第一篇：基因表達專題

30.（20分）煙草是種植廣泛的經濟作物，由于相關病毒的侵染會導致大量減產。煙草花葉病毒（TMV）和車前草病毒（HRV）主要由蛋白質外殼和RNA組成，這兩種病毒感染煙草時都能引起花葉病，但在煙葉上出現的病斑不同。請分析并回答：

（1）為確定煙草花葉病毒的遺傳物質，實驗設計思路是首先將病毒的蛋白質外殼與RNA分離，然后，如果實驗結果是，則可以推測煙草花葉病毒的遺傳物質是RNA。

（2）科學家還進行了著名的植物病毒重建實驗，再次證明煙草花葉病毒的遺傳物質是RNA。實驗過程如圖—20所示。

用雜合病毒去感染煙草，甲、乙煙葉上出現的分別為的病斑和的病斑，從感染后的兩組煙草細胞中均分離提純得到了完整的病毒。請畫出分離得到的病毒的模式圖。

（3）研究人員利用轉基因技術培育出了抗TMV的煙草，主要流程如圖—21所示。

圖中過程①表示，經過程②獲得的目的基因兩側除應含有相關的酶切位點外，目的基因的兩端還必須有。由圖分析，構建的重組質粒上含有的標記基因是基因。過程⑤采用的是技術，培養基中除含有卡那霉素及植物必需的各種營養成分外，還必須添加，以保證受體細胞經培養再生成植株。過程⑥可采取的方法，檢測植株是否合成了相關蛋白。在個體水平的鑒定過程中，可通過的方法來確定植株是否具有抗性。

29．（14分）

禽流感是由禽流感病毒(一種非逆轉錄RNA病毒)引起的急性傳染病，能感染人類。研

究者針對禽流感病毒進行了相關研究。請回答下列問題：

（1）禽流感病毒遺傳物質的基本組成單位有種。對禽流感病毒的基因測

序時，主要工作目標是測定禽流感病毒

（2）病毒除感染家禽外，還能感染其他哺乳動物，說明不同種類的被感染細胞表面具

有相似的細胞中，通過RNA復制與過程合成病毒蛋白，從而產生子代病毒，機體被感染細胞的清除可通過

（3）某男子感染了禽流感病毒并已產生相應抗體，無明顯病癥，但這并不能保證他短

期內再次感染時不會成為禽流感患者，理由是

29.(18分)下圖表示某植物在紅光照射下，葉肉細胞中發生的一系列生化反應（圖中的SSU、LSU和LHCP表示三種不同的蛋白質）。

請分析回答：

（1）完成圖中的過程①時，需遵循的堿基互補配對原則是，此過程既需要

作為原料，還需要與基因啟動部位結合的酶進行催化。由圖分析，過程②發生在位于的核糖體上。

（2）若圖中的LHCP中有一段氨基酸序列為“---絲氨酸---谷氨酸---”，攜帶絲氨酸和谷

氨酸的tRNA上的反密碼子分別為AGA、CUU，則基因b中供轉錄用的模板鏈堿基序列

為。從圖中分析，LHCP合成后轉移至上發揮作用，影響與之相關的光合作用

過程的主要環境因素是(至少答兩點)。

（3）圖中的SSU和LSU組裝成Rubisco酶，說明Rubisco酶的合成受控制。從其分布

位置推斷，RuBisCo酶與光合作用的階段有關。

31.（18分）凋亡抑制蛋白與腫瘤的發生、發展有關，科學家利用先天無胸腺的裸鼠，探

究凋亡抑制蛋白基因的反義脫氧核苷酸鏈對腸癌腫瘤的抑制作用。請分析回答下列問題：

（1）人工合成部分序列為5’GGCAAC????ACCCAT3’反義脫氧核苷酸鏈，能夠與凋亡

抑制蛋白基因的__________配對結合，使其分子構象發生改變，不能與____________結

合，抑制翻譯。請寫出凋亡抑制蛋白基因的部分序列：____________。另外，人工合成的序列不應與人類其他基因的堿基序列相同，以避免該序列

（2）將腸癌細胞置于含5%__________的恒溫培養箱中培養，對培養細胞用0.4%臺盼藍染

料染色，拒染率＞95%，說明絕大部分培養細胞為活細胞，其細胞膜具有___________性。

將拒染的細胞制成單細胞懸液，每只實驗裸鼠接種等量的單細胞懸液于背部皮下，2周左

右成瘤，成瘤率為100%。成瘤率為100%的原因是裸鼠

________________________________。

（3）將若干只生長狀況相同的裸鼠等分為兩組，對皮下瘤體分別注射適量含

_________________的生理鹽水和等量的生理鹽水，檢測_______________，計算抑制率，抑制率=（1?治療組瘤重量/對照組瘤重量）×100%。若抑制率_______________，則說明反

義脫氧核苷酸鏈能夠明顯抑制裸鼠腸癌移植瘤的生長。

29．（16分）2013年初，我國部分地區陷入嚴重的霧霾和污染天氣中，北京的空氣污染

指數PM2.5曾接近1000。據統計，北京近十年來肺癌患者增加了60%，引起肺癌的因素

有多種，如大氣污染、吸煙、免疫力降低等。

分析以下材料，回答相關問題：

材料I：某學生研究小組用生理鹽水制備香煙浸出液，進行“香煙生理鹽水浸出液對

大鼠體重影響” 的研究。

（1）將生理狀態相似的大鼠隨機分為三組，每天同一時間分別對小劑量組和中劑量組

按每百克體重0.5ml、1.0ml灌胃香煙生理鹽水浸出液，同時對照組按每百克體重1.0ml灌

胃___________________。結果如下圖所示。

由圖可以得出的結論是_______________。

（2）若進一步研究香煙生理鹽水浸出液對大鼠身體健康的影響，還需對肝臟病理、肺

部纖維增生程度進行檢查，并通過顯微鏡觀察______________來初步判斷是否發生癌變

等。若肺部細胞已發生癌變，其根本原因是_______。

材料II：研究人員利用基因工程技術對肺癌的治療進行了大量研究，肺部細胞中的let-7

基因表達減弱，癌基因RAS表達增強，會引發肺癌。研究人員利用基因工程技術將let-7基

因導入肺癌細胞實現表達，發現肺癌細胞的增殖受到抑制。該基因工程技術基本流程如圖

所示，據圖回答。

（3）形成重組載體時，需用酶切

割。

（4）進行過程②時，需用酶處理貼附在培養皿壁上的細胞，以利于傳代培

養。

（5）研究發現，let-7基因能影響RAS基因的表達，其影響機理如圖乙所示。從分子

水平的角度分析，其作用機理是let-7基因通過轉錄形成miRNA，從而抑制肺癌細胞的增殖。

31．（18分）為探究存在于腫瘤細胞中的逆轉錄病毒是否能通破壞壞哺乳動物的免疫監測

功能，科學家利用RNA干擾技術抑制小鼠黑色素瘤細胞（ERV）中的逆轉錄病毒關鍵基因的表達，進行了如圖15所示的實驗，據此回答有關問題：

（1）圖15-甲所示，酶能與表達載體上的啟動子結合，該酶來

自。以RNA干擾序列為模板經過程生成的干擾RNA，通過原則與ERV中逆轉錄病毒關鍵基因的mRNA結合，導致該基因無法表達。

（2）被導入表達載體的ERV稱為ERV。將等量的ERV和ERV分別注射到多只免疫缺陷小

鼠體內，結果如圖15-乙所示。從圖乙可知，兩種腫瘤細胞在免疫缺陷小鼠體內的增長速

率。說明抑制逆轉錄病毒基因的表達對ERV的成瘤能力。

（3）將等量的ERV和ERV分別注射到多只正常小鼠體內，一定時間后，計算小鼠的，結果如圖15-丙所示。實驗組注射、小鼠存活率高，證明

了。

31．（16分）下圖1表示某細菌的抗除草劑基因的部分片段，其中a、b、c分別表示該基

因片段中特定的堿基對。圖2表示該細菌細胞內DNA自我復制及控制多肽合成的過

程。請分析回答：

① ②

KDKDKDAUGGCUUCUUUCCUACCG 甲硫氨酸—丙氨酸—絲氨酸—苯丙氨酸—亮氨酸—脯氨酸UCC CUU 氨基酸的 UUC CCG GCU ACU 部分密碼子 UCU UUA CCC GCACUA CCU

