科学家研究大肠杆菌乳糖代谢的过程,明确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代谢所需酶类的基因叫结构基因,包括基因lacZ、基因lacY和基因lacA,结构基因的上游有3个对结构基因调控作用的基因,下图是科学家提出的一种基因表达调控假设,请据图回答问题:
(1)阻抑物是调节基因通过__________过程合成的。
(2)lacZ、Y、A基因的转录是由调节基因R合成的阻抑物所控制。其诱导物可以是乳糖或IPTG(二者作用机理相同)。没有乳糖时,阻抑物总是与操纵基因O结合,导致邻近的结构基因不能转录;乳糖存在时,结构基因进行转录,原因是______________________________。当IPTG做为诱导物时,lacZ、Y、A三个基因的产物表达量__________(相同/不同)。
(3)伪狂犬病病毒是双链DNA病毒,TK基因是与毒力相关的主要基因之一,它与病毒的复制,潜伏感染有关,有研究表明TK基因的缺失可使病毒的毒力显著降低,同时潜伏感染能力也下降,研究者将lacZ基因插入TK基因中,构建了伪狂犬病病毒突变株。研究者通过检测被突变株侵染的细胞中__________将底物催化产生半乳糖,筛选出突变株,该突变株的毒力__________。
高三生物综合题困难题
科学家研究大肠杆菌乳糖代谢的过程,明确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代谢所需酶类的基因叫结构基因,包括基因lacZ、基因lacY和基因lacA,结构基因的上游有3个对结构基因调控作用的基因,下图是科学家提出的一种基因表达调控假设,请据图回答问题:
(1)阻抑物是调节基因通过__________过程合成的。
(2)lacZ、Y、A基因的转录是由调节基因R合成的阻抑物所控制。其诱导物可以是乳糖或IPTG(二者作用机理相同)。没有乳糖时,阻抑物总是与操纵基因O结合,导致邻近的结构基因不能转录;乳糖存在时,结构基因进行转录,原因是______________________________。当IPTG做为诱导物时,lacZ、Y、A三个基因的产物表达量__________(相同/不同)。
(3)伪狂犬病病毒是双链DNA病毒,TK基因是与毒力相关的主要基因之一,它与病毒的复制,潜伏感染有关,有研究表明TK基因的缺失可使病毒的毒力显著降低,同时潜伏感染能力也下降,研究者将lacZ基因插入TK基因中,构建了伪狂犬病病毒突变株。研究者通过检测被突变株侵染的细胞中__________将底物催化产生半乳糖,筛选出突变株,该突变株的毒力__________。
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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。
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如图是科学家提出的一种基因表达调控假设,大肠杆菌中直接编码乳糖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,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,以下分析正确的是( )
A.图 1 中阻遏蛋白的 mRNA 在细胞核内加工后转移到细胞质中
B.图 2 中体现了一个 mRNA 上只有一个起始密码子
C.图 2 中 RNA 聚合酶通过碱基互补配对原则与基因的启动部位准确结合
D.比较图 1 图 2 可得,在缺乏乳糖的环境中,乳糖代谢所需酶类的基因不表达
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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。
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大肠杆菌中直接编码乳糖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 聚合酶的基本单位是_______,它在基因中的结合位点称为_______。
(2)图 1 中,过程①发生的场所是__ ,过程②中遗传信息的准确传递,主要依据__ 。
(3)图 2 中一个 mRNA 可翻译出多种蛋白质,其原因是__ 或者翻译后一条肽链被酶切成多条肽链。
(4)研究发现,当培养基中只含乳糖时,大肠杆菌才能合成乳糖代谢所需酶,其原因是__;菌体内乳糖的浓度不会过高,满足大肠杆菌需要即可,因为酶基因操纵组会受到乳糖浓度的反馈抑制,该 反馈抑制的意义在于既保证了大肠杆菌能量的供应,又可以______。
高三生物非选择题困难题查看答案及解析
大肠杆菌中直接编码乳糖代谢所需酶类的基因叫结构基因,包括基因lac Z、基因lac Y、基因lac A,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,下图是科学家提出的一种基因表达调控假设。请回答下列问题:
(1)细胞中RNA聚合酶的基本单位是_________,它在基因中的结合位点称为________。
(2)图1中,过程①发生的场所是_______,过程②中遗传信息的准确传递,主要依据_______。
