Question

【題目】科學家研究大腸桿菌乳糖代謝的過程，明確了原核生物基因表達調控的機制。大腸桿菌中直接編碼乳糖代謝所需酶類的基因叫結構基因，包括基因lacZ、基因lacY和基因lacA，結構基因的上游有3個對結構基因調控作用的基因，下圖是科學家提出的一種基因表達調控假設，請據圖回答問題：

（1）阻抑物是調節基因通過__________過程合成的。

（2）lacZ、Y、A基因的轉錄是由調節基因R合成的阻抑物所控制。其誘導物可以是乳糖或IPTG（二者作用機理相同）。沒有乳糖時，阻抑物總是與操縱基因O結合，導致鄰近的結構基因不能轉錄；乳糖存在時，結構基因進行轉錄，原因是______________________________。當IPTG做為誘導物時，lacZ、Y、A三個基因的產物表達量__________（相同/不同）。

（3）偽狂犬病病毒是雙鏈DNA病毒，TK基因是與毒力相關的主要基因之一，它與病毒的復制，潛伏感染有關，有研究表明TK基因的缺失可使病毒的毒力顯著降低，同時潛伏感染能力也下降，研究者將lacZ基因插入TK基因中，構建了偽狂犬病病毒突變株。研究者通過檢測被突變株侵染的細胞中__________將底物催化產生半乳糖，篩選出突變株，該突變株的毒力__________。

Answer 1

【答案】 轉錄、翻譯 阻抑物與乳糖結合后，構象（空間結構）發生改變，因而不能與操縱基因結合使得RNA聚合酶可以與啟動子結合，轉錄可以進行 相同 半乳糖苷酶 下降

【解析】試題分析：結合題意和圖示分析可知，在乳糖存在時，細胞內調節基因（R）轉錄、翻譯的產物——阻礙物可與乳糖結合，改變阻礙物的構象（空間結構），使阻礙物無法與操縱基因(O)結合，使得RNA聚合酶可以與啟動子結合，三個結構基因轉錄；乳糖不存在時，阻礙物與操縱基因(O)結合，使得RNA聚合酶無法與啟動子結合，結構基因無法啟動轉錄。

（1）根據圖示可知，阻抑物（阻礙物）是調節基因（R）通過轉錄和翻譯過程合成的。

（2）結合圖示和題意“沒有乳糖時，阻礙物總是與操縱基因O結合，導致鄰近的結構基因不能轉錄；乳糖存在時，結構基因進行轉錄”分析，推測其原因可能是阻礙物與乳糖結合后，阻礙物構象（空間結構）發生改變，而不能與操縱基因(O)結合，使得RNA聚合酶可以與啟動子結合，結構基因轉錄進行。由于IPTG做為誘導物時與乳糖誘導相同，所以lacZ、Y、A三個基因的產物表達量應相同。

（3）半乳糖是底物乳糖在半乳糖苷酶催化下產生的。結合題意：TK基因與毒力相關，將lacZ基因插入TK基因中，構建了偽狂犬病病毒突變株，相當于破壞了TK基因，故突變株病毒的毒力會下降。