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高中 | 第1节 基因指导蛋白质的合成题目答案及解析如下,仅供参考!
必修二 遗传与进化
第四章 基因的表达
第1节 基因指导蛋白质的合成
地塞米松($\rm DEX$)作为抗炎药用于临床治疗已有多年历史,但却会引起很多副作用。长期服用$\rm DEX$会引发糖尿病,研究人员就此机制进行了研究。
$\rm DEX$是糖皮质激素类药物。肾上腺分泌的糖皮质激素通过 运输作用于靶细胞,调控相关基因表达,参与血糖调节,还具有免疫抑制作用。
肾上腺分泌的糖皮质激素的调节属于体液调节,因此肾上腺分泌的糖皮质激素通过体液运输运输到全身,与靶细胞上的特异性受体结合,作用于靶细胞。
用$\rm DEX$和$\rm RU486$(糖皮质激素受体拮抗剂)处理小鼠,提取肝细胞$\rm RNA$进行检测,结果如下图$\rm 1$。实验结果表明 。

$\\rm DEX$与糖皮质激素受体结合后,促进了$\\rm K$基因的转录
"]]由图可知单独用地塞米松($\rm DEX$)处理的小鼠肝脏细胞$\rm K$基因的$\rm mRNA$水平相对值升高,$\rm DEX$是糖皮质激素类药物,用$\rm DEX$和$\rm RU486$(糖皮质激素受体拮抗剂)处理小鼠,肝脏细胞$\rm K$基因的$\rm mRNA$水平相对值与未加入地塞米松($\rm DEX$)处理的一致,$\rm DEX$无法与靶细胞的皮质激素受体结合,说明$\rm RU486$能阻断$\rm DEX$与糖皮质激素受体结合,因此实验结果表明$\rm DEX$与糖皮质激素受体可以结合,促进$\rm K$基因的转录。
用$\rm DEX$处理小鼠和体外培养的小鼠肝细胞,均检测到肝细胞糖异生(非糖物质转化为葡萄糖的过程)关键基因$\rm P$转录水平提高。为研究$\rm K$蛋白调控$\rm P$基因转录的作用位点,获取了$\rm P$基因$\rm -729\sim +82bp$区域的不同片段以及突变片段,将其连接到荧光素酶基因($\rm Luc$)上游并转入高表达$\rm K$基因的细胞系中,检测荧光强度,结果如下图$\rm 2$。由图$\rm 2$结果推测,$\rm K$蛋白结合在$\rm P$基因的$\rm -174\sim +82bp$区域,依据是 。

前三组均含有$\\rm -174\\sim +82bp$区域,在$\\rm K$蛋白作用下荧光强度基本一致。第$\\rm 4$组$\\rm -174\\sim +82bp$区域发生突变后,荧光强度显著低于前三组
"]]用$\rm DEX$处理小鼠和体外培养的小鼠肝细胞,均检测到肝细胞糖异生(非糖物质转化为葡萄糖的过程)关键基因$\rm P$转录水平提高,说明用$\rm DEX$促进$\rm K$基因表达$\rm K$蛋白,$\rm K$蛋白又可以调控$\rm P$基因的表达。研究$\rm K$蛋白调控$\rm P$基因转录的作用位点,获取了$\rm P$基因$\rm -729\sim +82bp$区域的不同片段以及突变片段,将其连接到荧光素酶基因($\rm Luc$)上游并转入高表达$\rm K$基因的细胞系中,检测荧光强度,荧光强度高说明$\rm P$基因表达高,据图所知,前三组荧光强度较高,而第四组$\rm P$基因的$\rm -174\sim +82bp$区域基因突变,荧光强度也较低,说明$\rm P$基因表达下调,可能是该区域基因突变,$\rm K$蛋白无法与该区域结合,无法促进$\rm P$基因表达,因此荧光轻度较低。
分离($\rm 2$)中小鼠肝脏细胞核物质,用超声波破碎$\rm DNA$(与蛋白质结合区不易被超声波破碎),分别加入抗$\rm K$抗体($\rm A$)和无关抗体($\rm B$),进行免疫沉淀实验。以沉淀下来的$\rm DNA$为模板,根据$\rm P$基因$\rm -729\sim -174$、$\rm -174\sim +82bp$区域序列分别设计引物进行$\rm PCR$,电泳结果支持($\rm 3$)的结论。请在下图$\rm 3$中补充实验结果 。


用$\rm DEX$处理促进$\rm K$基因表达$\rm K$蛋白,$\rm K$蛋白结合$\rm P$基因的$\rm -174\sim +82bp$区域,加入抗$\rm K$抗体($\rm A$)与$\rm K$蛋白结合, $\rm K$蛋白无法与$\rm P$基因的$\rm -174\sim +82bp$区域结合,$\rm -174\sim +82bp$区域的$\rm DNA$未与蛋白质结合,被超声波破碎,沉淀下来作为模板进行了$\rm PCR$,而加入了无关抗体($\rm B$)的,$\rm K$蛋白结合$\rm P$基因的$\rm -174\sim +82bp$区域,未被超声波破碎,也就没有$\rm PCR$产物。
综合上述研究,推测长期服用$\rm DEX$引发糖尿病的分子机制 。
地塞米松与糖皮质激素受体结合后促进$\\rm K$基因的表达,$\\rm K$促进$\\rm P$的表达,增强糖异生过程。长期服用,导致高血糖进而导致糖尿病
"]]用地塞米松($\rm DEX$)处理的小鼠肝脏细胞内$\rm K$基因的$\rm mRNA$水平相对值升高,说明$\rm K$基因表达增强,而根据题意,$\rm K$基因的表达产物$\rm K$蛋白结合$\rm P$基因$\rm -729\sim +82bp$区域对$\rm P$基因的表达进行调控,$\rm P$基因的表达增强糖异生的过程,将非糖物质转化为葡萄糖,因此长期服用地塞米松($\rm DEX$),导致高血糖进而导致糖尿病。
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