圖1 圖

2（1）圖2所示遺傳信息的傳遞方向是。在真核細胞內，核基因控制的該過程發

生在同一場所的是（選填序號）。過程①的產物分子中只有一條單鏈是新

合成的，因此這種合成方式被稱為。過程②需要_________催化。完成③

時，一般在一條mRNA上會結合多個核糖體，其意義是。

（2）基因突變是由于，導致基因結構的改變。若圖1中基因位點a的堿基對變

為的堿基對變為，位點的突變A C T

對生物性狀表現無影響，其原因是。

（3）若將此抗除草劑基因轉入大豆根細胞中，欲檢測轉基因是否成功，應將轉入目的基因的細胞培養在含的全營養固體培養基中。抗除草劑基因能在大

豆細胞中表達說明。

30．（18分）優質彩棉是通過多次雜交獲得的品種，其自交后代常出現色彩、纖維長短等

性狀遺傳不穩定的問題。請分析回答：

（1）欲解決彩棉性狀遺傳不穩定的問題，理論上可直接培養，通過式，快速獲得純合子。但此技術在彩棉育種中尚未成功。（2）為獲得能穩定遺傳的優質彩棉品種，研究人員以白色棉品種57-4做母本，棕色

彩棉做父本雜交，受粉后存在著精子與卵細胞不融合但母本仍可產生種子的現象。這樣的種子萌發后，會出現少量的父本單倍體植株、母本單倍體植株及由父本和母本單倍體細胞組成的嵌合體植株。

①欲獲得純合子彩棉，應選擇____植株，用秋水仙素處理植株的____，使其體細胞染色體數目加倍。②下圖是研究人員在誘導染色體數目加倍時的實驗處理和結果，本實驗的目的是探究

____，實驗效果最好的實驗處理是____。

③欲鑒定枝條中染色體數目是否加倍，可以通過直接測量比較作出判斷。欲檢測染色體數目已加倍的植株是否為純合體，在實踐中應采用____的方法，依據后代是否出現____作出判斷。

30.（18分）

普通甘藍為二倍體（2n=18），通過育種得到四倍體。

（1）一般得到四倍體植株是利用試劑處理二倍體植株進行分裂的部位，上述育種方法是。

（2）二倍體甘藍正常減數分裂后產生的細胞，其染色體彼此為

（3）若減數第一次分裂前期同源染色體均聯會，后期同源染色體分離，使得染色體平均分配到子細胞中，則四倍體甘藍減數分裂后的細胞中染色體數為條。

（4）實際觀察四倍體甘藍的器官，減數第一次分裂時，前期多數為4或2條同源染色體聯會，3條染色體聯會或1條染色體單獨存在的情況占少數；而中期則出現較多獨立的1條染色體，且染色體總數不變，表明聯會的染色體會出現現象。

（5）上述情況表明：四倍體甘藍減數分裂過程出現異常，導致減數分裂后形成的細胞中的染色體數有17、19、21條等，說明細胞內出現了加或減少的現象，使其育性/減弱/增強）。

第二篇：基因表達調控習題

第11單元 基因表達的調控和基因工程

（一）名詞解釋

1．操縱子； 2．啟動子； 3．增強子； 4．衰減子； 5．反式作用因子； 6．降解物基因活化蛋白；7．克隆技術； 8．限制性核酸內切酶； 9．基因組DNA文庫； 10． cDNA文庫。

（二）填充題

1．正調控和負調控是基因表達的兩種最基本的調節形式，其中原核細胞常用

模式，而真核細胞常用

模式。

2．在原核細胞中，由同一調控區控制的一群功能相關的結構基因組成一個基因表達調控單位，稱為，其調控區包括

基因和

基因。

3．有些基因的表達較少受環境的影響，在一個生物體的幾乎所有細胞中持續表達，因此被稱為

；另有一些基因表達極易受環境的影響，在特定環境信號刺激下，相應的基因被激活，基因表達產物增加，這種基因是可的基因，相反，如果基因對環境信號應答時被抑制，這種基因是可的基因。

4．在基因重組技術中，切割DNA用，連接DNA用。

5．除噬菌體外，和

也是分子克隆的常用載體。

6．用動物病毒DNA改造的基因載體有

和

。用于植物基因工程的常用載體是。

7．將重組質粒導入細菌稱，將噬菌體DNA轉入細菌稱。

8．Southern印跡法、Northern印跡法和Western印跡法是分別用于研究、和

轉移和鑒定的幾種常規技術。

（三）選擇題（在備選答案中選出1個或多個正確答案）

1．一個操縱子通常含有

A．一個啟動序列和一個編碼基因

B．一個啟動序列和數個編碼基因

C．數個啟動序列和一個編碼基因

D．數個啟動序列和數個編碼基因

E兩個啟動序列和數個編碼基因

2．有關操縱子學說的論述，正確的是

A．操縱子調控系統是真核生物基因調控的主要方式

B．操縱子調控系統是原核生物基因調控的主要方式

C．操縱子調控系統由調節基因、操縱基因、啟動子和結構基因組成 D．誘導物與阻遏蛋白結合啟動轉錄

E．誘導物與啟動子結合而啟動轉錄

3．轉錄因子是

A．調節DNA結合活性的小分子代謝效應物

B．調節轉錄延伸速度的蛋白質

C．調節轉錄起始速度的蛋白質

D．調節轉錄產物分解速度的蛋白質

E．促進轉錄產物加工的蛋白質

4．阻遏蛋白（阻抑蛋白）識別操縱子中的

A．啟動基因

B．結構基因

C．操縱基因

D．內含子

E．調節基因

5．在下列哪種情況下，乳糖操縱子的轉錄活性最高

A．高乳糖，低葡萄糖

B．高乳糖，高葡萄糖

C．低乳糖，低葡萄糖

D．低乳糖，高葡萄糖

E．不一定

6．順式作用元件是指

A．基因的5ˊ側翼序列

B．基因的3ˊ側翼序列

C．基因的5ˊ和3ˊ側翼序列

D．基因的5ˊ和3ˊ側翼序列以外的序列

E．具有轉錄調節功能的特異DNA序列

7．反式作用因子是指

A．具有激活功能的調節蛋白

B．具有抑制功能的調節蛋白

C．對自身基因具有激活功能的調節蛋白

D．對另一基因具有激活功能的調節蛋白

E．對另一基因有調節功能的蛋白質因子

8．下列關于限制性內切酶的敘述哪一項是錯誤的

A．它能識別DNA特定的堿基順序，并在特定的位點切斷DNA

B．切割點附近的堿基順序一般呈回文結構

C．它能專一性降解經甲基化修飾的DNA

D．是重組DNA的重要工具酶

E．主要從細菌中獲得

9．基因工程中，不常用到的酶是

A．限制性核酸內切酶

B．DNA聚合酶

C．DNA解鏈酶

D．DNA連接酶

E．反轉錄酶

10下列哪項不能作為表達載體導入真核細胞的方法?

A．磷酸鈣轉染

B．電穿孔

C．脂質體轉染

D．氯化鈣轉染

E．顯微注射

11．重組體的篩選方法有

A．抗藥標志篩選

B．標記補救

C．分子雜交

D．免疫化學

E．酶聯免疫檢測

12．cDNA是指

A．在體內合成的與病毒DNA或RNA互補的DNA

B．在體外經反轉錄合成的與DNA互補的DNA

C．在體外經轉錄合成的與DNA互補的RNA

D．在體外經反轉錄合成的與RNA互補的DNA

E．在體內經轉錄合成的與DNA互補的RNA

13．建cDNA文庫時，首先需分離細胞的

A．染色體DNA

B．線粒體DNA

C．總mRNA

D．tRNA

E．rRNA

（四）判斷題

1．高等真核生物的大部分DNA是不為蛋白質編碼的。

2．大多數管家基因編碼低豐度的mRNA．

3．乳糖可以誘導乳糖操縱子的表達，所以乳糖對乳糖操縱子的調控屬于正調控系統。

4．某些蛋白質既可以作為阻遏蛋白又可以作為激活蛋白參與基因表達的調控。

5．準備用原核生物表達真核基因時，最好通過cDNA獲取目的基因。

6．用原核生物表達真核生物的糖蛋白，其表達產物不會有正常的生物學功能。

7．Ti質粒可以隨土壤農桿菌進入植物細胞。

8．用λ噬菌體作克隆載體時，外源DNA片斷越小，克隆的成功率越高。

9．基因克隆選擇的宿主細胞必須無限制性核酸內切酶。

10．采用藍白斑選擇法時，藍色菌落或噬菌斑是含有重組載體的克隆。

（五）分析與計算題

1．簡述操縱子的基本結構。

2．舉例說明基因表達的誘導與阻遏，正調控與負調控。

3．概述原核生物基因表達調控的特點。

4．概述真核生物基因組的特點。

5．概述真核生物基因表達調控的特點。

6．簡答真核生物基因表達的調控方式。

7．常用的限制性核酸內切酶有哪些特點?

