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

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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

甜柿鲜果肉中含有微量元素、维生素和$\rm \beta-$胡萝卜素等多种成分,营养价值高。甜柿的涩味程度与乙醛代谢关键酶基因($\rm PDC$)的表达情况密切相关。已知启动子区域存在着许多调控蛋白的结合位点,$\rm RNA$聚合酶和调控蛋白共同影响基因的表达水平。$\rm AD$基因表达出的$\rm AD$蛋白与启动子足够靠近时,能够激活后续基因转录,据此可利用与$\rm AD$蛋白形成的融合蛋白来筛选待测蛋白(如图丙)。为筛选$\rm PDC$基因的调控蛋白,科研人员用质粒$\rm A$(如图甲)与质粒$\rm G$(如图乙)进行实验,请回答下列问题:

  

启动子是一段驱动基因转录的$\rm DNA$片段,位于转录模板链的                 (填“$\rm 5'$”或“$\rm 3'$”)端。

[["$\\rm 3^\\prime$"]]

启动子是一段驱动基因转录的$\rm DNA$片段,是$\rm RNA$聚合酶识别和结合的位点,位于转录模板链的$\rm 3'$

$\rm PDC$基因的启动子序列未知,为获得大量该基因启动子所在片段,可将已知序列信息的接头片段连接在$\rm PDC$基因的                (填“上”或“下”)游,根据                                                                ,设计引物进行$\rm PCR$扩增,对$\rm PCR$产物进行琼脂糖凝胶电泳时,由于$\rm DNA$分子因含磷酸基团而带负电,凝胶加样孔应靠近电泳槽                (填“正极”或“负极”)接口。

[["

上;接头上段和$\\rm PDC$基因编码序列;负极

"]]

$\rm PDC$基因的启动子序列未知,为获得大量该基因启动子所在片段,可将已知序列信息的接头片段连接在$\rm PDC$基因的上游,且已知序列信息,则可以按照$\rm PDC$基因启动子上游的接头片段与$\rm PDC$基因编码序列设计引物进行$\rm PCR$扩增,对$\rm PCR$产物进行琼脂糖凝胶电泳时,由于$\rm DNA$分子因含磷酸基团而带负电,凝胶加样孔应靠近电泳槽负极接口,在凝胶电泳时$\rm DNA$分子会由负极向正极移动。

利用质粒$\rm A$构建含有$\rm PDC$基因启动子片段的重组质粒并导入不能合成尿嘧啶的酵母菌,用                的培养基筛选成功转化的酵母菌$\rm Y1H$;将从甜柿中提取的$\rm RNA$逆转录形成的各种$\rm cDNA$分别与质粒$\rm G$连接后导入酵母菌,此时应选择质粒$\rm G$中的位点                (填序号$\rm 1\sim 5$)作为其插入位点,最终获得携带不同$\rm cDNA$片段的酵母菌群$\rm Y187$

[["不含尿嘧啶","$\\rm 2$"]]

质粒$\rm A$的图可知带有选择功能的基因片段有尿嘧啶合成基因、金担子素抗性基因两种,但是金担子素抗性基因无法启动,所以选择尿嘧啶合成基因作为选择依据,则在选择培养基配置时不加尿嘧啶。$\rm cDNA$片段需要插入启动子之后,且不能破坏其他蛋白质基因的表达,因此选择$\rm 2$作为$\rm cDNA$的插入位点。

重组酵母菌$\rm YIH$分别与携带不同$\rm cDNA$片段的酵母菌$\rm Y187$进行接合生殖,形成的接合子含有两种酵母菌质粒上的所有基因。将接合子接种在                                                                中,观察菌落生长情况能判断其含有的待测蛋白是否为$\rm PDC$基因的调控蛋白。

[["

含有金担子素的培养基

"]]

依据题干,重组酵母$\rm Y187$$\rm Y1H$接合子应同时含有质粒$\rm A$,质粒$\rm G$,则接合子有质粒$\rm A$为含有$\rm PDC$基因、金担子素抗性基因的质粒;质粒$\rm G$为可正常表达$\rm AD$蛋白、待测蛋白的质粒,若质粒$\rm A$$\rm G$正常执行功能,则$\rm AD$蛋白携带的待测蛋白靠近$\rm PDC$基因启动子,激活$\rm PDC$基因的转录,并激活金担子素抗性基因的表达,使酵母菌表现出金担子素抗性,因此若接合子能在含有金担子素的培养基生存,则推测待测蛋白是$\rm PDC$基因的调控蛋白。

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