高考高三生物2二轮微专题-操纵子课件

乳糖操纵子冲刺高考二轮微专题——原核生物基因转录水平的调控原核基因原核基因的结构及表达模式在基因表达的过程中，不同区段的作用并不相同，有的区段能够转录为相应的RNA，并指导蛋白质的合成，这样的区段叫作编码区。有的区段不能转录为RNA，不能编码蛋白质，这样的区段叫作非编码区，如启动子、操纵序列等，参与调控数个功能相关、串联在一起的基因转录，而真核生物中的基因一般都是单独转录和调控的。补充知识：病毒基因组的类型极为多样化，有单链（ss）与双链（ds）、正链（+）与负链（-）之分，还有线状（L）与环状（O）的区别。将基因的碱基序列与mRNA相同的定为正链，与mRNA互补的定为负链。就病毒核酸的单、双和正、负而言，可将其基因组分为6类：dsDNA、dsRNA、+ssDNA、-ssDNA、+ssRNA和-ssRNA。乳糖操纵子的发现1940年，莫洛（J.L.Monod）发现：大肠杆菌在含葡萄糖和乳糖的培养基上生长时，大肠杆菌先利用葡萄糖，葡萄糖用完后，才利用乳糖；在糖源转变期，细菌的生长会出现停顿，即产生“二次生长曲线”。1960~1961年，法国巴斯德研究所的莫洛和雅各布（F.Jacob）首次提出“操纵子”学说，获得了1965年诺贝尔生理学或医学奖。莫洛雅各布1.大肠杆菌利用的葡萄糖与乳糖的主要作用是

。2.从代谢过程分析，大肠杆菌先利用葡萄糖，再利用乳糖的原因是

。答案见讲义乳糖操纵子的结构结构基因：表达吸收、分解乳糖的3种酶（β-半乳糖苷酶、透过酶、乙酰基转移酶），使乳糖被吸收和分解。调控序列：操纵序列(0)：能与调控蛋白特异性结合的一段DNA序列。启动子(P)：转录起始时RNA聚合酶识别、结合的特定部位。CAP结合位点：激活蛋白(CAP)与该位点结合,可增强RNA聚合酶的活性。调节基因(lacⅠ)：独立编码的阻遏蛋白,与操纵序列结合,使转录不能进行。乳糖操纵子受阻遏蛋白的负性调控在无乳糖时，调节基因合成的阻遏蛋白与操纵序列结合，阻止RNA聚合酶的转录，结构基因关闭。在有乳糖时，乳糖异构物——别乳糖与阻遏蛋白结合后，改变了阻遏蛋白的结构，使其不能与操纵序列结合，RNA聚合酶进行转录，合成吸收与分解乳糖所需要的酶。葡萄糖效应科学研究发现，只有当乳糖单独存在时，乳糖操纵子才能诱导结构基因表达，在葡萄糖和乳糖同时存在时，乳糖操纵子将处于阻遏状态，此现象称为葡萄糖效应，说明葡萄糖对乳糖操纵子的表达具有抑制作用。对大肠杆菌突变株的研究发现，当糖酵解过程受阻，葡萄糖不能转化时，葡萄糖效应消失，该突变菌株能在葡萄糖存在的情况下诱导乳糖操纵子结构基因表达。1.抑制乳糖操纵子表达的物质是葡萄糖吗，为什么?

。2.诱导乳糖操纵子表达的物质可能是

。乳糖操纵子受激活蛋白的正性调控细菌中的环腺苷酸（cAMP）含量与葡萄糖的分解代谢有关。当细菌利用葡萄糖分解供给能量时，cAMP生成少而分解多，cAMP含量下降；当环境中无葡萄糖可供利用时，cAMP含量升高。细菌中有一种能与cAMP特异结合的受体蛋白（CAP），当CAP未与cAMP结合时，CAP不具有活性；CAP与cAMP结合后，空间构象发生变化，并具有活性，能与CAP结合位点结合。乳糖存在、葡萄糖缺乏时，cAMP含量升高，cAMP与CAP结合形成有活性的CAP，可增强RNA聚合酶的转录活性，转录效率在基础水平上提高50倍。乳糖与葡萄糖均存在时，cAMP含量下降，cAMP与CAP结合形成的有活性的CAP减少，对乳糖操纵子转录的激活效应减弱，转录效率维持在基础水平。试题A．该调控过程可以使大肠杆菌更加合理地利用生存环境中的营养物质B．环境中的乳糖通过影响阻遏蛋白的表达调节乳糖代谢相关酶的合成C．若阻遏蛋白因基因突变而失活，大肠杆菌在无乳糖的环境中也能表达β-半乳糖苷酶D．环境中乳糖浓度不同时，β-半乳糖苷酶和半乳糖苷透性酶表达量的比例无显著差异1．如图所示，乳糖操纵子是存在于大肠杆菌DNA上调控乳糖相关代谢过程的片段。当大肠杆菌的生存环境中无葡萄糖有乳糖时，阻遏蛋白会与乳糖结合，导致该蛋白构象发生改变而不能与操纵序列结合，使β-半乳糖苷酶基因和半乳糖苷透性酶基因能正常表达，从而促进大肠杆菌吸收并分解利用乳糖。下列相关说法错误的是（

）试题2．大肠杆菌乳糖操纵子包括lacZ、lacY、lacA三个结构基因（编码参与乳糖代谢的酶，其中酶a能够水解乳糖），以及操纵基因、启动子和调节基因。培养基中无乳糖存在时，调节基因表达的阻遏蛋白和操纵基因结合，导致RNA聚合酶不能与启动子结合，使结构基因无法转录；乳糖存在时，结构基因才能正常表达，调节过程如下图所示。下列说法错误的是（

）A．结构基因转录时，只能以β链为模板，表达出来的酶a会使结构基因的表达受到抑制B．过程①的碱基配对方式与②过程不完全相同，参与②过程的氨基酸都可被多种tRNA转运C．若调节基因的碱基被甲基化修饰，可能导致结构基因持续表达，造成大肠杆菌物质和能量的浪费D．据图可知，乳糖能够调节大肠杆菌中基因的选择性表达，没有发生细胞的分化试题3．大肠杆菌色氨酸操纵子可以控制色氨酸合成途径中酶的合成，高水平的色氨酸与阻遏蛋白结合后形成阻遏蛋白-色氨酸复合物，复合物与操纵基因紧密结合会抑制其转录，当色氨酸水平低时，阻遏蛋白以一种非活性形式存在（无活性）。调节机制如图所示，回答下列问题：(1)大肠杆菌色氨酸操纵子的基本组成单位是____________，mRNA中____________构成其基本骨架。(2)研究发现，大肠杆菌有5个与色氨酸合成