为研究大肠杆菌乳糖代谢过程中lac 基因表达的调控机制，科研人员做了相关实验．
（1）在加入乳糖和去掉乳糖条件下，检测培养的大肠杆菌细胞中lac mRNA和β-半乳糖苷酶的含量，得到如图所示结果．
①乳糖属于糖类中的 ______ 糖，细胞内的β-半乳糖苷酶可将乳糖分解为半乳糖和葡萄糖．
②据图可知，加入乳糖时，lac 基因才会启动 ______ ，β-半乳糖苷酶随即增加．去掉乳糖后，lac mRNA 含量立即下降，推测其原因是 ______ ，同时β-半乳糖苷酶含量在一定时间内维持稳定，其原因是β-半乳糖苷酶 ______ ．
（2）为了证实乳糖的作用是诱导新的β-半乳糖苷酶合成而不是将细胞内已存在的酶前体转化为有活性的酶，科研人员将大肠杆菌放入含³⁵S 标记的氨基酸但无乳糖的培养基中繁殖多代，之后将这些细菌转移到 ______ 培养基中培养，加入乳糖后，分离、检测新合成的β-半乳糖苷酶，若这些酶 ______ 放射性，则证明是诱导合成的．
（3）科研人员发现一种lac 基因突变型大肠杆菌能产生β-半乳糖苷酶，但不能在以乳糖为碳源的培养基中生长．他们在野生型和突变型细菌培养基中添加放射性标记的乳糖，发现野生型在乳糖诱导后会摄取乳糖，而突变型菌几乎不能．据此推测乳糖还能够诱导野生型菌产生某种蛋白X，蛋白X 的功能是 ______ ．
（4）由上述实验推测，只有当乳糖存在时， ______ 酶与lac 基因的启动子结合，诱导lac 基因表达，从而诱导 ______ 的合成．这种机制使微生物在有底物存在时才合成相关酶，从而减少了细胞内 ______ 的浪费．

【考点】微生物的分离

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