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
四环素被广泛应用于治疗人及动物的细菌感染，但残留在动物组织、奶制品中的四环素通过食物链进入人体，会对人类健康造成威胁。为保障食品安全和人类健康，科研人员向大肠杆菌体内导入了一些特殊的$\rm DNA$序列作为生物传感器，从而建立一种简易、灵敏以及准确的四环素检测方法。
研究者利用图$\rm 1$所示的原理设计四环素检测传感器。当环境中没有四环素时，$\rm GFP$（绿色荧光蛋白）基因 。当环境中有四环素时，四环素能够解除 ，最终使菌体 。因此可以通过检测荧光强弱来判定环境中的四环素浓度。
不表达；$\\rm R$蛋白对启动子$\\rm B$的抑制作用；发出绿色荧光
"]]启动子$\rm B$可与$\rm RNA$聚合酶结合，促进$\rm GFP($绿色荧光蛋白$\rm )$基因的转录。$\rm R$蛋白抑制启动子$\rm B$与$\rm RNA$聚合酶的结合，抑制$\rm GFP($绿色荧光蛋白$\rm )$基因的转录。四环素可以抑制$\rm R$蛋白的作用，因此当环境中没有四环素时，$\rm GFP($绿色荧光蛋白$\rm )$基因不表达；当环境中有四环素时，四环素能够解除$\rm R$蛋白对启动子$\rm B$的抑制作用，最终使菌体发出绿色荧光。因此可以通过检测荧光强弱来判定环境中的四环素浓度。
研究者利用基因工程技术构建含四环素检测传感器的大肠杆菌工程菌。
①利用图$\rm 2$所示的质粒$\rm 1$和质粒$\rm 2$，构建同时含片段$\rm 1$和片段$\rm 2$的表达载体，可分别用限制酶 和 处理质粒$\rm 1$和质粒$\rm 2$，再用$\rm DNA$连接酶连接。（四种限制酶的识别序列及切割位点如表所示）
| 限制酶 | $\rm E$ | $\rm X$ | $\rm S$ | $\rm P$ |
| 识别序列及切割位点 | $\rm 5^\prime\cdots G↓AATTC\cdots3^\prime$ $\rm 3^\prime\cdots CTTAA↑G\cdots 5^\prime$ | $\rm 5^\prime\cdots T↓CTAGA\cdots3^\prime$ $\rm 3^\prime\cdots AGATC↑T\cdots5^\prime$ | $\rm 5^\prime\cdots A↓CTAGT\cdots3^\prime$ $\rm 3^\prime\cdots TGATC↑A\cdots 5^\prime$ | $\rm 5^\prime\cdots CTGCA↓G\cdots3^\prime$ $\rm 3^\prime\cdots G↑ACGTC\cdots5^\prime$ |
②研究者通过上述方法将所有的启动子和相应基因的$\rm DNA$片段与载体连接，构建表达载体，导入用 处理的大肠杆菌细胞内。经过筛选，获得工程菌。
$\\rm E$、$\\rm X$；$\\rm E$、$\\rm S$（或$\\rm X$、$\\rm PS$、$\\rm P$）；$\\rm Ca^{2+}$
"]]①构建同时含片段$\rm 1$和片段$\rm 2$的表达载体，可用限制酶$\rm E$、$\rm X$处理质粒$\rm 1$，使质粒$\rm 1$被切开，再用$\rm E$、$\rm S$处理质粒$\rm 2$将片段$\rm 2$切下来，由于限制酶$\rm X$和$\rm S$切割后的黏性末端相同，可用$\rm DNA$连接酶连接，将片段$\rm 2$和质粒$\rm 1$连接起来，形成重组质粒。$\rm ($或用$\rm S$、$\rm P$切割质粒$\rm 1$，再用$\rm X$、$\rm P$处理质粒$\rm 2$将片段$\rm 2$切下来，由于限制酶$\rm X$和$\rm S$切割后的黏性末端相同，也可用$\rm DNA$连接酶连接，将片段$\rm 2$和质粒$\rm 1$连接起来，形成重组质粒$\rm )$。
②用$\rm CaCl_{2}$处理的大肠杆菌处于一种易于能吸收周围环境中$\rm DNA$分子的状态，然后再将重组的基因表达载体导入其中，最后经过筛选，获得工程菌。
研究者发现在四环素浓度较低时，随四环素浓度增加，工程菌的荧光强度变化不明显。欲获得检测灵敏度更高的传感器（如下图），从以下选项中选择启动子所对应的基因（填选项字母），构建表达载体。
启动子：①启动子$\rm A-$
②启动子$\rm B-$
③经$\rm T7RNA$聚合酶特异性诱导开启的启动子$\rm -$
基因：$\rm A:R$基因
$\rm B:GFP$基因
$\rm C:T7$基因（表达$\rm T7RNA$聚合酶，其活性比大肠杆菌$\rm RNA$聚合酶更高）
$\rm D:sfGFP$基因（表达荧光强度和稳定性都高于$\rm GFP$的绿色荧光蛋白）
欲获得检测灵敏度更高的传感器，可以选择相关启动子和基因进行调控，可以增强启动子$\rm A$（$\rm R$基因）与$\rm RNA$聚合酶的结合，使$\rm R$基因表达出更多$\rm R$蛋白，添加启动子$\rm B$（$\rm T7$基因），可表达$\rm T7RNA$聚合酶，其活性比大肠杆菌$\rm RNA$聚合酶更高，可增强相关基因的表达，$\rm R$蛋白增多对荧光蛋白基因的抑制作用增强，四环素可以解除$\rm R$蛋白的抑制作用，四环素浓度越高，解除效果越好，荧光蛋白基因表达量越多，荧光越强，同时可将普通荧光蛋白基因换为$\rm sfGFP$基因（诱导开启的启动子），表达荧光强度和稳定性较高绿色荧光蛋白，进而增强检测的灵敏度。
故①启动子$\rm A$为$\rm R$基因，②启动子$\rm B$为$\rm GFP$基因，③经$\rm T7RNA$聚合酶特异性诱导开启的启动子为$\rm sfGFP$基因。
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