题目内容
【题目】科研人员研究E基因和F基因对拟南芥主根生长的影响。
(1)拟南芥是生命科学研究的模式生物,2000年底已经完成全部基因测序,基因测序需要构建拟南芥的______文库,理由是 ________。
(2)利用T-DNA转化拟南芥,PCR筛选E基因突变隐性纯合子(甲),原理及结果如图1.
据图分析,植株____________分别为野生型纯合子和E基因突变隐性纯合子。
(3)同样用上述方法筛选出F基因突变隐性纯合子(乙)。将甲和乙杂交,F1的表现型为 _____ (填“野生型”或“突变型”)。F1自交,若F2中突变型的比例约为1/2,说明E基因和F基因在染色体上的位置关系是____,F2中出现少量双突变体最可能的原因是___________ 。
(4)科研人员利用三种拟南芥研究F基因与主根生长的关系,结果如图2所示。据此推测F基因____。
(5)将绿色荧光蛋白(GFP)基因和F基因融合,构建表达载体,获得转基因拟南芥,荧光鉴定结果如图3,该结果不足以确定F蛋白位于细胞膜上。继续用高浓度蔗糖溶液处理液泡较小的转基因成熟荧光细胞,使其发生____,若观察到________ ,可证明F蛋白在细胞膜上。同时还需要补充一组__________作为对照。
(6)双分子荧光互补技术可研究细胞内蛋白质之间是否相互作用。将黄色荧光蛋白基因(YFP)分为2段(YFPN与YFPC),分别与已知抗原基因和该抗原的抗体基因融合构建表达载体,将两种载体同时导入拟南芥细胞,在515nm激发光下可发出黄色荧光。
①转基因拟南芥细胞能发出黄色荧光的原因是:_________会使YFPN与YFPC蛋白相互靠近。
②研究者推测E蛋白和F蛋白在细胞内形成二聚体后发挥作用。为验证该假设,请参照上述技术写出实验组的设计思路:____。
【答案】基因组(基因) 基因组文库理论上含有该生物的全部基因 1 3 野生型 位于一对同源染色体上 F1减数分裂过程中,E(e)基因和F(f)基因所在染色体发生交叉互换,形成同时含有e和f的配子(交叉互换产生同时含有E、F突变基因的重组型配子) (表达产物)抑制主根的生长 质壁分离 只有细胞膜部位有绿色荧光(荧光区域或面积逐渐缩小) 将含GFP基因的质粒导入拟南芥(其他处理同实验组) 抗原抗体的特异性结合 E基因和F基因分别与YFPN及YFPC基因融合,分别构建表达载体。将2个重组表达载体同时导入拟南芥细胞,在515mm激发光下观察是否可发出黄色荧光
【解析】
基因工程技术的基本步骤:
(1)目的基因的获取:方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。
(2)基因表达载体的构建:是基因工程的核心步骤,基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。
(3)将目的基因导入受体细胞:根据受体细胞不同,导入的方法也不一样。将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法;将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法;将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法。
(4)目的基因的检测与鉴定:分子水平上的检测:①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因--DNA分子杂交技术;②检测目的基因是否转录出了mRNA--分子杂交技术;③检测目的基因是否翻译成蛋白质--抗原-抗体杂交技术。个体水平上的鉴定:抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。
(1)拟南芥是生命科学研究的模式生物,2000年底已经完成全部基因测序,基因测序需要构建拟南芥的基因组文库,理由是基因组文库理论上含有该生物的全部基因。
(2)根据E基因结构和图甲结果可以看出,植株1通过PCR条带只有900一条,与基因E等长,说明该植株是野生型纯合子,同理判断植株3是E基因突变隐性纯合子。
(3)将甲和乙杂交,F1的表现型为野生型;F1自交,若F2中突变型(单突变体)的比例约为,说明E基因和F基因在染色体上的位置关系是位于一对同源染色体上,并且E与f位于一条染色体上,e与F位于另一条染色体上;F2中出现少量双突变体最可能的原因是F1减数分裂过程中,E(e)基因和F(f)基因所在的染色体发生交叉互换,形成同时含有e和f的配子(交叉互换同时产生E、F突变基因的重组型配子)。
(4)由图2可知,F基因(野生型)表达产物抑制主根生长的生长。
(5)将绿色荧光蛋白(GFP)基因和F基因融合,构建表达载体,获得转基因拟南芥,荧光鉴定结果如图3,该结果不足以确定F蛋白位于细胞膜上。继续用高浓度蔗糖溶液处理液泡较小的转基因成熟荧光细胞,使其发生质壁分离,若观察到只有细胞膜部位有绿色荧光,可证明F蛋白在细胞膜上。同时还需要补充一组将含GFP基因的质粒导入拟南芥细胞作为对照,以消除无关变量的影响。
(6)①转基因拟南芥细胞能发出黄色荧光的原因是:抗原抗体特异性结合会使YFPN与YFPC蛋白相互靠近。
②验证E蛋白和F蛋白在细胞内形成二聚体后发挥作用的实验组的设计思路:E基因和F基因分别与YFPN及YFPC基因融合,分别构建基因表达载体;将两个重组表达载体同时导入拟南芥细胞,在515nm激发光下观察是否可发出黄色荧光。
