大肠杆菌中直接编码乳糖代谢酶的基因叫结构基因．它的上游有3个对其起调控作用的核苷酸序列，其中操纵基因对结构基因起着“开关”作用，而操纵基因又受调节基因控制（如图）．启动

Question

大肠杆菌中直接编码乳糖代谢酶的基因叫结构基因．它的上游有3个对其起调控作用的核苷酸序列，其中操纵基因对结构基因起着“开关”作用，而操纵基因又受调节基因控制（如图）．启动子是与RNA聚合酶的结合位点．据此回答下列问题：
（1）图中①过程发生的场所是______，该过
程需要______催化，过程②称为遗传信息的______．
（2）研究发现，当大肠杆菌培养基中只有葡萄糖而没乳糖时，大肠杆菌则不合成乳糖代谢酶，这是因为调节基因控制合成的阻遏蛋白与操纵基因结合，使结构基因不能转录合成乳糖代谢酶．这种调节机制既保证了大肠杆菌能量的供应，又可以避免______．
（3）当培养基中仅有乳糖时，乳糖即成为大肠杆菌营养物质中的______．当乳糖进入大肠杆菌后会与图中______结合，导致了______改变，从而失去与______结合的能力，保证RNA聚合酶正常发挥功能，最终合成乳糖代谢酶．

Answer 1

（1）图中①过程为转录，由于大肠杆菌是原核细胞，没有成形的细胞核，所以发生的场所是大肠杆菌拟核部位．需要催化剂RNA聚合酶，同时消耗能量；过程②是以mRNA为模板合成蛋白质，称为翻译．
（2）由于转录和翻译需要原料、消耗能量，所以当大肠杆菌培养基中只有葡萄糖而没乳糖时，大肠杆菌则不合成乳糖代谢酶，可以避免物质和能量的浪费．
（3）在培养基中，由于糖类由C、H、O三种元素组成，所以培养基中仅有乳糖时，它可成为大肠杆菌营养物质中的碳源．根据题意和图示分析可知：当乳糖进入大肠杆菌后会与图中阻遏蛋白结合，导致了阻遏蛋白分子空间结构改变，从而失去与操纵基因结合的能力．
答案：（1）大肠杆菌拟核部位（核区）     RNA聚合酶      翻译
（2）物质和能量的浪费
（3）碳源   阻遏蛋白    阻遏蛋白分子空间结构