8．在基因克隆中，目的基因有哪些主要來源?

9．什么是cDNA文庫?cDNA文庫與基因組文庫有何差別?

10．用于DNA重組的載體應具備什么條件?常用的載體有哪一些?各有何特點?

11．簡述連接目的基因與載體的主要方法?

12．概述篩選和鑒定DNA重組體的常用方法。

參考答案

（一）名詞解釋

1．原核生物的幾個功能相關的結構基因往往排列在一起，轉錄生成一個mRNA，然后分別翻譯成幾種不同的蛋白質。這些蛋白可能是催化某一代謝過程的酶，或共同完成某種功能。這些結構基因與其上游的啟動子，操縱基因共同構成轉錄單位，稱操縱子。

順式調控元件：指可影響自身基因表達活性的真核DNA序列。根據順式作用元件在基因中的位置、轉錄激活作用的性質及發揮作用的方式，分為啟動子、增強子及沉默子等。

2．是RNA聚合酶結合位點周圍的一組轉錄控制組件，包括至少一個轉錄起始點。在真核基因中增強子和啟動子常交錯覆蓋或連續。有時，將結構密切聯系而無法區分的啟動子、增強子樣結構統稱啟動子。

3．是一種能夠提高轉錄效率的順式調控元件，最早是在SV40病毒中發現的長約200bp的一段DNA，可使旁側的基因轉錄提高100倍，其后在多種真核生物，甚至在原核生物中都發現了增強子。增強子通常占100～200bp長度，也和啟動子一樣由若干組件構成，基本核心組件常為8～12bp，可以單拷貝或多拷貝串連形式存在。

4．在原核生物的Trp操縱子結構中，第一個結構基因與啟動子P之間有一個區域含Trp密碼子，稱衰減子。當環境中Trp濃度很高時，它可通過編碼并翻譯，使正在轉錄的mRNA形成終止信號，從而終止Trp操縱子的表達。這種轉錄衰減實質上是轉錄與一個前導肽翻譯過程的偶聯，它是原核生物特有的一種基因調控機制。

5．大多數真核轉錄調節因子由某一基因表達后，通過與特異的順式作用元件相互作用（DNA－蛋白質相互作用），或通過與基它調節因子的相互作用（蛋白質－蛋白質相互作用），反式激活另一基因的轉錄，故稱反式作用蛋白或反式作用因子。

6．也就是cAMP受體蛋白（cAMP receptor protein，CRP），它與cAMP的復合物可以促進某些原核操縱子（如乳糖操縱子）的轉錄。

7． “克隆”作為名詞指相同的分子或細胞構成的群體，或一個共同的祖先通過無性繁殖所得到的群體，作為動詞指獲取“克隆”的過程。克隆技術特指獲取“克隆”的過程，包括分子克隆，細胞克隆等技術。

8．就是識別DNA的特異序列，并在識別位點或其周圍切割雙鏈DNA的一類核酸內切酶。限制性核酸內切酶存在于細菌體內，與相伴存在的甲基化酶共同構成細菌的限制、修飾體系，限制外源DNA，保護自身DNA，對保持細菌遺傳物質的穩定具有重要意義。限制性核酸內切酶分為三類，其中的Ⅱ類酶能特異性在一定的核苷酸序列處切割雙鏈DNA，因而在基因工程中得到廣泛的應用。

9．利用限制性核酸內切酶將染色體DNA切割成一定大小的片段，將這些片段分子與適當的克隆載體拼接成重組DNA分子，繼而轉入受體菌，使每個細菌內都攜帶一種重組DNA分子。不同細菌中的重組DNA分子可能包含不同的染色體DNA片段，這樣，只要得到的轉化細菌所攜帶的重組DNA分子種類足夠多，則全部轉化細菌所攜帶的各種染色體片段就代表了染色體的整個基因組。存在于轉化細菌內，由克隆載體所攜帶的所有基因組DNA片段的集合稱基因組DNA文庫。基因組DNA文庫涵蓋了基因組的全部基因信息。

10．以mRNA為模板，經反轉錄酶催化，在體外反轉錄成cDNA，與適當的載體（常用噬菌體或質粒載體）連接后轉化受體菌，則每個細菌含有一段cDNA，并能繁殖擴增，這樣包含著細胞全部mRNA信息的cDNA克隆集合稱為該組織細胞的cDNA文庫。基因組含有的基因在特定的組織細胞中只有一部分表達，而且處在不同環境條件、不同分化時期的細胞其基因表達的種類和強度也不盡相同，所以cDNA文庫具有組織細胞特異性。cDNA文庫顯然比基因組DNA文庫小得多，能夠比較容易從中篩選克隆得到細胞特異表達的基因。另外，對真核細胞來說，從基因組DNA文庫獲得的基因與從cDNA文庫獲得的不同，基因組DNA文庫所含的是帶有內含子和外顯子的基因組基因，而從cDNA文庫中獲得的是已經過剪接，去除了內含子的cDNA。一般來說，從cDNA文庫獲得的基因，因不含內含子而片段較小，更適合于用作基因工程的目的基因。由于原核生物不存在將hnRNA加工成mRNA的酶系統，若用原核生物表達真核基因，則目的基因一定要通過cDNA獲取。

（二）填充題

1．負調控，正調控；

2．啟動子，啟動，操縱； 3．管家基因，誘導，阻遏； 4．限制性核酸內切，DNA連接； 5．質粒，病毒； 6．腺病毒載體，反轉錄病載體，Ti質粒。7．轉化，轉導； 8．DNA，RNA，蛋白質；

（三）選擇題（在備選答案中選出1個或多個正確答案）

1．（B）操縱子均含有數個編碼基因，但啟動序列只有1個。

2．（B，C，D）操縱子調控系統由調節基因，操縱基因，啟動子和多個結構基因組成，是原核生物基因表達調控的主要方式，誘導物與組遏蛋白結合啟動轉錄。誘導物不能直接與啟動子結合。真核生物不存在操縱子調控系統。

3．（C）轉錄因子是調節轉錄起始的蛋白質，對轉錄延伸的速度，轉錄產物分解的速度和轉錄產物的加工均無影響。

4．（C）操縱基因位于啟動基因與結構基因之間，阻遏蛋白與操縱基因結合后，與啟動基因結合的RNA聚合酶不能轉錄結構基因。

5．（A）參與乳糖代謝的三種酶的表達同時受控于正負調控兩種機制，只有在正調控發揮作用，負調控不起作用的時候，這三種酶才能有效的表達。當培養基中加入乳糖的時候，參與負調控的阻遏蛋白將失去活性，但如果培養基中含有葡萄糖，則細菌優先利用葡萄糖，這時參與乳糖代謝的酶仍然不能有效的表達，這是因為葡萄糖降低了細胞內的cAMP水平，而cAMP濃度的降低，導致降解物激活蛋白喪失活性，正調控的機制失去作用，這時三種酶不可能正常的表達。

6．（E）順式作用元件是對某基因自身有調節功能的DNA序列，其中的啟動子多在基因的5ˊ側翼，但增強子既可以在5ˊ側翼，又可以在3ˊ側翼，一般距基因較遠。有些順式作用元件甚至可以在基因內部。

7．（E）反式作用因子是指對另一基因的表達有激活或抑制作用的蛋白質因子。

8．（C）限制性核酸內切酶主要存在于細菌，它可以水解外源DNA，而自身DNA因在特定位點被甲基化而可以免遭水解。限制性核酸內切酶由于可識別特定的堿基序列并在特定的位點切割雙鏈DNA，因而在基因工程中得到廣泛的使用。

9．（C）DNA聚合酶可用來獲取目的基因，測序和PCR等項工作，限制性核酸內切酶用于DNA酶切片段長度的多態性分析，載體和目的基因的特異性切割等工作，DNA連接酶可用于基因重組的連接反應。DNA解鏈酶在基因工程中幾乎用不到。

