Question

【題目】大腸桿菌中，結構基因lacZ、lacY、lacA直接編碼乳糖代謝所需酶類，這些基因的上游有3個對這些基因起調控作用的序列，其中操縱基因對這些基因起著“開關”的作用，直接控制它們的表達，調節基因能夠對“開關”起著控制作用。圖1表示環境中沒有乳糖時，結構基因的表達被“關閉”的調節機制；圖2表示環境中有乳糖時，結構基因的表達被“打開”的調節機制。請回答下列問題：

（1）當培養基中僅有葡萄糖而沒有乳糖時，調節基因的表達產物___________會與操縱基因結合，阻礙___________與啟動子（P）結合，在___________（填“轉錄”或“翻譯”）水平上抑制結構基因的表達。該調節機制既保證了大腸桿菌能量的供應，又可以避免___________。

（2）②過程除需mRNA提供信息指導外，還需要的RNA有______。

（3）當培養基中沒有葡萄糖僅有乳糖時，大腸桿菌必須合成乳糖代謝酶。從圖2可知，如果乳糖與阻遏蛋白結合，使其___________改變而失去功能，則結構基因表達，合成酶催化乳糖分解。乳糖被分解后又可導致結構基因___________（填“表達”或“不表達”），該調節機制為______調節。

Answer 1

【答案】阻遏蛋白 RNA聚合酶 轉錄 物質和能量的浪費 tRNA和rRNA 空間結構 不表達 反饋

【解析】

據圖可知，環境中無乳糖時，調節基因控制合成的阻遏蛋白與操縱基因結合，使其無法開啟轉錄；環境中存在乳糖時，阻遏蛋白與乳糖結合，RNA聚合酶可以順利與操縱基因結合，開啟轉錄。

（1）據圖可知，當培養基中僅有葡萄糖而沒有乳糖時，調節基因的表達產物阻遏蛋白會與操縱基因結合，阻礙RNA聚合酶與啟動子（P）結合，抑制其轉錄；該調節機制既保證了大腸桿菌充分利用乳糖進行能量供應，又可以避免無乳糖時物質和能量的浪費。

（2）②過程為翻譯，以mRNA為模板，以tRNA為轉運工具，還需核糖體（含rRNA）。

（3）圖2可知，如果乳糖與阻遏蛋白結合，使其空間結構改變而失去功能，則結構基因表達，合成酶催化乳糖分解，乳糖被分解后結構基因表達被阻遏，推知該調節機制為反饋調節。