高中 | 第2节 基因表达与性状的关系 题目答案及解析

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必修二 遗传与进化

第四章 基因的表达

第2节 基因表达与性状的关系

灵敏的嗅觉对多数哺乳动物的生存非常重要,能识别多种气味分子的嗅觉神经元位于哺乳动物的鼻腔上皮。科学家以大鼠为材料,对气味分子的识别机制进行了研究

初步研究表明,气味受体基因属于一个大的基因家族。大鼠中该家族的各个基因含有一些共同序列(保守序列),也含有一些有差异的序列(非保守序列)。不同气味受体能特异识别相应气味分子的关键在于                序列所编码的蛋白区段。

[["非保守"]]

蛋白质分子的功能由其结构决定,不同气味受体能特异性识别相应气味分子,其关键在于受体蛋白质中结构不同的部分,由非保守序列编码。

为了分离鉴定嗅觉神经元中的气味受体基因,科学家依据上述保守序列设计了若干对引物(图甲),利用$\rm PCR$技术从大鼠鼻腔上皮组织$\rm mRNA$的逆转录产物中分别扩增基因片段,再用限制酶$\rm Hinf$Ⅰ对扩增产物进行充分酶切。图乙显示用某对引物扩增得到的$\rm PCR$产物($\rm A$)及其酶切片段($\rm B$)的电泳结果。结果表明酶切片段长度之和大于$\rm PCR$产物长度,推断$\rm PCR$产物由                组成。

[["

长度相同但非保守序列不同的$\\rm DNA$片段

"]]

图乙显示用某对引物扩增得到的$\rm PCR$产物($\rm A$)及其酶切片段($\rm B$)的电泳结果,分析可知,$\rm PCR$产物包含保守序列和非保守序列。若非保守序列不同,酶切位点会有区别,使得酶切产物的长度可能不同,从而导致酶切片段长度之和大于$\rm PCR$产物长度,因此$\rm PCR$产物由长度相同但非保守序列不同的$\rm DNA$片段组成。

在上述实验基础上,科学家们鉴定出多种气味受体,并解析了嗅觉神经元细胞膜上信号转导的部分过程(图丙)。如果钠离子通道由气味分子直接开启,会使嗅觉敏感度大大降低。根据图丙所示机制,解释少量的气味分子即可被动物感知的原因。

[["

少量的气体分子通过活化的$\\rm G$蛋白、活化的$\\rm C$酶,在$\\rm C$酶的催化下合成大量的$\\rm cAMP$使$\\rm Na^{+}$通道打开,$\\rm Na^{+}$内流,神经元细胞膜上产生动作电位,气味分子被动物感知

"]]

根据图丙分析可知,少量气体分子通过活化$\rm G$蛋白使得$\rm C$酶活化,在$\rm C$酶的催化下,$\rm ATP$转化为$\rm cAMP$$\rm cAMP$促使$\rm Na^{+}$通道打开,$\rm Na^{+}$内流,引起神经元产生动作电位,气味分子被动物感知。

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