10．（D）CaCl2處理受體細胞是提高細菌轉化率的常用方法，不適用于真核生物，題中列出的其余4種方法均可用于將表達載體導入真核細胞。

11．（A，B，C，D，E）題中列出的5種方法均可用于重組體的篩選。

12．（D）cDNA指在體外經反轉錄合成的與RNA互補的DNA。

13．（C）cDNA文庫應包含某一細胞在某一狀態下所表達的基因，因此，構建cDNA文庫首先要分離細胞的總mRNA。

（四）判斷題

1．對。高等真核生物的DNA中含有不少高度重復序列的非編碼序列，基因內部又有內含子，不少基因內含子的總長度遠遠大于外顯子。因此，真核生物的編碼區只占DNA總長度的一小部分，一般認為，編碼區不超過總長度的5%。

2．對。管家基因是持續表達的，mRNA豐度不高，但壽命較長，翻譯效率較高。

3．錯。乳糖被轉化為別乳糖后，與乳糖操縱子調節基因產生的阻遏蛋白結合，使阻遏蛋白失去活性。由于這一調控方式起作用的是阻遏蛋白，故屬于負調控。

4．對。某些蛋白質能夠與DNA分子的不同區域結合，分別發揮激活蛋白或阻遏蛋白的作用。

5．對。真核生物的基因多數含有內含子，原核生物缺乏從轉錄初級產物切除內含子的加工系統，另外，如果將基因組DNA作為目的基因，基因片段因含有內含子而過大，也會降低基因轉移的成功率。cDNA是以成熟mRNA為模板經過反轉錄制成的，不含內含子，適合于作為目的基因用于基因的克隆或表達。

6．對。原核生物缺乏真核生物的翻譯后加工系統。不能對蛋白質進行糖基化。因此，表達糖蛋白要用真核表達系統。

7．錯。土壤農桿菌可以促進Ti質粒進入植物細胞，但農桿菌本身并不進入植物細胞。

8．錯。λ噬菌體的外殼蛋白只能包裝長度為 噬菌體DNA78%～105%的DNA，若外源DNA片段太小，重組體DNA的長度小于 噬菌體DNA的78%，就不能在體外包裝成噬菌體，因而，克隆很難成功。

9．對。如果宿主細胞有限制性核酸內切酶，將會水解進入宿主細胞的重組體DNA，導致克隆失敗。

10．錯。采用藍的斑選擇法時，克隆位點被選在表達 －肽的基因內，含有空載體的受體菌可以在IPTG（異丙基硫代－ －D－半乳糖苷）的誘導下，表達 －肽，通過與受體菌的 －互補，能夠水解X－gal（5－溴－4氯－3－吲哚 － －D－半乳糖苷）生成藍色的水解產物，因而菌落或噬菌斑為藍色。含有重組DNA的受體菌，由于外源基因插入表達 －肽的基因內，不能表達 －肽，因而，菌落或噬菌斑為白色。

（五）分析與計算題

1．操縱子的調控區有一個操縱序列，一個啟動序列及一個CAP位點，調控區下游有幾個結構基因，還有一個調節基因編碼阻遏蛋白，阻遏蛋白與操縱序列結合，使操縱子受阻遏而處于關閉狀態。若cAMP 與CAP結合，形成的復合物與CAP位點結合，可增大操縱子的轉錄活性。阻遏蛋白的負性調節和CAP的正性調節共同調節結構基因的表達，操縱子機制在原核基因表達調控中具有較善遍的意義，因其多是幾個功能相關基因串聯于同一操縱子上，故在同一啟動序列控制下，可轉錄出能為多種蛋白質編碼的mRNA，即多順反子mRNA。

2．在特定的環境信號刺激下，相應的基因被激活，基因表達產物增加，則這種基因是可誘導的。可誘導基因在特定的環境中表達增強的過程稱為誘導。例如有DNA損傷時，修復酶基因就會在細菌內被誘導激活，使修復酶的活性增加。相反，如果基因對環境信號應答時被抑制則這種基因是可阻遏的，可阻遏基因表達產物水平降低的過程稱為阻遏，例如，當培養液中色氨酸供應充分時，在細菌內編碼色氨酸合成相關酶的基因表達會被抑制。如果某種基因在沒有調節蛋白存在時是表達的，加入某種調節蛋白后基因表達活性便被關閉，這樣的控制為負調控。例如，乳糖操縱子。相反，若某種基因在沒有調節蛋白存在時是關閉的，加入某種調節蛋白后基因活性就被開啟，這種控制稱為正調控。例如代謝物阻遏。

3．原核基因表達調控與真核存在很多共同之處，但因原核生物沒有細胞核和亞細胞結構，其基因組結構要比真核生物簡單，基因表達的調控因此而比較簡單。雖然原核基因的表達也受轉錄起始、轉錄終止、翻譯調控及RNA、蛋白質的穩定性等多級調控，但其表達開、關的關鍵機制主要發生在轉錄起始。其特點包括以下3方面：（1）σ因子決定RNA聚合酶的識別特異性：原核生物只有一種RNA聚合酶，核心酶催化轉錄的延長，亞基識別特異啟動序列，即不同的 因子協助啟動不同基因的轉錄。（2）操縱子模型的普遍性：除個別基因外，原核生物絕大數基因按功能相關性成簇地連續排列在染色體上，共同組成一個轉錄單位即操縱子，如乳糖操縱子等。一個操縱子含一個啟動序列及數個編碼基因。在同一個啟動序列控制下，轉錄出多順反子mRNA。（3）阻遏蛋白與阻遏機制的普遍性：在很多原核操縱子系統，特異的阻遏蛋白是控制啟動序列活性的重要因素。當阻遏蛋白與操縱基因結合或解離時，結構基因的轉錄被阻遏或去阻遏。

4（1）基因組結構龐大：哺乳動物基因組DNA由約 bp的核苷酸組成。大約有3萬個左右的基因，90%以上的DNA不為蛋白質編碼。真核細胞DNA與組蛋白結合形成復雜的染色質結構，基因表達調控機制更加復雜。（2）單順反子：真核基因轉錄產物為單順反子，即一個編碼基因轉錄生成一個mRNA分子，經翻譯生成一條多肽鏈。許多蛋白質由幾條不同的多肽鏈組成，因此存在多個基因的協調表達。（3）重復序列：重復序列在真核DNA中普遍存在，重復序列長短不一，短的在10個核苷酸以下，長的達數百，乃至上千個核苷酸。據重復頻率不同分為高度重復序列、中度重復序列及單拷貝序列。（4）基因的不連續性：結構基因的兩側有不被轉錄的非編碼序列，往往是基因表達的調控區。在編碼基因內部有一些不為蛋白質編碼的間隔序列，稱內含子，而編碼序列稱外顯子，因此真核基因是不連續的。

5．同原核生物一樣，真核基因表達調控的最基本環節也是轉錄起始，而且某些機制是相同的，但也存在明顯差別：（1）RNA聚合酶：真核有3種RNA聚合酶，分別負責3種RNA轉錄。（2）活性染色質結構變化：當基因被激活時，可觀察到染色體相應區域發生結構和性質變化。包括對核酸酶敏感，DNA拓撲結構變化，DNA堿基修飾變化和組蛋白變化。（3）正調節占主導地位：真核RNA聚合酶對啟動子的親和力極小或根本沒有實質性的親和力，二者的結合必須依賴一種或多種激活蛋白。盡管發現少量基因存在負性順式作用元件，但普遍存在的是正性調節機制。（4）轉錄與翻譯分隔進行：真核細胞有胞核及胞質等區間分布，轉錄與翻譯在不同亞細胞結構中進行。（5）轉錄后加工：真核基因的內含子和外顯子均被轉錄，內含子在轉錄后要被剪接去除，使外顯子連接在一起，形成成熟的mRNA。不同剪接方式可形成不同的mRNA，翻譯出不同的多肽鏈。因此，轉錄后加工是真核基因表達調控的另一重要環節。

