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【題目】色氨酸是大腸桿菌合成蛋白質所必需的一種氨基酸。研究人員發(fā)現,在培養(yǎng)基中無論是否添加色氨酸,都不影響大腸桿菌的生長。

1)研究發(fā)現,大腸桿菌有5個與色氨酸合成有關的基因。在需要合成色氨酸時,這些基因通過__________(過程)合成相關酶。大腸桿菌對色氨酸需求的響應十分高效,原因之一是由于沒有核膜的界限,__________

2)進一步發(fā)現,在培養(yǎng)基中增加色氨酸后,大腸桿菌相關酶的合成量大大下降。經過測序,研究者發(fā)現了大腸桿菌色氨酸合成相關基因的結構(圖1)。

①由圖1可知,在培養(yǎng)基中有__________的條件下,trpR指導合成的抑制蛋白能夠結合在操縱序列,從而阻止__________與啟動子的結合,從而抑制色氨酸相關酶的合成。

②隨著研究的深入,研究者發(fā)現,色氨酸合成相關基因轉錄后形成的mRNA5’端有一段“無關序列”編碼出的多肽不是色氨酸合成酶,但將這段多肽對應基因序列敲除后,發(fā)現色氨酸合成酶的合成出現了變化(圖2)。由此可知,圖1中的抑制蛋白的抑制作用是__________(填“完全的”或“不完全的”),推測“無關序列”的作用是__________。

“無關序列”包含具有一定反向重復特征4個區(qū)域,且其中富含色氨酸的密碼子。當核糖體在mRNA上滑動慢時,2、3區(qū)配對;相反,3、4區(qū)配對形成一個阻止mRNA繼續(xù)合成的莖—環(huán)結構(圖3)。

進一步研究發(fā)現,在培養(yǎng)基中有色氨酸時,色氨酸合成相關基因能夠轉錄出一個很短的mRNA分子,該段分子只有14區(qū)的長度。結合上述研究,“無關序列”完成調控的機制是__________。

3)“無關序列”在控制大腸桿菌代謝的過程中起到了一種“RNA開關”功的能,令其能夠響應外界代謝物的含量變化,避免了__________。請?zhí)岢鲇嘘P這種“RNA開關”調控機制的一種研究或應用前景:__________。

【答案】轉錄和翻譯(表達) 轉錄和翻譯同時發(fā)生 色氨酸 RNA聚合酶 不完全的 響應色氨酸的濃度變化,進一步抑制色氨酸合成酶相關基因的轉錄 在色氨酸濃度高時,核糖體在“無關序列”mRNA上翻譯出帶有色氨酸的多肽塊,3、4區(qū)配對,阻止色氨酸相關基因的完整轉錄 物質和能量的浪費 利用這種“RNA開關”類似的調控序列導入到癌細胞中,令其在營養(yǎng)充分時也不能正常表達基因,從而抑制生長

【解析】

基因表達包括轉錄和翻譯兩個過程,其中轉錄是以DNA的一條鏈為模板合成RNA的過程,真核細胞該過程主要在細胞核中進行,需要RNA聚合酶參與;翻譯是以mRNA為模板合成蛋白質的過程,該過程發(fā)生在核糖體上,需要以氨基酸為原料,還需要酶、能量和tRNA。原核細胞中轉錄和翻譯同時發(fā)生在同一空間內。

1)如果酶的本質是蛋白質,可通過控制該酶的基因通過轉錄和翻譯最終合成。大腸桿菌原核生物,無核膜包裹的細胞核,轉錄和翻譯可同時發(fā)生,故大腸桿菌對色氨酸需求的響應十分高效。

2)①存在色氨基酸的情況下,激活了抑制蛋白,抑制蛋白能夠結合在操縱序列,抑制RNA聚合酶與啟動子的識別,抑制色氨酸合成相關酶基因的轉錄。

②敲除無關序列前色氨酸合成相關酶的合成量大于敲除無關序列后的檢測量,說明抑制蛋白沒有完全抑制色氨酸合成相關酶基因的表達。敲除無關序列前,色氨酸合成相關酶的合成量對色氨酸濃度的感受更為敏感,因此說明無關序列響應色氨酸的濃度變化,進一步抑制色氨酸合成酶相關基因的轉錄。

