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2024新教材生物高考专题复习
微专题　核酸序列阅读、分析
　　高考题常以各种科研文献为情境考查核酸序列的阅读、分析。
　　基因的两条链中只有一条具有转录功能,这条具有转录功能的链被称为模板链(非编码链),另一条互补链被称为非模板链(编码链)。在进行核酸序列的阅读、分析时,可只分析非模板链和mRNA链,这两条链的碱基排列顺序一致(只是mRNA不含T只含U)、方向一致(都从5'端→3'端),且都蕴含着基因的编码信息。注意,模板链中的核酸序列与编码蛋白质的mRNA的序列是互补的,在进行核酸序列阅读、分析时一般不选此链。
例1　(2022重庆,24节选)科学家用基因编辑技术由野生型番茄(HH)获得突变体番茄(hh),发现突变体中DML2基因的表达发生改变,进而影响乙烯合成相关基因ACS2等的表达及果实中乙烯含量(图Ⅰ、Ⅱ),导致番茄果实成熟期改变。请回答以下问题:
图Ⅱ
(1)图Ⅰ中,基因h是由基因H编码区第146位碱基后插入一个C(虚线框所示)后突变产生,致使h蛋白比H蛋白少93个氨基酸,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。基因h转录形成的mRNA上第49个密码子为　　　。另有研究发现,基因H发生另一突变后,其转录形成的mRNA上有一密码子发生改变,但翻译的多肽链氨基酸序列和数量不变,原因是　　　　　　　　　　。
(2)图Ⅱ中,t1~t2时段,突变体番茄中DML2基因转录的mRNA相对量低于野生型,推测在该时间段,H蛋白对DML2基因的作用是　　　　　　　　　　　　　。突变体番茄果实成熟期改变的可能机制为:H突变为h后,由于DML2基因的作用,果实中ACS2基因　　　　　　　　　　　,导致果实成熟期　　　　(填“提前”或“延迟”)。
答案　(1)h基因转录出的mRNA中,终止密码子提前出现　GCC　密码子具有简并性　(2)促进DML2基因的转录过程　表达延迟　延迟
1.鉴定基因突变
在鉴定基因突变时,要鉴定突变的位点、方式(是替换突变还是缺失或插入突变)以及是否发生了终止突变。一般来说,缺失或插入突变对编码的蛋白质的影响更大,如果缺失或插入的碱基数量不是3的倍数,会导致突变位点之后的密码子都发生变化;如果发生替换突变时,突变点密码子变成终止密码子,也会对编码的蛋白质产生较大影响。
例2　(2022山东,25节选)(2)PCR扩增得到的P基因经酶切连接插入载体后,与编码FLAG的序列形成一个融合基因,如图甲所示,其中“ATGTGCA”为P基因编码链起始序列。将该重组载体导入细胞后,融合基因转录出的mRNA序列正确,翻译出的融合蛋白中FLAG的氨基酸序列正确,但P基因对应的氨基酸序列与P不同。据图甲分析,出现该问题的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　
　　　　　　　　。修改扩增P基因时使用的带有EcoRⅠ识别序列的引物来解决该问题,具体修改方案是　 　。
答案　(2)P基因编码链的第一个碱基与EcoRⅠ识别序列的最后两个碱基编码一个氨基酸,导致mRNA的密码子被错位读取　在引物中的EcoRⅠ识别序列3'端添加1个碱基
　　编码链与mRNA中碱基排列顺序一致(只是mRNA中不含T只含U),起始密码子是AUG,那么编码链核酸序列的阅读、分析就从ATG开始,三联体密码子阅读框架的改变会造成翻译结果的改变。若发生移码突变应再插入一定数量碱基对,保持原基因编码的密码子顺序不变。
例3　(2021山东,25节选)人类γ基因启动子上游的调控序列中含有BCL11A蛋白结合位点,该位点结合BCL11A蛋白后,γ基因的表达被抑制。通过改变该结合位点的序列,解除对γ基因表达的抑制,可对某种地中海贫血症进行基因治疗。科研人员扩增了γ基因上游不同长度的片段,将这些片段分别插入表达载体中进行转化和荧光检测,以确定BCL11A蛋白结合位点的具体位置。相关信息如图所示。
(1)为将扩增后的产物定向插入载体指导荧光蛋白基因表达,需在引物末端添加限制酶识别序列。据图可知,在F1~F7末端添加的序列所对应的限制酶是　　　　,在R末端添加的序列所对应的限制酶是　　　　。本实验中,从产物扩增到载体构建完成的整个过程共需要　　　　种酶。
答案　(1)SalⅠ　EcoRⅠ　6
2.核酸序列的阅读、分析需要注意方向性
启动子位于目的基因的上游,终止子位于目的基因的下游。
　　质粒中不同基因的编码链可能不在同一条DNA单链上,所以方向可能不同,为了保证目的基因正确插入,一般采用双酶切,切出不同的黏性末端,保证目的基因按正确的方向插入。若目的基因两端没有合适的酶切位点,通过PCR技术扩增目的基因时可以在引物的5'端加入酶切位点序列。
例4　(2020江苏,33节选)如果已知一小段DNA的序列,可采用PCR的方法,简捷地分析出已知序列两侧的序列,具体流程如下图(以EcoRⅠ酶切为例):
请据图回答问题:
(3)若下表所列为已知的DNA序列和设计的一些PCR引物,步骤Ⅲ选用的PCR引物必须是　　　　(从引物①②③④中选择,填编号)。
DNA序列(虚线处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)对PCR产物测序,经分析得到了片段F的完整序列。下列DNA单链序列中(虚线处省略了部分核苷酸序列),结果正确的是　　　　。
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
　　核酸序列的阅读、分析不仅要注意目的基因的方向性,还应注意引物的方向性,一对引物要分别结合在两条模板链的3'端,新链延伸的方向为从5'端到3'端。
拓展:反向PCR
　　常规PCR无法做到扩增未知序列的DNA片段,主要的困难是拿不到特定的引物序列。反向PCR的原理是通过已知序列扩增未知序列。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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