6．（1）DNA水平的調控：a．基因丟失，即DNA片段或部分染色體的丟失，如蛔蟲胚胎發育過程有27%的DNA丟失。b．基因擴增，即特定基因在特定階段的選擇性擴增，如非洲爪蟾卵母細胞中的rDNA是體細胞的4000倍。c．DNA序列的重排，如哺乳動物免疫球蛋白各編碼區的連接。d．染色質結構的變化，通過異染色質關閉某些基因的表達。e．DNA的修飾，如DNA的甲基化關閉某些基因的活性。（2）轉錄水平的調控。a．染色質的活化，如核小體結構的解開、非組蛋白的作用等。b．轉錄因子的作用，轉錄因子與RNA聚合酶及特定的DNA序列（啟動子、增強子）相互作用實現對轉錄的調控。（3）轉錄后水平的調控。a．mRNA前體的加工，如5′端加帽、3′端加尾、拼接、修飾、編輯等。B．mRNA的選擇性拼接，如抗體基因的選擇性拼接。（4）翻譯水平的調控。a．控制mRNA的穩定性，如5′端的帽子結構、3′端polyA尾巴和mRNA與蛋白質的結合有利于mRNA的穩定。b．反義RNA的作用，反義RNA可以選擇性抑制某些基因的表達。c．選擇性翻譯，如血紅素缺乏時，通過級聯反應使eIF2磷酸化。d．抑制翻譯的起始。（5）翻譯后水平的調控。a．多肽鏈的加工和折疊，如糖基化、乙酰化、磷酸化、二硫鍵形成、蛋白質的降解。b．氨基酸的重排，如合成伴刀豆蛋白A時，氨基酸序列大幅度地被剪接重排。c．通過肽鏈的斷裂等的加工方式產生不同的活性多肽。

7．Ⅱ型限制性核酸內切酶（限制酶）是基因工程中常用的重要工具酶，是一類能識別雙鏈DNA分子中特異核苷酸序列的核酸內切酶，常用的限制酶主要有以下特點：（1）均來自于微生物，并以其來源的微生物學名進行命名；（2）相對分子質量小，僅需Mg2＋作為輔助因子，無需ATP；（3）識別特異性DNA雙鏈順序，在序列內特異切割產生特異性DNA片段；（4）識別序列長度為連續的4/6/8bp；（5）識別序列呈二重旋轉對稱，稱回文結構，富含GC；（6）有3種切口：5′端突出的黏性末端（如HindⅢ），3′端突出的黏性末端（如Pst Ⅰ）和平末端（如H加工）。

8．（1）從染色體DNA中直接分離：主要針對原核生物。（2）化學合成法：由已知多肽的氨基酸序列，推得編碼這些氨基酸的核苷酸序列，利用DNA合成儀人工合成其基因。（3）從基因組DNA文庫中篩選分離組織/細胞染色體DNA：利用限制性核酸內切酶將染色體DNA切割成片段，與適當的克隆載體連接后轉入受體菌擴增，即獲得基因組DNA文庫，用核酸探針將所需目的基因從基因文庫中“釣”取出來。（4）從文庫中篩選cDNA：提取mRNA，利用反轉錄酶合成與其互補的DNA（cDNA）分子，再復制成雙鏈cDNA片段，與適當載體連接后轉入受體菌，即獲得cDNA文庫，然后采用適當方法從cDNA文庫中篩選出目的cDNA。（5）用PCR從基因組DNA或cDNA中擴增目的基因。

9．同mRNA互補的DNA稱為cDNA。cDNA文庫是以某一細胞的總mRNA為模板，在無細胞系統中，在反轉錄酶的作用下，首先合成互補DNA的第一鏈，破壞RNA模板后，再以第一鏈為模板合成第二鏈，得到雙鏈cDNA。選用適合的載體，與合成的cDNA重組，導入寄主細胞，經篩選得到的cDNA克隆群稱為cDNA文庫。由于cDNA技術合成的是不含內含子的功能基因，因此是克隆真核生物基因的一種通用方法。由于細胞內的基因在表達的時間上并非是統一的，具有發育的階段性和時間性，有些則需要特殊的環境條件。所以，cDNA文庫不可能構建得十分完全，也就是說任何一個cDNA文庫都不可能包含某一生物的全部編碼基因。cDNA文庫與基因組文庫的主要差別是：（1）基因組文庫克隆的是任何基因，包括未知功能的DNA序列，cDNA文庫克隆的是具有蛋白質產物的結構基因，包括調節基因。（2）基因組文庫克隆的是全部遺傳信息，不受時空影響，cDNA文庫克隆的是被轉錄DNA序列（因它受發育和調控因子的影響）。（3）基因組文庫中的編碼基因是含有內含子和外顯子，而cDNA克隆的基因不含內含子。

10．DNA重組載體應具備的條件：（1）能自主復制；（2）具有一種或多種限制性內切酶的單一切割位點，并在位點中插入外源基因后，不影響其復制功能；（3）具有1～2個篩選標記；（4）克隆載體必須是安全的，不應含有對受體細胞有害的基因，并且不會任意轉入其他生物細胞；（5）易于操作，轉化效率高。常用的基因載體有以下幾種：（1）質粒：是細菌染色體以外的小型環狀雙鏈DNA分子，本身有復制功能，且帶有某些選擇信息，但可插入的目的基因片段較小。（2）噬菌體DNA：是一種病毒DNA，能插入比較大的外源DNA片段，在DNA分子上有多種限制性核酸內切酶識別位點，便于多種外源DNA酶切片段的克隆。（4）柯斯質粒載體和酵母人工染色體：前者結合了質粒和 噬菌體載體的優點，也是一種環形雙鏈DNA分子，具有質粒的性質，可以轉化大腸桿菌，并自行復制和增殖，但它不會產生子代噬菌體，構建成的此種載體較小，因此能插入比較大的外源DNA片段，所以被廣泛地用于構建基因組文庫。后者既含有大腸桿菌來源的質粒復制起始位點，又含有酵母菌染色體DNA著絲點，端粒和復制起始位點的序列，以及合適的選擇標記基因，可在轉化的酵母菌細胞內，按染色體DNA復制的形式復制重組DNA，容納外源DNA片段的能力比前3種載體大得多。

11．（1）黏性末端連接：用同一限制酶切割載體及目的基因后，產生完全相同的黏性末端，可以用DNA連接酶直接進行共價連接。或兩種不同的限制性核酸內切酶切割產生的配伍末端（相同類型的黏性末端）之間也可以進行黏性末端連接。（2）平端連接：某些限制酶切割DNA后產生平頭末端，由于平頭末端5′端帶有磷酸，3′帶有游離羥基，可在DNA連接酶作用下直接連接，并且不管末端序列如何均可連接，但連接效率要比黏性末端之間的連接低。（3）同聚物加尾連接：利用同聚物序列，如多聚A與多聚T之間的退火作用完成連接。如果載體和目的基因上找不到共同的酶切點時，可經不同的限制酶切割后，用單鏈核酸酶將其各自的黏性末端切平，在末端核苷酸轉移酶作用下，在DNA片段末端加上同聚物序列，制造出黏性末端，而后連接。（4）人工接頭連接：將磷酸化接頭連到平末端，使產生新的限有制性酶切核酸酶位點，再用限制酶切割，產生黏性末端后連接。

