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2024新教材生物高考專題復習
微專題　核酸序列閱讀、分析
　　高考題常以各種科研文獻為情境考查核酸序列的閱讀、分析。
　　基因的兩條鏈中只有一條具有轉錄功能,這條具有轉錄功能的鏈被稱為模板鏈(非編碼鏈),另一條互補鏈被稱為非模板鏈(編碼鏈)。在進行核酸序列的閱讀、分析時,可只分析非模板鏈和mRNA鏈,這兩條鏈的堿基排列順序一致(只是mRNA不含T只含U)、方向一致(都從5'端→3'端),且都蘊含著基因的編碼信息。注意,模板鏈中的核酸序列與編碼蛋白質的mRNA的序列是互補的,在進行核酸序列閱讀、分析時一般不選此鏈。
例1　(2022重慶,24節選)科學家用基因編輯技術由野生型番茄(HH)獲得突變體番茄(hh),發現突變體中DML2基因的表達發生改變,進而影響乙烯合成相關基因ACS2等的表達及果實中乙烯含量(圖Ⅰ、Ⅱ),導致番茄果實成熟期改變。請回答以下問題:
圖Ⅱ
(1)圖Ⅰ中,基因h是由基因H編碼區第146位堿基后插入一個C(虛線框所示)后突變產生,致使h蛋白比H蛋白少93個氨基酸,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。基因h轉錄形成的mRNA上第49個密碼子為　　　。另有研究發現,基因H發生另一突變后,其轉錄形成的mRNA上有一密碼子發生改變,但翻譯的多肽鏈氨基酸序列和數量不變,原因是　　　　　　　　　　。
(2)圖Ⅱ中,t1~t2時段,突變體番茄中DML2基因轉錄的mRNA相對量低于野生型,推測在該時間段,H蛋白對DML2基因的作用是　　　　　　　　　　　　　。突變體番茄果實成熟期改變的可能機制為:H突變為h后,由于DML2基因的作用,果實中ACS2基因　　　　　　　　　　　,導致果實成熟期　　　　(填“提前”或“延遲”)。
答案　(1)h基因轉錄出的mRNA中,終止密碼子提前出現　GCC　密碼子具有簡并性　(2)促進DML2基因的轉錄過程　表達延遲　延遲
1.鑒定基因突變
在鑒定基因突變時,要鑒定突變的位點、方式(是替換突變還是缺失或插入突變)以及是否發生了終止突變。一般來說,缺失或插入突變對編碼的蛋白質的影響更大,如果缺失或插入的堿基數量不是3的倍數,會導致突變位點之后的密碼子都發生變化;如果發生替換突變時,突變點密碼子變成終止密碼子,也會對編碼的蛋白質產生較大影響。
例2　(2022山東,25節選)(2)PCR擴增得到的P基因經酶切連接插入載體后,與編碼FLAG的序列形成一個融合基因,如圖甲所示,其中“ATGTGCA”為P基因編碼鏈起始序列。將該重組載體導入細胞后,融合基因轉錄出的mRNA序列正確,翻譯出的融合蛋白中FLAG的氨基酸序列正確,但P基因對應的氨基酸序列與P不同。據圖甲分析,出現該問題的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　
　　　　　　　　。修改擴增P基因時使用的帶有EcoRⅠ識別序列的引物來解決該問題,具體修改方案是　 　。
答案　(2)P基因編碼鏈的第一個堿基與EcoRⅠ識別序列的最后兩個堿基編碼一個氨基酸,導致mRNA的密碼子被錯位讀取　在引物中的EcoRⅠ識別序列3'端添加1個堿基
　　編碼鏈與mRNA中堿基排列順序一致(只是mRNA中不含T只含U),起始密碼子是AUG,那么編碼鏈核酸序列的閱讀、分析就從ATG開始,三聯體密碼子閱讀框架的改變會造成翻譯結果的改變。若發生移碼突變應再插入一定數量堿基對,保持原基因編碼的密碼子順序不變。
例3　(2021山東,25節選)人類γ基因啟動子上游的調控序列中含有BCL11A蛋白結合位點,該位點結合BCL11A蛋白后,γ基因的表達被抑制。通過改變該結合位點的序列,解除對γ基因表達的抑制,可對某種地中海貧血癥進行基因治療。科研人員擴增了γ基因上游不同長度的片段,將這些片段分別插入表達載體中進行轉化和熒光檢測,以確定BCL11A蛋白結合位點的具體位置。相關信息如圖所示。
(1)為將擴增后的產物定向插入載體指導熒光蛋白基因表達,需在引物末端添加限制酶識別序列。據圖可知,在F1~F7末端添加的序列所對應的限制酶是　　　　,在R末端添加的序列所對應的限制酶是　　　　。本實驗中,從產物擴增到載體構建完成的整個過程共需要　　　　種酶。
答案　(1)SalⅠ　EcoRⅠ　6
2.核酸序列的閱讀、分析需要注意方向性
啟動子位于目的基因的上游,終止子位于目的基因的下游。
　　質粒中不同基因的編碼鏈可能不在同一條DNA單鏈上,所以方向可能不同,為了保證目的基因正確插入,一般采用雙酶切,切出不同的黏性末端,保證目的基因按正確的方向插入。若目的基因兩端沒有合適的酶切位點,通過PCR技術擴增目的基因時可以在引物的5'端加入酶切位點序列。
例4　(2020江蘇,33節選)如果已知一小段DNA的序列,可采用PCR的方法,簡捷地分析出已知序列兩側的序列,具體流程如下圖(以EcoRⅠ酶切為例):
請據圖回答問題:
(3)若下表所列為已知的DNA序列和設計的一些PCR引物,步驟Ⅲ選用的PCR引物必須是　　　　(從引物①②③④中選擇,填編號)。
DNA序列(虛線處省略了部分核苷酸序列)
已知 序列
PCR 引物 ①5'-AACTATGCGCTCATGA-3' ②5'-GCAATGCGTAGCCTCT-3' ③5'-AGAGGCTACGCATTGC-3' ④5'-TCATGAGCGCATAGTT-3'
(4)對PCR產物測序,經分析得到了片段F的完整序列。下列DNA單鏈序列中(虛線處省略了部分核苷酸序列),結果正確的是　　　　。
A.5'-AACTATGCG…………AGCCCTT-3' B.5'-AATTCCATG…………CTGAATT-3'
C.5'-GCAATGCGT…………TCGGGAA-3' D.5'-TTGATACGC…………CGAGTAC-3'
答案　(3)②④　(4)B
　　核酸序列的閱讀、分析不僅要注意目的基因的方向性,還應注意引物的方向性,一對引物要分別結合在兩條模板鏈的3'端,新鏈延伸的方向為從5'端到3'端。
拓展:反向PCR
　　常規PCR無法做到擴增未知序列的DNA片段,主要的困難是拿不到特定的引物序列。反向PCR的原理是通過已知序列擴增未知序列。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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