Question

【题目】大肠杆菌中，结构基因lacZ、lacY、lacA直接编码乳糖代谢所需酶类，这些基因的上游有3个对这些基因起调控作用的序列，其中操纵基因对这些基因起着“开关”的作用，直接控制它们的表达，调节基因能够对“开关”起着控制作用。图1表示环境中没有乳糖时，结构基因的表达被“关闭”的调节机制；图2表示环境中有乳糖时，结构基因的表达被“打开”的调节机制。请回答下列问题：

（1）当培养基中仅有葡萄糖而没有乳糖时，调节基因的表达产物___________会与操纵基因结合，阻碍___________与启动子（P）结合，在___________（填“转录”或“翻译”）水平上抑制结构基因的表达。该调节机制既保证了大肠杆菌能量的供应，又可以避免___________。

（2）②过程除需mRNA提供信息指导外，还需要的RNA有______。

（3）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。从图2可知，如果乳糖与阻遏蛋白结合，使其___________改变而失去功能，则结构基因表达，合成酶催化乳糖分解。乳糖被分解后又可导致结构基因___________（填“表达”或“不表达”），该调节机制为______调节。

Answer 1

【答案】阻遏蛋白 RNA聚合酶 转录 物质和能量的浪费 tRNA和rRNA 空间结构 不表达 反馈

【解析】

据图可知，环境中无乳糖时，调节基因控制合成的阻遏蛋白与操纵基因结合，使其无法开启转录；环境中存在乳糖时，阻遏蛋白与乳糖结合，RNA聚合酶可以顺利与操纵基因结合，开启转录。

（1）据图可知，当培养基中仅有葡萄糖而没有乳糖时，调节基因的表达产物阻遏蛋白会与操纵基因结合，阻碍RNA聚合酶与启动子（P）结合，抑制其转录；该调节机制既保证了大肠杆菌充分利用乳糖进行能量供应，又可以避免无乳糖时物质和能量的浪费。

（2）②过程为翻译，以mRNA为模板，以tRNA为转运工具，还需核糖体（含rRNA）。

（3）图2可知，如果乳糖与阻遏蛋白结合，使其空间结构改变而失去功能，则结构基因表达，合成酶催化乳糖分解，乳糖被分解后结构基因表达被阻遏，推知该调节机制为反馈调节。