高中 | 第2节 基因表达与性状的关系 题目答案及解析

稿件来源:高途

高中 | 第2节 基因表达与性状的关系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2节 基因表达与性状的关系

视网膜感光细胞中的$\rm R$蛋白由$\rm R$基因编码,在视觉形成过程中有重要作用。为研究$\rm R$蛋白的功能,科研人员利用基因工程获得$\rm R$基因敲除的小鼠,并进行了相关实验。

科研人员利用打靶载体敲除小鼠$\rm R$基因,载体构建及$\rm R$基因敲除过程如图$\rm 1$所示。

①为构建能够敲除$\rm R$基因的打靶载体,需先设计引物,通过$\rm PCR$技术扩增$\rm R$基因。在引物上添加$\rm PstI$限制酶识别序列,据图$\rm 1$应选择的引物是                (选填图$\rm 1$中的$\rm a$$\rm b$$\rm c$$\rm d$)。将得到的$\rm PCR$产物酶切后连入打靶空载体,鉴定正确后进行后续实验。

②为将抗生素抗性基因$\rm neo$(抵抗抗生素$\rm G418$)从原有载体中切下以插入到$\rm R$基因中,据图$\rm 1$及下表中限制酶识别位点序列信息,应选择限制酶                分别对$\rm R$基因和$\rm neo$基因进行酶切,并用                连接,完成打靶载体构建。

    

限制酶$ Kpn$$ Mfe$$Hin\rm d$$Eco\rm R$$Bam\rm H$
识别序列及切割位点          

③将构建好的打靶载体通过                法导入小鼠受体细胞中。据图$\rm 1$,受体细胞基因组中的$\rm R$基因通过                被替换为打靶载体上插入$\rm neo$$\rm R$基因片段。未整合到基因组的外源$\rm DNA$会被降解。

[["

$\\rm a$$\\rm d$$Eco\\rm R$ Ⅰ和$Mfe$ Ⅰ(顺序不可颠倒);$\\rm DNA$连接酶;显微注射;交换(或同源重组)

"]]

$\rm DNA$聚合酶只能从引物的$\rm 3'$端开始连接脱氧核苷酸,因此限制酶$Pst$Ⅰ识别序列应该添加在引物的$\rm 5'$端,同时引物只能与模板链的$\rm 3'$端结合,引物与模板链是反向平行的关系,引物$\rm d$右侧是$\rm 5'$端,该端连有限制酶$Pst$Ⅰ识别序列,左侧是$\rm 3'$端,从$\rm 3'$端向左延伸$\rm DNA$链可进行$\rm R$基因上面一条链的$\rm PCR$扩增,同理,引物$\rm a$左侧是$\rm 5'$端,该端连有限制酶$Pst$Ⅰ识别序列,右侧是$\rm 3'$端,从$\rm 3'$端向右延伸可进行另一条链的扩增,所以应该选择引物$\rm a$$\rm d$

②由图可知,$\rm R$基因内部有$Hin\rm d$ Ⅲ、$Eco\rm R$ Ⅰ和$Bam\rm H$ Ⅰ的识别位点,因此切割$\rm R$基因必须在这三种限制酶之间选择;$\rm neo$基因两侧具有$Mfe$ Ⅰ和$Kpn$ Ⅰ的识别序列,切割$\rm neo$基因只能在这两种限制酶之间选择,根据表中各种限制酶识别序列可知,只有$Mfe$ Ⅰ与$Eco\rm R$ Ⅰ切割得到的黏性末端相同,都为$\rm AATT-3'$,因此可用$Eco\rm R$ Ⅰ切割$\rm R$基因,用$Mfe$ Ⅰ切割$\rm neo$基因,得到相同黏性末端之后再用$\rm DNA$连接酶将其连接,即可将$\rm neo$基因插入到$\rm R$基因中,完成打靶载体构建。

③将目的基因导入受体细胞时,若受体细胞是动物细胞,常采用显微注射法。将打靶载体导入受体细胞后,打靶载体上的插入$\rm neo$$\rm R$基因与受体细胞基因组中的$\rm R$基因发生交换(或同源重组),从而实现基因之间的替换。

打靶载体也可能整合到受体细胞基因组$\rm DNA$的其他部位,引发$\rm TK$基因表达,使细胞在加入物质$\rm G$的培养基上无法存活。在选择培养基中除有动物细胞培养的必需成分外,还需加入                                                                和物质$\rm G$,可筛选出成功敲除$\rm R$基因的受体细胞,其原因是                                                                

[["

$\\rm G418$ 敲除$\\rm R$基因的受体细胞基因组$\\rm DNA$含有$\\rm neo$基因;无$\\rm TK$基因,使其具有$\\rm G418$抗性,且可在含物质$\\rm G$的培养基上可存活。

"]]

打靶载体也可能整合到受体细胞基因组$\rm DNA$的其他部位,引发$\rm TK$基因表达,使细胞在加入物质$\rm G$的培养基上无法存活。在选择培养基中除有动物细胞培养的必需成分外,还需加入$\rm G418$和物质$\rm G$,可筛选出成功敲除$\rm R$基因的受体细胞,其原因是敲除$\rm R$基因的受体细胞基因组$\rm DNA$含有$\rm neo$基因, 无$\rm TK$基因,使其具有$\rm G418$抗性,且可在含物质$\rm G$的培养基上可存活。

$\rm 2$为小鼠视觉形成的部分机理简图,研究发现$\rm R$蛋白通过图中所示方式参与小鼠视觉形成。

  

科研人员基于上述方法获得了$\rm R$基因敲除的纯合小鼠,将野生型小鼠和$\rm R$基因敲除小鼠都平均分成两组,一组在黑暗中饲养$\rm 12\;\rm h$,另一组在光照下饲养$\rm 12\;\rm h$;测定小鼠眼睛中各物质含量,结果如图$\rm 3$所示。

  

据图$\rm 2$机理,预测并在答题纸中画出图$\rm 3$中在光照条件下两种小鼠全反式视黄醛的含量                

[["

"]]

由图$\rm 2$可知,视蛋白与顺式视黄醇结合生成视紫红质,视紫红质在光下分解为视蛋白和全反式视黄醇,进一步激活视觉信号,产生视觉,同时全反式视黄醇可在多种酶和$\rm R$蛋白作用下转化为顺式视黄醇。由图$\rm 3$可知,在光照条件下,$\rm R$基因敲除小鼠的顺式视黄醇含量低于野生型小鼠,且视紫红质含量也少于野生型小鼠,推测是由于$\rm R$基因敲除小鼠体内缺少$\rm R$基因,导致无法表达$\rm R$蛋白,由于全反式视黄醇转变为顺式视黄醇需要$\rm R$蛋白参与,$\rm R$蛋白无法形成,则会导致全反式视黄醇转变为顺式视黄醇受阻,因此$\rm R$基因敲除小鼠的顺式视黄醇含量减少,视紫红质也随之减少,同时也可以推出,$\rm R$基因敲除小鼠的全反式视黄醇积累,从而含量高于野生型小鼠,可表示为下图:

 

高中 | 第2节 基因表达与性状的关系题目答案及解析(完整版)

去刷题
今日推荐