(3)图2中一个mRNA可翻译出多种蛋白质,其原因是____________________________或者翻译后一条肽链,北美切成多条肽链。
(4)研究发现,当培养基中只含乳糖时,大肠杆菌才能合成乳糖代谢所需酶,其原因是___________;菌体内乳糖的浓度不会过高,满足大肠杆菌需要即可,因为酶基因操纵组会受到乳糖浓度的反馈抑制,该反馈抑制的意义在于既保证了大肠杆菌能量的供应,又可以____________。
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为研究大肠杆菌乳糖代谢过程中lAc基因表达的调控机制,科研人员做了相关实验。
(1)在加入乳糖和去掉乳糖条件下,检测培养的大肠杆菌细胞中lAc mRNA和β-半乳糖苷酶的含量,得到下图所示结果。
①乳糖属于糖类中的_________糖,细胞内的β-半乳糖苷酶可将乳糖分解为半乳糖和葡萄糖。
②据图可知,加入乳糖时,lAc基因启动_________。去掉乳糖后,lAc mRNA含量立即下降,推测其原因是_________,同时β-半乳糖苷酶含量在一定时间内维持稳定,其原因是β-半乳糖苷酶_________。
(2)为了证实乳糖的作用是诱导新的β-半乳糖苷酶合成而不是将细胞内已存在的酶前体转化为有活性的酶,科研人员将大肠杆菌放入含35S标记的氨基酸但无乳糖的培养基中繁殖多代,之后将这些细菌转移到_________培养基中培养,加入乳糖后,分离、检测新合成的β-半乳糖苷酶,若这些酶_________放射性,则证明是诱导合成的。
(3)科研人员发现一种lAc基因突变型大肠杆菌能产生β-半乳糖苷酶,但不能在以乳糖为碳源的培养基中生长。他们在野生型和突变型细菌培养基中添加放射性标记的乳糖,发现野生型在乳糖诱导后会摄取乳糖,而突变型菌几乎不能。据此推测乳糖还能够诱导野生型菌产生某种蛋白X,蛋白X的功能是_________。
(4)由上述实验推测,只有当乳糖存在时,______酶与lAc基因的启动子结合,诱导lAc基因表达,从而诱导_______的合成。这种机制使微生物在有底物存在时才合成相关酶,从而减少了细胞内_______的浪费。
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为研究大肠杆菌乳糖代谢过程中lac基因表达的调控机制,科研人员做了相关实验。
(1)在加入乳糖和去掉乳糖条件下,检测培养的大肠杆菌细胞中lac mRNA和β-半乳糖苷酶的含量,得到图所示结果。
①乳糖属于糖类中的_________糖,细胞内的β-半乳糖苷酶可将乳糖分解为半乳糖和葡萄糖。
②据图可知,加入乳糖时,lac基因启动_________。去掉乳糖后,lac mRNA含量立即下降,推测其原因是_________,同时β-半乳糖苷酶含量在一定时间内维持稳定,其原因是β-半乳糖苷酶_________。
(2)为了证实乳糖的作用是诱导新的β-半乳糖苷酶合成而不是将细胞内已存在的酶前体转化为有活性的酶,科研人员将大肠杆菌放入含35S标记的氨基酸但无乳糖的培养基中繁殖多代,之后将这些细菌转移到_________培养基中培养,加入乳糖后,分离、检测新合成的β-半乳糖苷酶,若这些酶_________放射性,则证明是诱导合成的。
(3)科研人员发现一种lac基因突变型大肠杆菌能产生β-半乳糖苷酶,但不能在以乳糖为碳源的培养基中生长。他们在野生型和突变型细菌培养基中添加放射性标记的乳糖,发现野生型在乳糖诱导后会摄取乳糖,而突变型菌几乎不能。据此推测乳糖还能够诱导野生型菌产生某种蛋白X,蛋白X的功能是_________。
(4)由上述实验推测,只有当乳糖存在时,_________酶与lac基因的启动子结合,诱导lac基因表达,从而诱导_________的合成。这种机制使微生物在有底物存在时才合成相关酶,从而减少了细胞内_________的浪费。
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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。下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________,过程①进行的场所是________。
(2)RP1中有一段氨基酸序列为“一丝氨酸一组氨酸一谷氨酸一”,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,试结合题中信息分析染料木黄酮抗癌的机理:该物质(染料木黄酮)可以抑制rRNA的形成,RPI与mRNA中RBS位点结合,
________。
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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。下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 。
(2)过程①进行的场所是 ,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,试结合题中信息分析染料木黄酮抗癌的机理。
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