Question

17．大肠杆菌可以直接利用葡萄糖，也可以通过合成β-半乳糖苷酶将乳糖分解为葡萄糖和半乳糖加以利用．图l是将大肠杆菌培养在含葡萄糖和乳糖的培养基中，测定培养基葡萄糖浓度、细胞总数及细胞内β-半乳糖苷酶活性变化的曲线．图2是大肠杆菌乳糖代谢基因在转录水平上受到调控的模型．

（1）100min后，细胞内有（填“有”或“无”）分解葡萄糖的酶，有氧呼吸消耗水的场所是细胞质基质．
（2）阻遏蛋白与操纵基因结合时会阻碍RNA聚合酶与启动子的结合，抑制转录，而某些特定空间结构的物质能与阻遏蛋白结合，使阻遏蛋白的发生变化，失去与操纵基因紧密结合的能力，从而改变其对基因转录的影响．
（3）培养基中葡萄糖和乳糖同时存在时，β-半乳糖苷酶基因不表达，葡萄糖耗尽时基因被诱导表达，这种调节从进化而言使大肠杆菌很好地适应易变的环境，又可以减少物质和能量的浪费．
（4）虽然不同的启动子序列有所不同，但比较已经研究过的上百种原核生物的启动子的序列发现有一些共同的规律，它们一般含较多的A-T碱基对，这种结构特点有助于DNA局部双链解开．
（5）真核生物细胞核基因转录过程中，新产生的mRNA可能和DNA模板稳定结合形成DNA-RNA双链，使另外一条DNA链单独存在，此状态称为R-loop．研究显示，R-loop会引起DNA损伤等一些不良效应，而原核细胞却没有发现R-loop的形成．产生这种差异的原因可能是原核生物边转录mRNA边与核糖体结合进行翻译．
（6）结构基因经诱导转录形成mRNA后，少量mRNA短时问就可以合成大量的蛋白质是因为一条mRNA结合多个核糖体（多聚核糖体）．
（7）用PCR扩增β-半乳糖苷酶基因时，需要的条件主要有扩增缓冲液、模板DNA、4种脱氧核苷酸、引物和TaqDNA聚合酶（或热稳定性DNA聚合酶）．
（8）运用蛋白质工程对β-半乳糖苷酶进行改造，需通过基因修饰或基因合成对现有的β-半乳糖苷酶进行改造．

Answer 1

分析 分析图1：图l是将大肠杆菌培养在含葡萄糖和乳糖的培养基中，测定培养基葡萄糖浓度、细胞总数及细胞内β-半乳糖苷酶活性变化的曲线．大肠杆菌可以直接利用葡萄糖，也可以通过合成β-半乳糖苷酶将乳糖分解为葡萄糖和半乳糖加以利用．培养基中葡萄糖和乳糖同时存在时，β-半乳糖苷酶基因不表达，葡萄糖耗尽时基因被诱导表达，这种调节从进化而言使大肠杆菌很好地适应易变的环境，又可以减少 物质和能量的浪费．
分析图2：图2是大肠杆菌乳糖代谢基因在转录水平上受到调控的模型．

解答 解：（1）100min后，β-半乳糖苷酶的浓度升高，而β-半乳糖苷酶能将乳糖分解为葡萄糖和半乳糖加以利用，因此100min后，细胞内有分解葡萄糖的酶；大肠杆菌是原核生物，没有线粒体，其有氧呼吸消耗水的场所是细胞质基质．
（2）由图2可知，阻遏蛋白与操纵基因结合时会阻碍RNA聚合酶与启动子的结合，抑制转录．
（3）培养基中葡萄糖和乳糖同时存在时，β-半乳糖苷酶基因不表达，葡萄糖耗尽时基因被诱导表达，这种调节从进化而言使大肠杆菌很好地适应易变的环境，又可以减少 物质和能量的浪费．
（4）原核生物的启动子一般含较多的A-T碱基对，这有助于DNA局部双链解开．
（5）真核生物细胞核基因转录过程中，新产生的mRNA可能和DNA模板稳定结合形成DNA-RNA双链，使另外一条DNA链单独存在，此状态称为R-loop．原核生物没有核膜，其转录和翻译同时进行，即边转录形成的mRNA边与核糖体结合进行翻译，因此原核细胞没有发现R-loop的形成．
（6）一条mRNA可结合多个核糖体（多聚核糖体）同时进行翻译，因此少量mRNA短时间就可以合成大量的蛋白质．
（7）用PCR扩增β-半乳糖苷酶基因时，需要的条件主要有扩增缓冲液、模板DNA、4种脱氧核苷酸、引物和TaqDNA聚合酶（或热稳定性DNA聚合酶）．
（8）蛋白质工程指以蛋白质的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行基因改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需要．因此，运用蛋白质工程对β-半乳糖苷酶进行改造，需通过基因修饰或基因合成对现有的β-半乳糖苷酶进行改造．
故答案为：
（1）有细胞质基质
（2）RNA聚合酶    空间结构
（3）很好地适应易变的环境物质和能量的浪费
（4）DNA局部双链解开
（5）原核生物边转录mRNA边与核糖体结合进行翻译
（6）一条mRNA结合多个核糖体（多聚核糖体）
（7）引物    TaqDNA聚合酶（或热稳定性DNA聚合酶）
（8）基因修饰或基因合成

点评 本题结合图解，考查细胞呼吸、遗传信息的转录和翻译、基因工程和蛋白质工程等知识，要求考生识记细胞呼吸的过程及场所；识记遗传信息转录和翻译的过程、场所、条件及产物等基础知识；识记PCR技术的条件；识记蛋白质工程的概念，能结合题中和图中的知识准确答题．