12．在轉基因操作以后，載體只能進入部分宿主細胞，即使含有載體的細胞，也并非都含有目的基因，有些宿主細胞可能含有自身連接成環的載體分子或非目的基因與載體形成的重組體。因此，須在不同層次不同水平上進行篩選和鑒定，以確定哪一菌落所含的重組DNA分子確實帶有目的基因，這一過程為篩選。根據載體體系、宿主細胞特性及外源基因在受體細胞表達情況的不同，可采用：（1）直接選擇法：針對載體攜帶某種或某些標志基因和目的基因，直接測定該基因或基因表型的方法。a．抗藥標志的篩選：載體具有某種抗生素的抗性基因，在轉化后只有含載體的細菌才能在含該抗生素的培養平板上生長并形成單菌落，而未轉化細胞則不能生長，這樣即可將轉化菌與非轉化菌區別開來。b．插入失活法：將目的基因插入載體某一耐藥基因內使該基因失活，可區分單純載體或重組載體（含目的基因）的轉化菌落。如pBR322含ampr、Tetr雙抗藥基因，若將目的基因插入載體的Tetr基因中，則含目的基因的轉化細胞只能在含Amp的培養液中生長，而不能在含Tet的培養液中生長。c．標志補救：若克隆的基因能在宿主菌表達，且表達產物與宿主菌的營養缺陷互補，那么就可以利用營養突變菌株進行篩選，這稱為標志補救。如重組體為亮氨酸自養型（Leu＋），將重組子導入亮氨酸異養型（Leu－）的宿主細胞后，在不含Leu的培養液中可生長，而不含重組體的細胞則不能生長。－互補法篩選（見43題）也是一種標志補救選擇方法。d．酶切圖譜篩選：分別挑取獨立的菌落，培養后快速提取重組體DNA，用重組時所采用的限制酶切割后，進行瓊脂糖凝膠電泳，可以從DNA片段的大小和有無判斷所選的菌落是否為陽性克隆。e．核酸雜交篩選：將轉化子DNA或克隆的DNA分子片段轉移至合適的膜上，利用標記探針進行雜交，直接選擇并鑒定目的基因。f．原位雜交篩選：是將待選菌在平板上培養成菌落，按相應位置（原位）轉移至合適的膜上，經變性使膜上的DNA成單鏈，再與標記的探針（與目的基因互補）雜交，找出平板上的菌落位置，即為重組的陽性菌落。（2）免疫學方法篩選：利用特異抗體與目的基因表達產物的特異相互作用進行篩選。這種方法不直接鑒定基因，屬非直接篩選法。分為免疫化學方法及酶聯免疫檢測分析等。基本的工作原理是將瓊脂培養板上的轉化子菌落經氯仿蒸汽裂解、釋放抗原，再將固定有抗血清的膜覆蓋在裂解菌落上，在膜上得到抗原抗體復合物，最后用合適的方法檢出陽性反應菌落。

第三篇：基因的表達.教案

一、第四章 基因的表達

第一節 基因指導蛋白質的合成（一）教學目標

知識方面了解什么叫基因的表達； 大概了解基因指導蛋白質合成所要經歷的兩大過程；

詳細學習RNA；

詳細學習轉錄。

能力方面運用類比的方法，比較RNA和DNA之間的異同點； 學習觀察轉錄的模擬圖，并結合自己的空間想象力，理解并能熟練描述轉錄的 整個過程。

情感方面 通過學習基因的表達，了解恢復已經滅絕的生物，或者拯救瀕危生物的途徑之一

是利用它們的DNA的原因，增強學生對其他生物的保護意識。

二、教學重點，難點，以及解決方法

1教學重點

（1）RNA的結構，種類，以及它與DNA的區別

解決方法：學生首先帶著教師提出的問題閱讀教材，尋找答案；然后完成教師 設計的表格加強了解。

（2）轉錄的概念，所需條件和整個過程

解決方法：學生亦是首先帶著教師提出的問題研讀教材的文字和圖形，然后討論完成教師所設計的問題，最后，觀察轉錄模擬圖，自己表述整個過程。

教學難點

（1）

DNA和RNA的異同

解決方法：教師設計表格，學生討論后自己完成。（3）轉錄過程中的堿基互補配對原則

解決方法：學生閱讀教材，完成教師設計的填空題；教師多舉例子，學生回答熟悉。

三、課時安排：2課時（此為第一課時）

四、學生活動：指導學生閱讀教材，找出知識點，小組討論，回答相關問題。

五、教學過程 導課:展示教材內容，明確本章和本節課所要學習的內容，由教材的“問題探討”引

出本節課； 基因指導蛋白質合成的兩的過程—轉錄和翻譯； 由基因和蛋白質在細胞內存在的空間差異矛盾，引出“幫手”—RNA的學習。

（1）RNA的中文名稱；

（2）RNA的基本單位；

（3）RNA和DNA的比較（填表格）

（4）RNA的種類 4 轉錄

（1）轉錄的概念；

（2）轉錄所需的原料，模板，能量，酶；

（3）轉錄的過程（完成填空）5 完成P64“思考與討論” 6 課堂回顧

六、作業布置（略）

七、板書設計（略）

生物組

張亞

第四篇：基因的表達教學設計方案

基因的表達教學設計方案

【教學重點、難點、疑點及解決辦法】

1．教學重點：染色體、DNA和基因三者之間的關系和基因的本質。2．教學難點：基因控制蛋白質合成的過程和原理。3．教學疑點：

（1）蛋白質和性狀的關系。

（2）DNA的兩條鏈都能轉錄嗎？ 4．解決辦法：

（1）強調是重要的基本概念，引起學生重視。

（2）加強三者之間關系的舉例與解析。

（3）配合圖示（課本第12頁圖6－7）說明染色體和基因間的關系。

（4）重視學生閱讀、理解和記憶。

（5）對遺傳效應的內容要舉例解釋清楚。

（1）運用蛋白質合成示意圖形象說明轉錄、翻譯的場所、模板、原料、工具等；

（2）對RNA和DNA的組成進行比較，RNA的種類及每種RNA的功能要舉例講清楚；

（3）注意t RNA的反密碼子和所攜帶的氨基酸的密碼子不要混淆；

（4）對3種堿基互補配對原則“要挑出來講明用途”；

（5）用電報的信息轉換類比說明轉錄、翻譯的概念。

（1）蛋白質與性狀——舉例說明不同的蛋白質結構就是不同的性狀。基因控制蛋白質的合成，就是控制性狀。

（2）DNA的兩條鏈都能轉錄嗎？——不能。對還有疑問的學生用DNA結構掛圖或書中的插圖講解說明兩條鏈方向不同。（注：轉錄的只是其中一條鏈即35－55鏈，這在DNA的立體結構中已埋下伏筆）。【課時安排】 2課時。【教學過程】

第一課時

引言：DNA分子是怎樣控制遺傳性狀的呢？現代遺傳學的研究認為，基因是決定生物性狀的基本單位。那么，基因與DNA有什么關系呢？

1．基因是有遺傳效應的DNA片段

講述：每個染色體含有一個DNA分子，每個DNA分子有很多基因，基因是什么？

（l）基因的概念：基因是控制生物性狀的遺傳物質的功能單位和結構單位，是有遺傳效應的DNA片段。此概念有三個要點：

①基因是有遺傳效應的DNA片段

這就是說，基因是DNA的片段，但必須具有遺傳效應（指具有復制、轉錄、翻譯、重組突變及調控等功能）。有的DNA片段屬間隔區段，沒有控制性狀的作用，這樣的DNA片段就不是基因。

②基因是控制生物性狀的遺傳物質的功能單位

舉例：豌豆高莖基因控制高的性狀，使豌豆長到大約2米高；豌豆矮莖基因控制矮的性狀，使豌豆長到約30厘米。

紫茉莉紅花的基因控制紅花性狀，開紅花。

狗的直毛有直毛基因控制；人的黑發有黑發基因控制。

③基因是控制性狀的遺傳物質的結構單位

控制某種性狀的基因有特定的DNA片段，蘊含特定的遺傳信息，可以切除，可以拼接到其他生物的DNA上，從而獲得某種性狀的表達，故基因是結構單位。

例如：把牛的胰島素基因拼接到大腸桿菌的DNA上，大腸桿菌可以生產胰島素。

（2）基因的位置：染色體是基因的載體，基因在染色體上呈直線排列（銀幕顯示第12頁圖6－7：果蠅某一條染色體上的幾個基因）。

問：那么，構成DNA的基本單位是什么？

學生答出：脫氧核苷酸。

又問：有幾種脫氧核苷酸？

學生回答：4種（它們分別是：略）

（3）基因的化學組成：每個基因含有成百上千個脫氧核苷酸。

講述：基因的脫氧核苷酸排列順序代表遺傳信息。例如：白花基因有特定的脫氧核苷酸排列順序，這樣特定的排列順序就代表白花的遺傳信息。上一代傳給下一代的是遺傳信息而不是白花的本身，在下一代就可以將白花遺傳信息表達為白花。

（4）基因不同的實質：不同的基因，四種脫氧核苷酸的排列順序不同，但是每個基因都有特定的排列順序（可舉例說明之入

學生看書12－13頁《基因——有遺傳效應的DNA片段》。

要求：

①對基因的概念在理解的基礎上記憶，這是一個很重要的基本概念。

②理解基因一DNA—染色體之間的關系。

教師最后歸納：基因是DNA分子上具有一定遺傳效應的DNA片段，在染色體上呈直線排列，是控制生物性狀的遺傳物質的結構和功能單位。

2．基因的表達

講述：基因不僅可以通過復制把遺傳信息傳遞給下一代，還可以使遺傳信息以一定的方式反映到蛋白質的分子結構上來，從而使后代表現出與親代相似的性狀，遺傳學上把這一過程叫做基因的表達。如：

