Question

【题目】大肠杆菌是兼性厌氧的原核生物，其生命活动的主要能源物质是葡萄糖。大肠杆菌细胞内的β半乳糖苷酶能将乳糖水解为半乳糖和葡萄糖。请分析回答：

（1）大肠杆菌细胞内仅有的细胞器是_______。

（2）依据大肠杆菌细胞结构特点分析：大肠杆菌有氧呼吸的第_________阶段在细胞质基质中完成，第三阶段[H]与02结合生成水同时释放ATP的过程是在__________(填写“线粒体内膜”或“细胞膜”）上完成的。

（3）在培养大肠杆菌时，培养基中若没有乳糖，编码β半乳糖苷酶的lac基因不表达；只有在培养基中有乳糖时，该基因才能表达。科学家用下图所示的假说来解释该现象。

①根据上述假说，在无乳糖时，阻遏蛋白与操纵基因结合，阻碍了_______酶的移动，干扰了lac基因表达中的_________过程，导致β半乳糖苷酶不能合成。

②科学家筛选出3类大肠杆菌突变体，进行了下表所示实验，为证实上述假说提供了重要的证据。

突变体种类	突变体性状	实验操作	实验结果
第1类	在培养基中没有乳糖时也会合成β半乳糖苷酶	保留自身DNA的同时导入野生型大肠杆菌的部分DNA	第1类突变体性状恢复野生型
第2类			第2类突变体性状不变
第3类	无论培养基中有没有乳糖都不能合成β半乳糖苷酶		第3类突变体性状不变

第1类突变体最可能是______________基因突变体；第2类突变体最可能是________基因突变体；第3类突变体是阻遏基因突变体，与突变前相比，突变后阻遏蛋白与操纵基因的结合力_________，阻遏蛋白与乳糖的结合力_________。

③阻遏基因的突变结果说明，基因突变有___________________性。

Answer 1

【答案】 核糖体 —、二 细胞膜 RNA聚合 转录 阻遏 操纵 增强 减弱 多方向（不定向）

【解析】试题分析：分析题图：有乳糖时，乳糖可与活性阻遏物结合使之变成无活性阻遏物，此时会合成分解乳糖的酶；无乳糖时，活性阻遏物与操纵基因结合，导致分解乳糖的酶无法合成。

（1）大肠杆菌是原核生物，细胞中只有核糖体一种细胞器。

（2）大肠杆菌是原核生物，没有线粒体，其有氧呼吸的第一、二个阶段都在细胞质基质中完成，而第三阶段在细胞膜上进行。

（3）①据图分析可知，在无乳糖时，阻遏蛋白与操纵基因结合，阻碍了RNA聚合酶的移动，干扰了lac基因的转录过程，导致β半乳糖苷酶不能合成。

②根据表格分析，第1类突变体在培养基中没有乳糖时也会合成β半乳糖苷酶，且导入野生型大肠杆菌的部分DNA后，突变体性状恢复野生型，因此该突变体最可能是阻遏基因突变体；第2类突变体在培养基中没有乳糖时也会合成β半乳糖苷酶，且导入野生型大肠杆菌的部分DNA后，突变体性状不变，因此该突变体最可能是操纵基因突变体；第3类突变体是阻遏基因突变体，与突变前相比，突变后阻遏蛋白与操纵基因的结合力增强，阻遏蛋白与乳糖的结合力减弱。

③阻遏基因的突变结果说明，基因突变有多方向（不定向）性。