Question

【題目】R7是家蠶體內(nèi)的一種小分子非編碼RNA，可與某些mRNA尾端的一段非編碼序列(3′UTR)結(jié)合，進(jìn)而影響基因的表達(dá)。為研究R7是否影響家蠶基因B(調(diào)控家蠶眼睛發(fā)育)的表達(dá)，科研人員將基因B中對應(yīng)3′UTR的DNA片段與熒光素酶基因(R7不影響熒光素酶基因的表達(dá))重組后導(dǎo)入家蠶胚胎細(xì)胞觀察其表達(dá)結(jié)果。請回答下列問題：

（1）利用________技術(shù)擴(kuò)增基因B中對應(yīng)3′UTR的DNA片段，應(yīng)先依據(jù)___________合成引物。若對一個含基因B的DNA擴(kuò)增n代，則共需消耗________對引物。

（2）圖甲中對應(yīng)3′UTR的DNA片段應(yīng)插入到位點(diǎn)__________，原因是______。重組載體中的熒光素酶基因在基因工程中作為________。

（3）科研人員分別從實(shí)驗(yàn)組和對照組細(xì)胞中提取蛋白質(zhì)，經(jīng)處理檢測后獲得相對熒光值(在適宜條件下，熒光素酶可催化熒光素發(fā)生氧化反應(yīng)并發(fā)出熒光)，其結(jié)果如圖乙所示。

①實(shí)驗(yàn)組為將重組載體導(dǎo)入含R7的家蠶胚胎細(xì)胞中，對照組1的處理為將含有熒光素酶基因的表達(dá)載體(不含對應(yīng)3′UTR的DNA片段)導(dǎo)入含R7的家蠶胚胎細(xì)胞中，則對照組2的處理應(yīng)為_______________________________________________________。

②依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可推知，R7影響基因B的表達(dá)，即通過遵循________________原則，R7與基因B所轉(zhuǎn)錄的mRNA的3′UTR結(jié)合，進(jìn)而________(填“促進(jìn)”或“抑制”)基因B的表達(dá)。

Answer 1

【答案】PCR 該基因的一段核苷酸序列 2n－1 2 目的基因應(yīng)插入到啟動子與終止子之間，且不能破壞熒光素酶基因 標(biāo)記基因 將重組載體導(dǎo)入不含(或去除)R7的家蠶胚胎細(xì)胞中 堿基互補(bǔ)配對 抑制

【解析】

1、基因工程技術(shù)的基本步驟：

（1）目的基因的獲取：方法有從基因文庫中獲取、利用PCR技術(shù)擴(kuò)增和人工合成。

（2）基因表達(dá)載體的構(gòu)建：是基因工程的核心步驟，基因表達(dá)載體包括目的基因、啟動子、終止子和標(biāo)記基因等。

（3）將目的基因?qū)�入受體細(xì)胞：根據(jù)受體細(xì)胞不同，導(dǎo)入的方法也不一樣。①將目的基因?qū)�入植物�?xì)胞的方法有農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法和花粉管通道法；②將目的基因?qū)�入動物�?xì)胞最有效的方法是顯微注射法；③將目的基因?qū)�入微生物�?xì)胞的方法是感受態(tài)細(xì)胞法。

（4）目的基因的檢測與鑒定：分子水平上的檢測：①檢測轉(zhuǎn)基因生物染色體的DNA是否插入目的基因--DNA分子雜交技術(shù)；②檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA--分子雜交技術(shù)；③檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)--抗原-抗體雜交技術(shù)。個體水平上的鑒定：抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等。

2、題圖圖甲是基因表達(dá)載體的模式圖，包括：啟動子、目的基因、熒光素酶基因（標(biāo)記基因）、終止子。圖乙可以看出實(shí)驗(yàn)組的相對熒光值較低，而對照組1和對照組2的相對熒光值較高。

（1）利用PCR技術(shù)擴(kuò)增基因B中對應(yīng)3′UTR的DNA片段，利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因的前提，是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根據(jù)這一序列合成引物。因此該空白的答案為：應(yīng)先依據(jù)該基因的一段核苷酸序列合成引物。若對一個含基因B的DNA擴(kuò)增n代，共得到2n個DNA，凈增DNA為2n-1,因此共需消耗的引物為2n－1個。

（2）依題意可知，R7是家蠶體內(nèi)的一種小分子非編碼RNA，可與某些mRNA尾端的一段非編碼序列(3′UTR)結(jié)合，進(jìn)而影響基因的表達(dá)。也即3′UTR位于某些mRNA的尾端，由于mRNA是以DNA分子的一條鏈為模板轉(zhuǎn)錄而來的，因此圖甲中對應(yīng)3′UTR的DNA片段應(yīng)插入到位點(diǎn)2，原因是目的基因應(yīng)插入到啟動子與終止子之間，且不能破壞熒光素酶基因，重組載體中的熒光素酶基因在基因工程中作為標(biāo)記基因。

（3）①由圖乙可知實(shí)驗(yàn)組的相對熒光值較低，而對照組1和對照組2的相對熒光值較高。又因?yàn)閷φ战M1的的處理為將含有熒光素酶基因的表達(dá)載體(不含對應(yīng)3′UTR的DNA片段)導(dǎo)入含R7的家蠶胚胎細(xì)胞中，說明沒有R7片段的細(xì)胞中熒光素酶基因正常表達(dá)，相對熒光值較高。實(shí)驗(yàn)組為將重組載體導(dǎo)入含R7的家蠶胚胎細(xì)胞中，相對熒光值較低，說明R7抑制了熒光素酶基因的表達(dá)。由此可以推測對照組2的處理應(yīng)為將重組載體導(dǎo)入不含(或去除)R7的家蠶胚胎細(xì)胞中。

②基因的表達(dá)包括轉(zhuǎn)錄和翻譯，在轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程中都遵循堿基互補(bǔ)配對原則。依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可推知，R7影響基因B的表達(dá)，即通過遵循堿基互補(bǔ)配對原則，R7與基因B所轉(zhuǎn)錄的mRNA的3′UTR結(jié)合，進(jìn)而抑制基因B的表達(dá)。