Question

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______。

Answer

氨基酸 启动子 大肠杆菌拟核部位 碱基互补配对原则及氨基酸的密码子 一个RNA上有多个起始密码 当乳糖进入大肠杆菌细胞后，阻遏蛋白与乳糖结合，失去了与操纵基因结合的能力，保证RNA聚合酶正常发挥功能 避免物质和能量的浪费

【解析】

试题本题以图文结合的形式，综合考查学生对转录和翻译过程的理解和掌握情况，以及从课外材料中获取相关的生物学信息，并能运用这些信息，结合所学知识解决相关的生物学问题的能力。解答此题的关键是，依据题图中呈现的信息，准确识别过程①②所示过程的名称，以及RNA聚合酶正常功能的发挥与阻遏蛋白、乳糖、操纵基因的关系，据此与所学“转录和翻译”等知识有效地联系起来，进行图文转换、实现对知识的整合和迁移。

(1) RNA聚合酶的化学本质是蛋白质，蛋白质的基本单位是 氨基酸。启动子是RNA聚合酶结合和识别的位点。

(2) 图1中，过程①表示转录，发生的场所是大肠杆菌拟核部位。过程②表示翻译，在翻译中，携带氨基酸的tRNA进入核糖体，依赖一端的反密码子、通过碱基互补配对，将mRNA上决定氨基酸的密码子翻译出来，形成具有一定氨基酸序列的蛋白质，即过程②中遗传信息的准确传递，主要依据碱基互补配对原则及氨基酸的密码子。

(3) 翻译是从起始密码子开始的。若图2中一个mRNA上有多个起始密码子，则可翻译出多种蛋白质。

(4)对比分析图1和图2可知：当乳糖进入大肠杆菌细胞后，阻遏蛋白与乳糖结合，失去了与操纵基因结合的能力，保证RNA聚合酶正常发挥功能，大肠杆菌才能合成乳糖代谢所需酶。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，又可以避免物质和能量的浪费。