Question

3．枯草芽孢桿菌細(xì)胞中色氨酸含量可調(diào)節(jié)色氨酸合成酶基因的表達．色氨酸能活化TRAP蛋白，從而抑制色氨酸合成酶基因表達；抗-TRAP蛋白能使TRAP蛋白失活，色氨酸合成酶基因得以表達．當(dāng)色氨酸較多時，色氨酸合成酶基因的表達被抑制，同時抗-TRAP蛋白基因前調(diào)節(jié)序列已轉(zhuǎn)錄的mRNA形成終止發(fā)夾（RNA局部堿基互補配對），使抗-TRAP蛋白基因轉(zhuǎn)錄終止（如下圖a）；當(dāng)色氨酸缺乏時，空載tRNA^trp（運載色氨酸的tRNA）增多，與mRNA結(jié)合后使其形成抗終止發(fā)夾，抗-TRAP蛋白基因得以繼續(xù)轉(zhuǎn)錄，合成出抗-TRAP蛋白（如下圖b）．請分析回答：

（1）抗-TRAP蛋白基因的基本組成單位是脫氧核苷酸．與抗-TRAP蛋白基因相比，mRNA上的發(fā)夾結(jié)構(gòu)中特有的堿基對是A-U和U-A．
（2）已知色氨酸的密碼子是UGG，則圖b中空載tRNA^trp上與mRNA結(jié)合的堿基序列是ACC．圖中過程②除了圖示條件外，還需要轉(zhuǎn)運RNA、氨基酸和能量（至少寫出2項）．
（3）枯草芽孢桿菌中色氨酸較多時，抗-TRAP蛋白基因不表達；色氨酸缺乏時，抗-TRAP蛋白基因快速表達．這種調(diào)節(jié)機制的意義是滿足細(xì)胞對色氨酸的需要、避免物質(zhì)和能量的浪費．
（4）科研人員要培育生產(chǎn)色氨酸的優(yōu)良菌種，可通過人工誘變獲得不能形成終止發(fā)夾的突變體．

Answer 1

分析 根據(jù)題意和圖示分析可知：枯草芽孢桿菌細(xì)胞中色氨酸合成酶基因的表達受色氨酸含量的調(diào)節(jié)，其原理是色氨酸能活化TRAP蛋白，從而抑制色氨酸合成酶基因表達．抗-TRAP蛋白能使TRAP蛋白失活，色氨酸合成酶基因得以表達．

解答 解：（1）抗-TRAP蛋白基因的本質(zhì)是DNA，其基本組成單位是脫氧核苷酸．由于T是DNA分子中特有的堿基，U是RNA分子中特有的堿基，所以與抗-TRAP蛋白基因相比，mRNA上的發(fā)夾結(jié)構(gòu)中特有的堿基對是A-U和U-A．
（2）由于tRNA上的反密碼子與mRNA上的密碼子之間遵循堿基互補配對原則，所以色氨酸的密碼子是UGG，則圖b中空載tRNA^trp上與mRNA結(jié)合的堿基序列是ACC．圖中過程②是翻譯過程，所以除了圖示條件外，還需要轉(zhuǎn)運RNA、氨基酸和能量等．
（3）枯草芽孢桿菌中色氨酸較多時，抗-TRAP蛋白基因不表達；色氨酸缺乏時，抗-TRAP蛋白基因快速表達．這種調(diào)節(jié)機制的意義是滿足細(xì)胞對色氨酸的需要，從而避免物質(zhì)和能量的浪費．
（4）科研人員要培育生產(chǎn)色氨酸的優(yōu)良菌種，可通過人工誘變獲得不能形成終止發(fā)夾即TRAP蛋白的突變體，從而使色氨酸合成酶基因得以表達．
故答案為：
（1）脫氧核苷酸   A-U和U-A
（2）ACC  轉(zhuǎn)運RNA、氨基酸和能量
（3）滿足細(xì)胞對色氨酸的需要    避免物質(zhì)和能量的浪費
（4）終止發(fā)夾

點評 本題考查基因的結(jié)構(gòu)和表達的相關(guān)知識，意在考查學(xué)生的識圖能力和判斷能力，運用所學(xué)知識綜合分析問題的能力．