Question

3．枯草芽孢杆菌细胞中色氨酸含量可调节色氨酸合成酶基因的表达．色氨酸能活化TRAP蛋白，从而抑制色氨酸合成酶基因表达；抗-TRAP蛋白能使TRAP蛋白失活，色氨酸合成酶基因得以表达．当色氨酸较多时，色氨酸合成酶基因的表达被抑制，同时抗-TRAP蛋白基因前调节序列已转录的mRNA形成终止发夹（RNA局部碱基互补配对），使抗-TRAP蛋白基因转录终止（如下图a）；当色氨酸缺乏时，空载tRNA^trp（运载色氨酸的tRNA）增多，与mRNA结合后使其形成抗终止发夹，抗-TRAP蛋白基因得以继续转录，合成出抗-TRAP蛋白（如下图b）．请分析回答：

（1）抗-TRAP蛋白基因的基本组成单位是脱氧核苷酸．与抗-TRAP蛋白基因相比，mRNA上的发夹结构中特有的碱基对是A-U和U-A．
（2）已知色氨酸的密码子是UGG，则图b中空载tRNA^trp上与mRNA结合的碱基序列是ACC．图中过程②除了图示条件外，还需要转运RNA、氨基酸和能量（至少写出2项）．
（3）枯草芽孢杆菌中色氨酸较多时，抗-TRAP蛋白基因不表达；色氨酸缺乏时，抗-TRAP蛋白基因快速表达．这种调节机制的意义是满足细胞对色氨酸的需要、避免物质和能量的浪费．
（4）科研人员要培育生产色氨酸的优良菌种，可通过人工诱变获得不能形成终止发夹的突变体．

Answer 1

分析 根据题意和图示分析可知：枯草芽孢杆菌细胞中色氨酸合成酶基因的表达受色氨酸含量的调节，其原理是色氨酸能活化TRAP蛋白，从而抑制色氨酸合成酶基因表达．抗-TRAP蛋白能使TRAP蛋白失活，色氨酸合成酶基因得以表达．

解答 解：（1）抗-TRAP蛋白基因的本质是DNA，其基本组成单位是脱氧核苷酸．由于T是DNA分子中特有的碱基，U是RNA分子中特有的碱基，所以与抗-TRAP蛋白基因相比，mRNA上的发夹结构中特有的碱基对是A-U和U-A．
（2）由于tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子之间遵循碱基互补配对原则，所以色氨酸的密码子是UGG，则图b中空载tRNA^trp上与mRNA结合的碱基序列是ACC．图中过程②是翻译过程，所以除了图示条件外，还需要转运RNA、氨基酸和能量等．
（3）枯草芽孢杆菌中色氨酸较多时，抗-TRAP蛋白基因不表达；色氨酸缺乏时，抗-TRAP蛋白基因快速表达．这种调节机制的意义是满足细胞对色氨酸的需要，从而避免物质和能量的浪费．
（4）科研人员要培育生产色氨酸的优良菌种，可通过人工诱变获得不能形成终止发夹即TRAP蛋白的突变体，从而使色氨酸合成酶基因得以表达．
故答案为：
（1）脱氧核苷酸   A-U和U-A
（2）ACC  转运RNA、氨基酸和能量
（3）满足细胞对色氨酸的需要    避免物质和能量的浪费
（4）终止发夹

点评 本题考查基因的结构和表达的相关知识，意在考查学生的识图能力和判断能力，运用所学知识综合分析问题的能力．