24. 原核生物中,大多数基因表达的调控是通过操纵子机制实现的。如大肠杆菌中,结构基因E、D、C、B、A直接编码色氨酸合成所需酶类,这些基因的上游有若干对这些基因起调控作用的序列,其中操纵基因对这些基因起着“开关”的作用,直接控制它们的表达,调节基因能够对“开关”起着控制作用。图1表示环境中没有色氨酸时,阻遏蛋白无活性,操纵子开启;图2表示有色氨酸时,阻遏蛋白与之结合到操纵基因上,操纵子关闭。请回答下列问题:
(1)在大肠杆菌中①②过程能同时发生,其原因是
________________。
(2)启动子是一段特殊结构的DNA片段,它是
________部位,当培养基中存在色氨酸时,色氨酸与阻遏蛋白结合,使其
________发生改变,从而功能被激活,被激活的阻遏蛋白与
________结合,使得RNA聚合酶的移动停止,结构基因
________(填“表达”或“不表达”)。
(3)研究发现,当敲除调节基因后,无论有无色氨酸,色氨酸合成酶的合成速率都达不到100%,敲除前后相关酶的合成量与色氨酸的浓度关系如下图3所示。
①随着研究的深入,发现色氨酸合成酶相关基因转录后形成的mRNA的
________端有一段“前导序列”。“前导序列”包含具有一定反向重复特征的4个区域,其中富含色氨酸密码子,所以在翻译的初期需要消耗较多的色氨酸。当细胞中色氨酸含量较低时,核糖体mRNA上移动速度较慢并停止于1区,此时2、3区配对,操纵基因继续转录;当色氨酸充足时,核糖体覆盖于1-2区,则3、4区配对形成一个阻止mRNA继续合成的茎-环结构(图4),阻止操纵基因的转录。推测“前导序列”的作用是
________。
②由上述研究分析可知,图2中阻遏蛋白的抑制作用是
________(填“完全的”或“不完全的”),细胞通过阻遏蛋白和“前导序列”精密、高效地进行基因表达调控,其意义是
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③“前导序列”在代谢过程中起到了一种“RNA开关”功能,这种调控机制在癌症治疗领域也有广阔的应用前景,其原理是
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