從上述圖示中可以看到，復制和表達遺傳信息是基因的基本功能。那么，是如何表達的呢？

3．基因控制蛋白質的合成

講述：生物的性狀主要通過蛋白質來體現的。比如，魚的肌肉由魚的肌肉蛋白質來體現；牛的肌肉由牛的肌肉蛋白質來體現；雞的肌肉由雞的肌肉蛋白質來體現。我們能吃出魚肉、牛肉、雞肉味道的不同，就是因為它們的蛋白質結構不同，因而體現了各自不同的性狀。

基因控制性狀就是通過控制蛋白質合成來實現的。基因可比喻為導演，蛋白質可比喻為演員。基因主要存在于細胞核的染色體上（細胞核基因），而合成蛋白質是在細胞質里進行的。

那么，遺傳信息怎樣由細胞核到細胞質呢？這需要通過另一種核酸——RNA。

銀幕顯示DNA和RNA的區別，讓學生比較不同之處。

RNA與DNA的區別有兩點：

①嘧啶堿有一個不同。RNA是尿嘧啶，DNA則為胸腺嘧啶。

②五碳糖不同：RNA是核糖，DNA是脫氧核糖，這樣一來組成RNA的基本單位就是核糖核苷酸，DNA則為脫氧核苷酸。

（三）總結

遺傳的主要物質是DNA，基因是有遺傳效應的DNA片段，在染色體上呈直線排列，基因的不同就是脫氧核苷酸排列順序不同，不同的基因含有不同的遺傳信息。

基因控制性狀就是通過控制蛋白質合成來實現的，DNA的遺傳信息又是通過RNA來傳遞的。

（四）布置作業

1．細胞內與遺傳有關的物質，從簡單到復雜的結構層次是（）

A．基因→DNA→脫氧核苷酸→染色體

B．脫氧核苷酸→基因→DNA→色體

C．脫氧核苷酸→基因→染色體→DNA

D．基因→脫氧核苷酸→染色體→DNA

2．下列哪一組物質是RNA的組成成分（）

A．脫氧核糖 堿基和磷酸

B．脫氧核糖 核酸和磷酸

C．核糖 嘧啶和核酸

D．核糖 堿基和磷酸

3．構成人體的核酸有兩種，構成核酸的基本單位——核苷酸有多少種（A．2種 B．4種 C．5種 D．8種 答案：1．B 2．D 3．D

4．課本第17反復習題一，1；四。

（五）板書設計

（三）基因的表達

1．基因是有遺傳效應的DNA片段

（l）基因的概念：三個要點

（2）基因的位置：在染色體上呈直線排列

（3）基因的化學組成（4）基因不同的實質 2．基因的表達

3．基因控制蛋白質的合成 DNA和RNA的比較

T→U；脫氧核糖→核糖）第二課時

（一）明確目標

顯示本堂課應達到的學習目標。

1．基因控制蛋白質的合成：轉錄和翻譯（B：識記）。

2．基因控制性狀的原理（B：識記）。銀幕顯示：

①發報人發報圖像 接報電文的圖像

②遺傳信息表達的類比如下： 電報信息表達：

— οο —οο 0130 0117 你好

（二）重點、難點學習與目標完成過程

復習提問：什么是基因？什么是基因的表達？

舉例說明。

學生回答：略。

引言：我們知道，發電報要經信息轉換，再由密碼翻譯成中文。基因控制蛋白質合成要經過“轉錄”和“翻譯”兩個重要步驟，如何“轉錄”和“翻譯”，我們這節課來學習。

（2）蛋白質合成過程 講述：

①轉錄

a．概念：指以DNA的一條鏈為模板，按照A——U、G——C、T——A、C——G堿基互補配對原則，合成信使RNA的過程。

b．場所：細胞核內。

c．信息傳遞方向：DNA→信使RNA。

d．轉錄的過程： 講解：

②翻譯

a．概念：是指以mRNA為模板，合成具有一定氨基酸順序的蛋白質的過程。

b．場所：mRNA經核孔進入細胞質中與核糖體結合。

C．信息傳遞方向：mRNA→一定結構的蛋白質。

d．翻譯過程。

設問：蛋白質多樣性的原因？

學生答出：組成蛋白質的氨基酸種類較多（20種），氨基酸數目巨大，氨基酸的排列順序千變萬化，肽鏈的空間結構也變化多端。

請同學們想想：氨基酸有20種，mRNA有四種核苷酸，四種堿基A、G、C和U是如何決定20種氨基酸的呢？

和同學一起討論（用排列組合）：

如果1個堿基決定1個氨基酸就只能決定4種，即

如果2個堿基決定1個氨基酸就只能決定16種，即

如果3個堿基決定1個氨基酸就可決定64種，即

不可以

不可以

完全可以，還有多

實驗驗證：1961年英國的克里克和同事用實驗證明一個氨基酸是由mRNA的3個堿基決定，即三聯體密碼子。

美國年輕的生物化學家尼倫伯格和同學用人工合成方式，首先闡明了遺傳密碼的第一個密碼子——UUU，即決定苯丙氨酸的密碼子。1967年科學家已將20種氨基酸的密碼子全部破譯。（此時出示教材第14頁表6－120種氨基酸的密碼子表，并解說）。

教師歸納：其64個密碼子，其中3個終止密碼，2個起始密碼，一種密碼子代表一種氨基酸，有的氨基酸只有一個密碼子，如色氨酸UGG，有的氨基酸不止一個密碼子。

問：我們在上學期這一章細胞里講過了，把氨基酸合成蛋白質的場所在哪里？

學生答出：細胞質的核糖體。

講述：核糖體里并沒有現成的氨基酸，氨基酸存在于細胞質基質中，人體氨基酸的來源的主要途徑是食物消化、吸收和運輸。細胞質基質中的氨基酸要進入核糖體需要經過搬運工搬運——即另一種RNA，轉運RNA。一種tRNA只能轉運一種特定的氨基酸（此時出示三葉草型轉運RNA模式圖，對著圖講解）。

講述：每種轉運RNA只能識別并轉運一種氨基酸。轉運RNA的另一端有三個堿基即反密碼子，能與mRNA的密碼子配對。

例如（此時銀幕出現課本第15頁圖6－10蛋白質合成示意圖），指著圖中第一個轉運RNA的位置講，信使RNA上的三個堿基GUU就是一個密碼子，tRNA一端的三個堿基CAA是反密碼子，只能是反密碼子專一地和密碼子按堿基互補原則（A—U、G—C．T—A、C—G）配對。當轉運RNA運載著1個氨基酸進入到核糖體后，就以mRNA為模板，按照堿基互補配對原則，把轉運來的氨基酸放在相應的位置上。轉運完畢后，轉運RNA離開核糖體，又去轉運下一個氨基酸。

總之，核糖體中的mRNA有許多“密碼子”，每個“密碼子”與轉運特定氨基酸的轉運RNA的“反密碼子”，能夠堿基配對的，才能對號入座。也即是說一種轉運RNA在哪個位置上對號入座是靠轉運RNA的“反密碼子”去識別，而位置則是mRNA按遺傳信息預先定了的。

當核糖體接受四個氨基酸以后，第二個氨基酸就會被移至第一個氨基酸的位置上，并通過肽鍵與第一個氨基酸連接起來，與此同時，核糖體在RNA上也移動三個堿基的位置，此過程往返地進行，肽鏈就不斷地延伸，直到出現終止密碼子為止。

從mRNA上脫離合成的多肽鏈經盤曲折疊成為有一定功能的蛋白質。

4．基因對性狀的控制

講述：生物的一切遺傳性狀都是受基因控制的。因為基因中的脫氧核苷酸的排列順序決定了信使RNA中核糖核苷酸的排列順序，信使RNA中堿基排列順序又決定了氨基酸的排列順序，氨基酸的排列順序最終決定了蛋白質的結構和功能的特異性，從而使生物體表現出各種遺傳性狀。

（1）通過控制酶的合成來控制代謝過程，從而控制生物性狀

舉例：酪氨酸酶缺乏是由于基因不正常等。

（2）通過控制蛋白質分子的結構來直接影響性狀

舉例：控制血紅蛋白結構的基因不正常，就會合成結構異常的血紅蛋白而患病等。

（三）總結

基因控制蛋白質的合成包括轉錄和翻譯兩個過程，轉錄是以DNA的一條鏈為模板，合成mRNA。這樣，基因中的遺傳信息就傳遞到mRNA上。

翻譯是以mRNA為模板，合成具有一定氨基酸順序的蛋白質的過程。它包括①mRNA從核孔進入到細胞質中，與核糖體結合起來；②轉運氨基酸；③安放氨基酸；④合成多肽鏈、并盤曲折疊成有一定功能的蛋白質等四個主要步驟。

