Question

【題目】環(huán)境雌激素( EEs)嚴(yán)重危害動(dòng)物和人類的健康。幼年斑馬魚的卵黃蛋白原基因（Z基因）在正常情況下不表達(dá)，在EEs的誘導(dǎo)下可表達(dá)且表達(dá)水平和EEs的濃度呈正相關(guān)。為了簡便直觀地檢測水體環(huán)境中雌激素污染情況，研究人員培育了一種轉(zhuǎn)基因斑馬魚，部分過程如下。

請(qǐng)回答：

(1)啟動(dòng)子的作用是 ____。為了獲得Z基因的啟動(dòng)子，應(yīng)從斑馬魚的____（填“基因組文庫”或“cDNA文庫”）中獲取。

(2)對(duì)Z基因啟動(dòng)子進(jìn)行擴(kuò)增前，應(yīng)設(shè)計(jì)合適的引物，使擴(kuò)增后的DNA片段中含有位點(diǎn)____ ，以便Z基因啟動(dòng)子能定向插入原始質(zhì)粒的正確位置。

(3)獲得的重組質(zhì)粒可通過顯微注射到斑馬魚 ___中。為鑒定是否成功導(dǎo)入，應(yīng)選擇含有 ___（填“Z”或“EGFP”）基因的DNA片段作為探針進(jìn)行檢測，理由是____。

(4)選取成功導(dǎo)入重組質(zhì)粒的斑馬魚均分為兩組，分別在含EEs、不含EEs的環(huán)境培養(yǎng)。 一段時(shí)間后檢測相關(guān)基因的表達(dá)情況，結(jié)果如下。

培養(yǎng)條件	Z基因	EGFP基因
含EEs	+	+
不含EEs	-	-

注：“+”表示相關(guān)基因表達(dá)、“-”表示相關(guān)基因未表達(dá)

依據(jù)上述結(jié)果，說出利用轉(zhuǎn)基因斑馬魚簡便直觀地檢測水體環(huán)境中雌激素污染的原理。_____。

Answer 1

【答案】作為RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位，驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄 基因組文庫 Hind III（或EcoR I） 和BamH I 的切割 受精卵 EGFP 導(dǎo)入前斑馬魚基因組已含Z基因，而EGFP基因?yàn)橥庠椿�因，�?dǎo)入成功的斑馬魚才含有EGFP基因 當(dāng)水體環(huán)境中含有EEs時(shí)，Z基因的啟動(dòng)子被激活，使EGFP基因表達(dá)出綠色熒光蛋白，且表達(dá)水平和EEs的濃度呈正相關(guān)�？梢酝ㄟ^觀察轉(zhuǎn)基因斑馬魚的熒光強(qiáng)度判斷水體環(huán)境中雌激素污染的程度

【解析】

基因工程的操作步驟：獲取目的基因（基因文庫、PCR、人工合成）；構(gòu)建基因表達(dá)載體（含標(biāo)記基因、啟動(dòng)子、終止子、目的基因、復(fù)制原點(diǎn)等）；把目的基因?qū)�入受體細(xì)胞（顯微注射法、農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法、花粉管通道法、鈣離子處理法）；目的基因的檢測和鑒定（分子水平和個(gè)體水平檢測，前者包括DNA分子雜交、分子雜交和抗原抗體雜交；后者如抗蟲抗病接種實(shí)驗(yàn)）。

（1）啟動(dòng)子作為RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位，驅(qū)動(dòng)基因。部分基因文庫不含啟動(dòng)子，故應(yīng)該從基因組文庫獲取Z基因的啟動(dòng)子。

（2）由圖可知，Z基因啟動(dòng)子插入部位之前有Hind III（或EcoR I）識(shí)別位點(diǎn)，之后有BamH I的識(shí)別位點(diǎn)，故要對(duì)Z基因啟動(dòng)子進(jìn)行擴(kuò)增前，應(yīng)設(shè)計(jì)合適的引物，使擴(kuò)增后的DNA片段中含有位點(diǎn)Hind III（或EcoR I） 和BamH I 的切割，以便Z基因啟動(dòng)子能定向插入原始質(zhì)粒的正確位置。

（3）應(yīng)該將重組質(zhì)粒導(dǎo)入到動(dòng)物細(xì)胞的受精卵中，故獲得的重組質(zhì)�？赏ㄟ^顯微注射到斑馬魚受精卵中。由于導(dǎo)入前斑馬魚基因組已含Z基因，而EGFP基因?yàn)橥庠椿�因，�?dǎo)入成功的斑馬魚才含有EGFP基因，故要鑒定是否成功導(dǎo)入，應(yīng)選擇含有EGFP基因的DNA片段作為探針進(jìn)行檢測，看是否有雜交帶出現(xiàn)。

（4）由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，環(huán)境中含EEs則Z基因和EGFP基因均表達(dá)；不含EEs，則Z基因和EGFP基因均不表達(dá)。當(dāng)水體環(huán)境中含有EEs時(shí)，Z基因的啟動(dòng)子被激活，使EGFP基因表達(dá)出綠色熒光蛋白，且表達(dá)水平和EEs的濃度呈正相關(guān)�？梢酝ㄟ^觀察轉(zhuǎn)基因斑馬魚的熒光強(qiáng)度判斷水體環(huán)境中雌激素污染的程度。