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高中 | 第4节 基因通常是有遗传效应的DNA片段题目答案及解析如下,仅供参考!
必修二 遗传与进化
第三章 基因的本质
第4节 基因通常是有遗传效应的DNA片段
幽门螺杆菌感染可引起慢性胃炎、消化道溃疡、淋巴增生性胃淋巴瘤等幽门螺杆菌病,科学家在研制幽门螺杆菌疫苗时,发现该菌的$\rm Ipp20$基因能合成其特有的蛋白质。图甲是$\rm Ipp20$基因的编码链(编码链为转录时所用模板链的互补链),图乙是四种限制酶及其识别序列,图丙是两种待用的质粒。请回答下列问题:


一个基因进行转录之前,首先需要$\rm RNA$聚合酶识别启动子,$\rm Ipp20$基因的启动子应该位于图甲的 (填“非编码区$\rm 1$”“编码区”或“非编码区$\rm 2$”)。
在真核细胞的基因结构中,包括编码区和非编码区,其中编码区又分为外显子和内含子,基因的非编码区存在启动子和终止子,启动子和终止子都是一段特殊的$\rm DNA$序列,属于基因的非编码区,分别位于编码区的上游和下游,所以$\rm Ipp20$基因的启动子应该位于图甲的非编码区$\rm 1$。
通过$\rm PCR$技术可以大量获取$\rm Ipp20$基因的编码区序列,请根据图甲设计一对合适的引物 (书写方向为$\rm 5'-3'$,写出$\rm 5'$端$\rm 6$个碱基即可)。据图甲、乙、丙分析,构建基因表达载体时,应选用的限制酶是 ,最适合用作载体的质粒是 。
$\\rm 5'-CTCGAG-3'$、$\\rm 5'-TCTAGA-3'$;$Xba$ Ⅰ、$Xho$ Ⅰ;质粒乙
"]]根据题干信息“图甲是$\rm Ipp20$基因的编码链(编码链为转录时所用模板链的互补链)”可知:通过$\rm PCR$技术可以大量获取$\rm Ipp20$基因的编码区序列时,设计引物序列的主要依据是过敏基因编码区两端的部分核苷酸序列,按照碱基互补配对原则,与已知链对应的引物序列应为$\rm 5'-CTCGAG-3'$和$\rm 5'-TCTAGA-3'$。对应的限制酶为$Xba$ Ⅰ、$Xho$ Ⅰ。质粒乙上$Xba$ Ⅰ、$Xho$ Ⅰ酶切位点位于启动子和终止子之间,$ Xho$ Ⅰ和$Xba$ Ⅰ酶切后的黏性末端不同,可避免质粒的自身环化和随意连接,故质粒乙是适合做载体的质粒。
构建基因表达载体时,如果只有下图所示的质粒丙可用,为了确保$\rm Ipp20$基因编码区序列正确插入载体,需要将$\rm PCR$过程中使用的引物进行改造,请写出新的引物设计方案 。

将引物$\\rm 5'-CTCGAG\\cdots-3'$的$\\rm 5'$端加上$\\rm Pst$ Ⅰ的识别序列
"]]构建基因表达载体时,如果只有质粒丙可用,可以使用$\rm Pst$ Ⅰ和$\rm Xba$ Ⅰ切割质粒,为了确保$\rm Ipp20$基因编码区序列正确插入载体,需要将$\rm PCR$过程中使用的引物进行改造,由题图分析可知:目的基因上没有$\rm Pst$ Ⅰ的识别序列,所以新的引物设计方案是:将引物$\rm 5'-CTCGAG\cdots-3'$的$\rm 5'$端加上$\rm Pst$ Ⅰ的识别序列。
利用质粒丙成功构建了基因表达载体,且对大肠杆菌做了转化处理。为筛选出含有目的基因的大肠杆菌,可将大肠杆菌先接种到含 的$\rm 1$号固体培养基上,再将$\rm 1$号培养基上的菌落“原位接种”到含 的$\rm 2$号培养基上,最终$\rm 2$号培养基上 (填“存活的”或“消失的”)菌落就是含目的基因的大肠杆菌。
利用质粒丙成功构建了基因表达载体,说明质粒四环素抗性基因被破坏,仅保留一个青霉素抗性基因,即含有重组质粒的大肠杆菌能在含有青霉素的培养基上生长,但不能在含有四环素的培养基上生长,为筛选出含有目的基因的大肠杆菌,可将大肠杆菌先接种到含青霉素的$\rm 1$号固体培养基上,再将$\rm 1$号培养基上的菌落“原位接种”到含四环素的$\rm 2$号培养基上,最终$\rm 2$号培养基上消失的菌落就是含目的基因的大肠杆菌。
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