（四）布置作業

課本第17頁復習題

一、2；二；三。

（五）板書設計

（2）蛋白質的合成過程

①轉錄：以DNA一條鏈為模板，合成mRNA的過程

②翻譯，以mRNA為模板，合成具有一定或基酸順序的蛋白質的過程

4．基因對性狀的控制

（1）通過控制酶的合成來控制代謝過程，從而控制生物性狀，（2）通過控制蛋白質分子的結構來直接影響性狀。

基因控制蛋白質合成：銀幕顯示一覽表

第五篇：牙鲆肌肉發育調節基因的克隆、表達及功能分析

《中國科學院研究生院（海洋研究所）》 2008年

加入收藏 獲取最新

牙鲆肌肉發育調節基因的克隆、表達及功能分析

張玉青

【摘要】： 本文克隆了牙鲆的成肌因子MyoD和Myf5,以及牙鲆的Forkhead基因FoxD1、FoxD3和FoxD5,并對其在牙鲆肌肉發育中的功能進行了分析。牙鲆MyoD和Myf5基因都具有三個外顯子,兩個內含子。其編碼的氨基酸序列都含有保守的bHLH;牙鲆FoxD1,FoxD3,FoxD5基因都只有一個外顯子,編碼的氨基酸序列都含有保守的翼狀螺旋DNA結合結構域。在胚胎發育早期,Myf5在近軸中胚層中表達,體節發生過程中,Myf5在體節中表達,MyoD基因最早在分節板的體節前細胞中表達,隨后在近軸細胞、體節中表達;隨著胚胎的發育,Myf5在成熟體節中表達量降低,在新生體節中表達較強;MyoD自30個體節時期后只在新生的尾部體節中表達,在成熟的體節中表達量降低;在孵化期,MyoD和Myf5在頭部及鰭的肌肉、尾部的體節中表達;生長期的牙鲆中,Myf5在骨骼肌和腸中表達,成體牙鲆中,Myf5只在肌肉中表達;生長期的牙鲆及成體牙鲆中,MyoD只在肌肉組織中表達。牙鲆MyoD和Myf5的啟動子可以驅動綠色熒光蛋白在斑馬魚肌肉纖維中表達,其包含了這兩個基因正常表達所需的核心區域,并可以跨物種行使功能。在胚胎發育早期,FoxD3在未遷移神經嵴前體細胞、體節、耳后的基板、頭部和軀干的神經嵴細胞、松果體中表達。牙鲆FoxD1主要在腦,體節,腎臟及腸中表達。牙鲆FoxD5主要在體節、尾芽、前腦、耳泡中表達。在斑馬魚中過量表達牙鲆FoxD3,并與斑馬魚的同源基因進行比較,結果表明注射牙鲆和斑馬魚FoxD3的斑馬魚胚胎表型一致,它們在中軸兩側的發育出現了不同步現象,MyoD和Myf5在近軸中胚層中的表達受到不同程度抑制。因此,FoxD3在不同物種之間保守,并且FoxD3在肌肉發育的調控通路中可能通過與MyoD和Myf5相互作用而行使功能。在斑馬魚中過量表達FoxD1后,MyoD在一側體節中的表達受到了嚴重抑制,而在近軸細胞中的表達未受影響,Myf5在體節前中胚層,近軸細胞,及體節中的表達都受到了抑制。FoxD1在胚胎發育的早期可能通過調控MyoD和Myf5的表達而參與肌肉發育的調控。將牙鲆FoxD5在斑馬魚中過量表達,MyoD在一側體節中的表達量有所升高,而在近軸細胞中的表達未受影響;Myf5在一側體節和體節前中胚層中的表達也有所升高,表明牙鲆FoxD5可以調控肌肉調節因子MyoD和Myf5的表達而參與早期肌肉發育的調控。

【關鍵詞】：牙鲆 Paralichthys olivaceus Myf5 MyoD FoxD1 FoxD3 FoxD5 RT-PCR 原位雜交 顯微注射 過量表達

【學位授予單位】：中國科學院研究生院（海洋研究所）【學位級別】：博士 【學位授予年份】：2008 【分類號】：Q78;S917.4 【目錄】：

? 摘要6-8 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? Abstract8-10 第一章 引言10-36 1.胚胎肌肉發育10-14 1.1 動物的肌肉發育10-12 1.2 魚類的肌肉發育12-14 2.骨骼肌發育的特化信號14-20 2.1 Hedgehog 信號系統14-16 2.2 Wnt 信號系統16-17 2.3 TGF-β 信號17-18 2.4 成纖維細胞生長因子18-19 2.5 Pax 基因家族19-20 3.肌肉調節因子(MRFs)20-26 3.1 肌肉調節因子的結構與功能20-24 3.2 肌肉調節因子的調控24-26 4.FoxD 家族基因及其在胚胎發育中的作用26-34 4.1 Forkhead 家族基因概述26-30 4.2 FoxD 家族基因30-34 5.用顯微注射方法在斑馬魚中進行基因功能研究34-35 6.研究意義35-36 第二章 牙鲆 MyoD 和 Myf5 的克隆、表達及功能分析36-74 1.材料與方法36-44 1.1 牙鲆和斑馬魚的培育與實驗材料的獲得36-37 1.2 實驗試劑37 1.3 質粒與菌株37 1.4 儀器37 1.5 計算機程序37 1.6 引物37-38 1.7 實驗方法38-44 2.牙鲆肌肉調節因子 MyoD 的克隆與功能分析44-57 2.1 牙鲆 MyoD 基因組,cDNA 的克隆及序列分析44-51 2.2 牙鲆 MyoD 在胚胎中的時空表達51-53 2.3 牙鲆 MyoD 在生長的牙鲆中的時空表達53-54 2.4 牙鲆 MyoD 在胚胎發育早期及成體中表達的半定量分析54-56 2.5 小結56-57 3.牙鲆肌肉調節因子 Myf5 的克隆與功能分析57-70 3.1 牙鲆 Myf5 基因的克隆與序列分析57-62 3.2 牙鲆 Myf5 啟動子和第一個內含子的保守序列分析62-65 3.3 牙鲆 Myf5 在胚胎中的時空表達65-68 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 3.4 牙鲆 Myf5 在生長的牙鲆不同組織中的表達68 3.5 牙鲆 Myf5 在胚胎發育早期及成體中表達的半定量分析68-70 3.6 小結70 4.牙鲆 MyoD 和 Myf5 啟動子驅動的綠色熒光蛋白在斑馬魚胚胎中的表達70-74 4.1 重組質粒 MyoDP-GFP,Myf5P-GFP 的構建71 4.2 牙鲆 MyoD 和 Myf5 啟動子驅動的綠色熒光蛋白在肌肉中特異的表達71-73 4.3 小結73-74 第三章 牙鲆 FoxD3 的克隆、表達及功能分析74-94 1.材料與方法75-77 2.牙鲆 FoxD3 基因的克隆與序列分析77-83 3.牙鲆 FoxD3 在胚胎發育早期的表達83-85 4.斑馬魚中過量表達牙鲆 FoxD3 對早期胚胎發育的影響85-89 5.討論89-92 6.小結92-94 第四章 牙鲆 FoxD1 的克隆、表達及功能分析94-108 1.材料與方法94 2.牙鲆 FoxD1 基因的克隆與序列分析94-99 3.牙鲆 FoxD1 在胚胎中的時空表達99-102 4.斑馬魚中過量表達牙鲆 FoxD1 對早期胚胎發育的影響102-104 5.討論104-106 6.小結106-108 第五章 牙鲆 FoxD5 的克隆、表達及功能分析108-121 1.材料與方法108 2.牙鲆 FoxD5 基因的克隆與序列分析108-111 3.牙鲆 FoxD5 在胚胎中的時空表達111-116 4.斑馬魚中過量表達牙鲆 FoxD5 對早期胚胎發育的影響116-117 5.討論117-120 6.小結120-121 結論121-124 參考文獻124-145 發表文章145-146 致謝146