Question

17．大腸桿菌可以直接利用葡萄糖，也可以通過合成β-半乳糖苷酶將乳糖分解為葡萄糖和半乳糖加以利用．圖l是將大腸桿菌培養(yǎng)在含葡萄糖和乳糖的培養(yǎng)基中，測定培養(yǎng)基葡萄糖濃度、細(xì)胞總數(shù)及細(xì)胞內(nèi)β-半乳糖苷酶活性變化的曲線．圖2是大腸桿菌乳糖代謝基因在轉(zhuǎn)錄水平上受到調(diào)控的模型．

（1）100min后，細(xì)胞內(nèi)有（填“有”或“無”）分解葡萄糖的酶，有氧呼吸消耗水的場所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)．
（2）阻遏蛋白與操縱基因結(jié)合時(shí)會(huì)阻礙RNA聚合酶與啟動(dòng)子的結(jié)合，抑制轉(zhuǎn)錄，而某些特定空間結(jié)構(gòu)的物質(zhì)能與阻遏蛋白結(jié)合，使阻遏蛋白的發(fā)生變化，失去與操縱基因緊密結(jié)合的能力，從而改變其對(duì)基因轉(zhuǎn)錄的影響．
（3）培養(yǎng)基中葡萄糖和乳糖同時(shí)存在時(shí)，β-半乳糖苷酶基因不表達(dá)，葡萄糖耗盡時(shí)基因被誘導(dǎo)表達(dá)，這種調(diào)節(jié)從進(jìn)化而言使大腸桿菌很好地適應(yīng)易變的環(huán)境，又可以減少物質(zhì)和能量的浪費(fèi)．
（4）雖然不同的啟動(dòng)子序列有所不同，但比較已經(jīng)研究過的上百種原核生物的啟動(dòng)子的序列發(fā)現(xiàn)有一些共同的規(guī)律，它們一般含較多的A-T堿基對(duì)，這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有助于DNA局部雙鏈解開．
（5）真核生物細(xì)胞核基因轉(zhuǎn)錄過程中，新產(chǎn)生的mRNA可能和DNA模板穩(wěn)定結(jié)合形成DNA-RNA雙鏈，使另外一條DNA鏈單獨(dú)存在，此狀態(tài)稱為R-loop．研究顯示，R-loop會(huì)引起DNA損傷等一些不良效應(yīng)，而原核細(xì)胞卻沒有發(fā)現(xiàn)R-loop的形成．產(chǎn)生這種差異的原因可能是原核生物邊轉(zhuǎn)錄mRNA邊與核糖體結(jié)合進(jìn)行翻譯．
（6）結(jié)構(gòu)基因經(jīng)誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄形成mRNA后，少量mRNA短時(shí)問就可以合成大量的蛋白質(zhì)是因?yàn)橐粭lmRNA結(jié)合多個(gè)核糖體（多聚核糖體）．
（7）用PCR擴(kuò)增β-半乳糖苷酶基因時(shí)，需要的條件主要有擴(kuò)增緩沖液、模板DNA、4種脫氧核苷酸、引物和TaqDNA聚合酶（或熱穩(wěn)定性DNA聚合酶）．
（8）運(yùn)用蛋白質(zhì)工程對(duì)β-半乳糖苷酶進(jìn)行改造，需通過基因修飾或基因合成對(duì)現(xiàn)有的β-半乳糖苷酶進(jìn)行改造．

Answer 1

分析 分析圖1：圖l是將大腸桿菌培養(yǎng)在含葡萄糖和乳糖的培養(yǎng)基中，測定培養(yǎng)基葡萄糖濃度、細(xì)胞總數(shù)及細(xì)胞內(nèi)β-半乳糖苷酶活性變化的曲線．大腸桿菌可以直接利用葡萄糖，也可以通過合成β-半乳糖苷酶將乳糖分解為葡萄糖和半乳糖加以利用．培養(yǎng)基中葡萄糖和乳糖同時(shí)存在時(shí)，β-半乳糖苷酶基因不表達(dá)，葡萄糖耗盡時(shí)基因被誘導(dǎo)表達(dá)，這種調(diào)節(jié)從進(jìn)化而言使大腸桿菌很好地適應(yīng)易變的環(huán)境，又可以減少 物質(zhì)和能量的浪費(fèi)．
分析圖2：圖2是大腸桿菌乳糖代謝基因在轉(zhuǎn)錄水平上受到調(diào)控的模型．