無關序列的作用取決于核糖體在這一段mRNA上的翻譯速度,無關序列中有很多色氨酸的密碼子,當色氨酸含量達到一定量,無關序列”mRNA能夠獲得更充足的色氨酸-tRNA”,核糖體滑動更快,導致3、4區(qū)配對,阻止色氨酸相關基因的完整轉錄,從而抑制了核糖體對無關序列后真正色氨酸合成酶相關mRNA的翻譯。

3無關序列在控制大腸桿菌代謝的過程中起到了一種“RNA開關的功能,令其能夠響應外界代謝物的含量變化,避免了物質和能量的浪費。利用這種“RNA開關類似的調控序列導入到癌細胞中,令其在營養(yǎng)充分時也不能正常表達基因,從而抑制癌細胞的生長,達到治療癌癥的作用。

練習冊系列答案
相關習題

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【題目】下圖是在最適的溫度和pH條件下,人體內某種酶的酶促反應速率隨底物濃度變化的示意圖。下列有關敘述錯誤的是

A.底物濃度為a時,再增加底物濃度,反應速率加快

B.底物濃度為b時,再增加酶的濃度,反應速率加快

C.底物濃度為a時,適當提高溫度,反應速率會加快

D.底物濃度為b時,適當提髙PH值,反應速率會減慢

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【題目】如圖是表示某植物葉肉細胞光合作用和呼吸作用的示意圖。

據圖回答下列問題:

1)圖中①、④代表的物質依次是_________、________;

2AD能發(fā)生合成ATP合成的過程,除了A還有___________

3)為了測量某植物的光合作用速率,在不同溫度條件下,給植物適宜的光照,植物的初始質量為A,先光照12h后,其質量為A+X,再在黑暗處理12h后,其質量為A+Y. 不同溫度條件下測定的XY值如表所示。

溫度

15

20

25

30

35

X值(g

1.0

2.4

3.2

4.8

4.0

Y值(g

0.4

1.6

2.1

3.2

2.0

該植物的光合作用凈光合速率可表示為________g/h),呼吸速率可表示為_______g/h)。該植物置于_______℃的光照環(huán)境下比較有利于有機物的積累。

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科目:高中生物 來源: 題型:

【題目】如圖為微生物的實驗室培養(yǎng)和純化醋酸菌的部分操作步驟,請回答下列問題:

(1)①是制備培養(yǎng)基時___________ 的操作,該操作需待培養(yǎng)基冷卻至_______左右時。

(2)該實驗中純化醋酸菌的接種方法是_____;在完成步驟④的操作中,為什么在每次劃線之前都 要灼燒接種環(huán)?_________

(3)純化的醋酸菌菌種將頻繁用于果醋生產,則可以采用臨時保藏的方法保存菌種,但這種方法保存的時 間不長,原因是_____。對于需要長期保存的菌種可采用_____的方法。

(4)制作果醋時,醋酸菌在__________和糖原充足時,將糖分解成醋酸;在糖原不足時,也可以利用____________生成醋酸。

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【題目】圖1為某植物所在密閉大棚內一晝夜二氧化碳濃度的變化,圖2表示該植物在溫度為A時光照強度分別為a、b、c、d時單位時間內氣體的變化情況,圖3為25℃時,a、b兩種植物CO2吸收量隨光照強度的變化曲線。回答下列問題:

(1)圖1中,乙丙段植物葉肉細胞中合成ATP的場所有__________________。甲、乙、丙、丁中光合速率等于呼吸速率的是____________,對應圖2中的______(用a、b、c、d表示)點。光照強度為d時,植物光合作用需要從外界吸收_________個單位CO2。

(2)圖3中,對于b植物,假如白天和黑夜各12小時,平均光照強度在_____klx上植物才能生長。對于a植物,光合作用和呼吸作用最適溫度為25℃和30℃。若使溫度提高到30℃(其他條件不變),圖中P點、M點移動方向為:P_____(左移/右移),M點_____(上移/下移)。

(3)要測得植物在溫度為A、光照強度為d時的真正光合速率,至少需要設計兩組實驗:一組將植物置于_____條件下,測得呼吸作用速率,可在裝置中放置NaOH溶液,導致裝置壓強變化的原因是______________________。另一組將同種生長狀況相同的植物置于溫度為A、光照強度為d的密閉環(huán)境中,可在裝置中放置NaHCO3溶液或CO2緩沖溶液,所測得數值為___________

