Question

【題目】大腸桿菌是兼性厭氧的原核生物，其生命活動的主要能源物質是葡萄糖。大腸桿菌細胞內的β半乳糖苷酶能將乳糖水解為半乳糖和葡萄糖。請分析回答：

（1）大腸桿菌細胞內僅有的細胞器是_______。

（2）依據大腸桿菌細胞結構特點分析：大腸桿菌有氧呼吸的第_________階段在細胞質基質中完成，第三階段[H]與02結合生成水同時釋放ATP的過程是在__________(填寫“線粒體內膜”或“細胞膜”）上完成的。

（3）在培養大腸桿菌時，培養基中若沒有乳糖，編碼β半乳糖苷酶的lac基因不表達；只有在培養基中有乳糖時，該基因才能表達。科學家用下圖所示的假說來解釋該現象。

①根據上述假說，在無乳糖時，阻遏蛋白與操縱基因結合，阻礙了_______酶的移動，干擾了lac基因表達中的_________過程，導致β半乳糖苷酶不能合成。

②科學家篩選出3類大腸桿菌突變體，進行了下表所示實驗，為證實上述假說提供了重要的證據。

突變體種類	突變體性狀	實驗操作	實驗結果
第1類	在培養基中沒有乳糖時也會合成β半乳糖苷酶	保留自身DNA的同時導入野生型大腸桿菌的部分DNA	第1類突變體性狀恢復野生型
第2類			第2類突變體性狀不變
第3類	無論培養基中有沒有乳糖都不能合成β半乳糖苷酶		第3類突變體性狀不變

第1類突變體最可能是______________基因突變體；第2類突變體最可能是________基因突變體；第3類突變體是阻遏基因突變體，與突變前相比，突變后阻遏蛋白與操縱基因的結合力_________，阻遏蛋白與乳糖的結合力_________。

③阻遏基因的突變結果說明，基因突變有___________________性。

Answer 1

【答案】 核糖體 —、二 細胞膜 RNA聚合 轉錄 阻遏 操縱 增強 減弱 多方向（不定向）

【解析】試題分析：分析題圖：有乳糖時，乳糖可與活性阻遏物結合使之變成無活性阻遏物，此時會合成分解乳糖的酶；無乳糖時，活性阻遏物與操縱基因結合，導致分解乳糖的酶無法合成。

（1）大腸桿菌是原核生物，細胞中只有核糖體一種細胞器。

（2）大腸桿菌是原核生物，沒有線粒體，其有氧呼吸的第一、二個階段都在細胞質基質中完成，而第三階段在細胞膜上進行。

（3）①據圖分析可知，在無乳糖時，阻遏蛋白與操縱基因結合，阻礙了RNA聚合酶的移動，干擾了lac基因的轉錄過程，導致β半乳糖苷酶不能合成。

②根據表格分析，第1類突變體在培養基中沒有乳糖時也會合成β半乳糖苷酶，且導入野生型大腸桿菌的部分DNA后，突變體性狀恢復野生型，因此該突變體最可能是阻遏基因突變體；第2類突變體在培養基中沒有乳糖時也會合成β半乳糖苷酶，且導入野生型大腸桿菌的部分DNA后，突變體性狀不變，因此該突變體最可能是操縱基因突變體；第3類突變體是阻遏基因突變體，與突變前相比，突變后阻遏蛋白與操縱基因的結合力增強，阻遏蛋白與乳糖的結合力減弱。

③阻遏基因的突變結果說明，基因突變有多方向（不定向）性。