解答 解：（1）100min后，β-半乳糖苷酶的濃度升高，而β-半乳糖苷酶能將乳糖分解為葡萄糖和半乳糖加以利用，因此100min后，細(xì)胞內(nèi)有分解葡萄糖的酶；大腸桿菌是原核生物，沒有線粒體，其有氧呼吸消耗水的場所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)．
（2）由圖2可知，阻遏蛋白與操縱基因結(jié)合時(shí)會(huì)阻礙RNA聚合酶與啟動(dòng)子的結(jié)合，抑制轉(zhuǎn)錄．
（3）培養(yǎng)基中葡萄糖和乳糖同時(shí)存在時(shí)，β-半乳糖苷酶基因不表達(dá)，葡萄糖耗盡時(shí)基因被誘導(dǎo)表達(dá)，這種調(diào)節(jié)從進(jìn)化而言使大腸桿菌很好地適應(yīng)易變的環(huán)境，又可以減少 物質(zhì)和能量的浪費(fèi)．
（4）原核生物的啟動(dòng)子一般含較多的A-T堿基對(duì)，這有助于DNA局部雙鏈解開．
（5）真核生物細(xì)胞核基因轉(zhuǎn)錄過程中，新產(chǎn)生的mRNA可能和DNA模板穩(wěn)定結(jié)合形成DNA-RNA雙鏈，使另外一條DNA鏈單獨(dú)存在，此狀態(tài)稱為R-loop．原核生物沒有核膜，其轉(zhuǎn)錄和翻譯同時(shí)進(jìn)行，即邊轉(zhuǎn)錄形成的mRNA邊與核糖體結(jié)合進(jìn)行翻譯，因此原核細(xì)胞沒有發(fā)現(xiàn)R-loop的形成．
（6）一條mRNA可結(jié)合多個(gè)核糖體（多聚核糖體）同時(shí)進(jìn)行翻譯，因此少量mRNA短時(shí)間就可以合成大量的蛋白質(zhì)．
（7）用PCR擴(kuò)增β-半乳糖苷酶基因時(shí)，需要的條件主要有擴(kuò)增緩沖液、模板DNA、4種脫氧核苷酸、引物和TaqDNA聚合酶（或熱穩(wěn)定性DNA聚合酶）．
（8）蛋白質(zhì)工程指以蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過基因修飾或基因合成，對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行基因改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需要．因此，運(yùn)用蛋白質(zhì)工程對(duì)β-半乳糖苷酶進(jìn)行改造，需通過基因修飾或基因合成對(duì)現(xiàn)有的β-半乳糖苷酶進(jìn)行改造．
故答案為：
（1）有細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)
（2）RNA聚合酶    空間結(jié)構(gòu)
（3）很好地適應(yīng)易變的環(huán)境物質(zhì)和能量的浪費(fèi)
（4）DNA局部雙鏈解開
（5）原核生物邊轉(zhuǎn)錄mRNA邊與核糖體結(jié)合進(jìn)行翻譯
（6）一條mRNA結(jié)合多個(gè)核糖體（多聚核糖體）
（7）引物    TaqDNA聚合酶（或熱穩(wěn)定性DNA聚合酶）
（8）基因修飾或基因合成

點(diǎn)評(píng) 本題結(jié)合圖解，考查細(xì)胞呼吸、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯、基因工程和蛋白質(zhì)工程等知識(shí)，要求考生識(shí)記細(xì)胞呼吸的過程及場所；識(shí)記遺傳信息轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程、場所、條件及產(chǎn)物等基礎(chǔ)知識(shí)；識(shí)記PCR技術(shù)的條件；識(shí)記蛋白質(zhì)工程的概念，能結(jié)合題中和圖中的知識(shí)準(zhǔn)確答題．