNA聚合酶正常发挥功能。
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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 ,它在基因中的结合位点是 。
(2)图1中①过程发生的场所是 ,完成②过程中遗传信息的准确传递,主要依据
,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” (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 。上述调节机制既保证了大肠杆菌能量的供应,又可以 。
(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 结合的能力,保证RNA聚合酶正常发挥功能。
操纵元是原核细胞基因表达调控的一种组织形式,它由启动子、结构基因(编码蛋白基因)、终止子等部分组成。如图表示大肠杆菌细胞中核糖体蛋白(RP)合成及调控过程,图中①②表示相关生理过程,mRNA上的RBS是核糖体结合位点。请回答下列问题:
(1)启动子的基本组成单位是________,终止子的功能是终止基因转录过程。
(2)过程①②进行的场所与真核细胞的不同点是________,RP1中有一段氨基酸序列为“—丝氨酸—组氨酸—谷氨酸—”,转运丝氨酸、组氨酸和谷氨酸的tRNA上的反密码子分别为AGA、GUG、CUU,则基因1中决定该氨基酸序列的模板链碱基序列为________。
(3)图示表明,当细胞中缺乏足够的rRNA分子时,核糖体蛋白RP1能与mRNA分子上的RBS位点结合,从而导致mRNA________,终止核糖体蛋白的合成。这种调节机制既保证细胞内rRNA与核糖体在数量上的平衡,又可以减少________。
(4)大豆中的一种成分——染料木黄酮因能抑制rRNA形成而成为抗癌药物的成分,结合题中信息分析染料木黄酮抗癌的机理可能是:染料木黄酮可以抑制rRNA的形成, ,终止核糖体蛋白的合成,进而减少细胞中核糖体的数量,降低 合成速率,抑制癌细胞的生长、增殖。
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真核细胞的基因由编码区和非编码区两部分组成(如下图一示),其中编码区包括能够编码蛋白质的序列(外显子)和较易不能够编码蛋白质的序列(内含子)。在真核细胞基因表达时,首先由DNA转录出前驱mRNA,然后经过裁接(将内含子的转录部分切除并将外显子的转录部分连接起来)才能形成成熟的mRNA。但在裁接时有可能会发生选择性裁接(在裁接时可能会同时切除某一个或几个外显子的转录部分,即形成不同的裁接形式)和RNA编辑(将前驱mRNA上的核苷酸序列加以修改,包括碱基置换或碱基增减)。选择性裁接和RNA编辑的存在,进一步增加了蛋白质结构和功能的多样性。请分析回答:
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(1)由于DNA分子的双链靠碱基之间的的氢键相结合,因而增强了DNA分子结构的稳定性。下列双链DNA结构在复制时,最不容易解旋的是( )
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A B C
(2)选择性裁接和RNA编辑作用发生在细胞中的____________(部位)。
(3)人的apoB基因在肝细胞中表达出apoB-100蛋白质(数字表示该蛋白质含有的氨基酸数),但是在小肠细胞中, apoBmRNA上靠近中间位置的某一个“-CAA”密码子上的“C”被编辑为“U”,因此只能表达出apoB-50蛋白质。下列有关分析中正确的是( )(多选)
A.apoB基因含有606个脱氧核苷酸;
B.apoB基因在肝细胞中转录的mRNA长度约是小肠细胞中转录的mRNA长度的2倍
C.apoB-100蛋白质和apoB-50蛋白质有50个氨基酸完全一样
D.apoB-100蛋白质和apoB-50蛋白质都是apoB基因的表达产物
E.apoB-50蛋白质的产生是因为apoB基因在转录时发生选择性裁接的结果
(4)科学家将人的生长激素基因导入大肠杆菌以获取人生长激素(如图二)。已知限制酶I的识别序列和切点是—G↓GATCC— ,限制酶II的识别序列和切点是—↓GATC—。
①目的基因可以通过____________方法获取。
②重组质粒构建过程中需要用到的酶包括___________酶和___________酶。
③据图分析,在构建基因表达载体过程中,应选用____________(限制酶I / 限制酶II)切割质粒。
④成功导入该重组质粒的细菌能否生长在含四环素的培养基上?____________;能否生长在含抗氨苄青霉素素的培养基上?____________;根据此原理可完成转基因工程的筛选(工程菌)环节。
(5)如果某基因中的一个碱基发生突变,则突变基因控制合成的蛋白质与正常蛋白(正常基因控制合成)相比____________(一定/不一定)不同,并说明两点理由?
① ________________________;②________________________。
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