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【題目】癌癥是危害人類健康的嚴重疾病。免疫系統(tǒng)在監(jiān)控和清除癌變細胞中起著十分重要的作用。我國科學家陳列平研究組對癌細胞與免疫系統(tǒng)在癌癥發(fā)生中的相互作用進行了研究。

1)癌細胞的產生往往是由于_______________突變導致的,免疫系統(tǒng)通過識別癌細胞表面的_______________進而將之清除。

2)癌癥難以治療的原因之一是其具有一種逃避免疫系統(tǒng)監(jiān)控和清除的機制。該研究組進行了如下實驗發(fā)現在癌細胞表面特異性表達的膜蛋白B7-H1可能起著上述作用:

①向624mel細胞中轉入含B7-H1_______________,利用熒光標記抗體檢測B7-H1624mel細胞中的表達量,結果如圖1,說明B7-H1已在這些624mel細胞中高表達,依據是_________________。

②將上述624mel細胞與T細胞共培養(yǎng),檢測T細胞的凋亡率,結果如圖2。結果表明癌細胞逃避免疫系統(tǒng)監(jiān)控和清除的機制是_____________。因此,臨床上可通過注射抗B7-H1單克隆抗體來在一定程度上治療癌癥。

3)①在實際臨床使用中,部分患者注射抗B7-H1抗體后并未得到良好療效。該研究組猜測,癌細胞表面可能還存在其他與B7-H1起類似作用的分子,為了找到這些能與T細胞表面受體特異性結合的分子,開發(fā)了如圖3所示的實驗進行篩選。圖中aAPC上的膜蛋白是轉入的癌細胞候選基因表達產物。此系統(tǒng)實現篩選的原理是___________,對照組的設置應為___________。研究組最終通過此種方法篩選到Siglec15。

②該研究組進一步進行研究發(fā)現Siglec15B7-H1往往不會在同一種癌細胞中表達。篩選出Siglec15的意義是_______________。

4)綜上,提出兩條用于癌癥治療的思路__________________。

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【題目】圖為某生物基因表達過程圖,請據圖分析,下列敘述正確的是(

A.該圖可表示轉錄和翻譯過程,其中①可表示模板鏈

B.據圖分析,圖中RNA聚合酶的移動方向是從右向左

C.在②處,有可能發(fā)生A-TC-G的堿基互補配對

D.每一條mRNA鏈可用于合成多條多肽鏈

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【題目】下圖為激素分泌調節(jié)示意圖,以下說法中,錯誤的是( )

A. 激素①只作用于垂體

B. 激素③只作用于下丘腦和垂體

C. 寒冷情況下,激素①分泌量增加,導致激素②與激素③分泌量增加

D. 攝入碘不足時,激素③分泌量減少,導致激素①與激素②分泌量增加

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【題目】咪唑喹啉衍生物(BEZ)和長春花堿(VLB)用于治療卵巢癌、肝癌等癌癥,為研究二者對腎癌的治療效果,研究人員進行了系列實驗。

1)體外培養(yǎng)癌細胞:培養(yǎng)液中補充動物血清利于更好地模擬________的成分。將腎腫瘤組織用___處理后,制成細胞懸浮液。將裝有細胞懸浮液的培養(yǎng)瓶置于CO2恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。

2)探究BEZVLB單獨及聯(lián)合使用對腎癌細胞凋亡的影響,結果如圖1所示。該實驗的自變量是___________,實驗結果表明___________。

3Caspase—3是細胞內促凋亡蛋白,Mcl—1Caspase—3基因表達的調控因子。為研究BEZVLB治療腎癌的機制,研究人員對各組細胞進行實驗處理24小時后,檢測Mcl—1mRNA和蛋白質含量,結果如圖2。圖2中左圖與右圖GAPDH內參的化學成分___________(填“相同”或“不同”)。據圖2推測BEZVLB通過___________影響Mcl—1蛋白含量。

4)綜合圖1、圖2結果,在下列箭頭上標明“+”或“-”(分別表示“促進”和“抑制”),圖示藥物發(fā)揮作用的機理___________

BEZVLBMcl—1蛋白Caspase—3細胞凋亡腎腫瘤體積

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