Question

5．研究發(fā)現(xiàn)，斑馬魚的HuC基因在早期胚胎神經(jīng)細(xì)胞中選擇性表達(dá)，為了研究該基因轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游的部分序列對該基因表達(dá)的影響，科研人員做了如下實(shí)驗(yàn)．
（1）為確定HuC基因的轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)，提取斑馬魚早期胚胎神經(jīng)細(xì)胞的總RNA，以與HuCmRNA互補(bǔ)的一段單鏈DNA序列作為義務(wù)引物，加入逆轉(zhuǎn)錄酶，獲得cDNA．對該cDNA的序列進(jìn)行測定，與HuC基因的序列比對，確定轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)，定為+1號堿基，其上游的堿基定為負(fù)值．
（2）為了探究轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游不同長度片段在基因轉(zhuǎn)錄中的作用，科研人員從基因組（選填“基因組”或“cDNA”）文庫中獲取該轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游的片段，用限制酶和DNA連接酶處理此片段和含GFP（綠色熒光蛋白）基因的載體，獲得重組DNA分子．
（3）用不同種類的限制酶重復(fù)步驟（2），獲得不同長度的重組DNA分子，通過顯微注射方法分別導(dǎo)入斑馬魚的受精卵細(xì)胞，通過熒光顯微觀察早期胚胎神經(jīng)細(xì)胞肌肉細(xì)胞中的熒光強(qiáng)度，結(jié)果如圖所示．

①獲得圖中所示的重組DNA分子，需要用到的限制酶沒有7種．
②據(jù)圖分析，缺失HuC基因上游的-251bp至-1bp片段就會造成HuC基因在所有細(xì)胞中表達(dá)被完全抑制．-1962bp至-432bp片段的存在會部分抑制HuC基因在肌肉細(xì)胞中的表達(dá)，對神經(jīng)細(xì)胞中的表達(dá)無顯著影響．

Answer 1

分析 1、細(xì)胞分化的原因是基因選擇性表達(dá)，實(shí)質(zhì)是選擇性轉(zhuǎn)錄形成不同的mRNA，進(jìn)而翻譯形成不同種類和數(shù)量的蛋白質(zhì)，使細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生穩(wěn)定性差異．
2、DNA重組需要的根據(jù)有基因的剪刀--限制性核酸內(nèi)切酶、基因的針線--DNA連接酶、基因的運(yùn)輸工具--運(yùn)載體，限制性核酸內(nèi)切酶的特點(diǎn)是一種限制酶只能識別特定的核苷酸序列，并在特定的切點(diǎn)上切割DNA分子．
3、分析題圖可知，將綠色熒光蛋白基因與轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)上游-2771的堿基序列重組形成重組質(zhì)粒，神經(jīng)細(xì)胞綠色熒光蛋白基因表達(dá)最強(qiáng)烈，肌肉細(xì)胞的綠色熒光蛋白基因不表達(dá)，-2473、-1962、-1162、-431、--251分別與綠色熒光蛋白基因重組形成重組DNA分子，神經(jīng)細(xì)胞的綠色熒光蛋白基因表達(dá)部分受抑制，而肌肉細(xì)胞中的綠色熒光蛋白基因表達(dá)逐漸增強(qiáng)，缺少251bp至-1bp片段，綠色熒光蛋白基因在神經(jīng)細(xì)胞和肌肉細(xì)胞都不表達(dá)．

解答 解：（1）由題意知，研究HuC基因的轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)的方法是通過逆轉(zhuǎn)錄形成cDNA，然后與HuC基因的序列比對進(jìn)行確定，因此選擇逆轉(zhuǎn)錄的模板應(yīng)該是HuC基因轉(zhuǎn)錄形成的mRNA，引物為與HuCmRNA互補(bǔ)的一段單鏈DNA序列，逆轉(zhuǎn)錄過程需要加入逆轉(zhuǎn)錄酶進(jìn)行催化．
（2）探究轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游不同長度片段在基因轉(zhuǎn)錄中的作用，應(yīng)從基因組文庫中進(jìn)行選擇該轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游的不同長度的片段；基因重組技術(shù)所用到的酶是限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶．
（3）重組DNA分子導(dǎo)入動物細(xì)胞常用的方法是顯微注射法，常用的受體細(xì)胞是受精卵．
①DNA重組過程中需要用限制性內(nèi)切酶切割DNA分子和目的基因，由題圖可知，獲取-1162bp～-1bp與獲取-2771bp～-1163bp的酶相同、獲取-431～-1bp與-2771bp～-432bp酶相同，-251bp～-2771bp～-252bp酶相同，因此得圖中所示的重組DNA分子，需要用到的限制酶有7種．
②由題圖可知，缺失HuC基因上游的-251bp至-1bp片段，神經(jīng)細(xì)胞和肌肉細(xì)胞都沒有綠色熒光，因此說明缺失HuC基因上游的-251bp至-1bp片段就會造成HuC基因在所有細(xì)胞中表達(dá)被完全抑制．-1962bp至-432bp片段的存在會部分抑制HuC基因在肌肉細(xì)胞中的表達(dá)，對神經(jīng)細(xì)胞中的表達(dá)無顯著影響．
故答案為：
（1）HuCmRNA    逆轉(zhuǎn)錄
（2）基因組          限制酶和DNA連接
（3）受精卵
①7
②-251bp至-1bp     部分抑制       無顯著影響

點(diǎn)評 本題的知識點(diǎn)是基因的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程，細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)，DNA重組技術(shù)，旨在考查學(xué)生理解所學(xué)知識的要點(diǎn)，把握知識的內(nèi)在聯(lián)系，形成知識網(wǎng)絡(luò)并學(xué)會分析題干獲取信息，利用相關(guān)信息進(jìn)行推理、解答問題．