问答题 请阐述真核生物与原核生物基因结构的特点与差异。如果从基因数据库中找到一个真核生物基因全长cDNA序列(长度为1.5kb),你如何设计实验证明该真核基因是否有内含子结构的存在?如何计算内含子占全长基因的比例?如果该基因为未知功能基因,你可以设计什么实验来研究该基因的功能或特点?无
【正确答案】

(1)真核生物与原核生物基因结构的特点与差异

①真核生物基因结构

a.真核基因存在大量的重复序列。

b.真核基因组的大部分为非编码序列,占整个基因组序列的90%以上,该特点是真核生物与细菌和病毒之间最主要的区别。

c.真核基因的转录产物为单顺反子。

d.真核基因是断裂基因,包括外显子与内含子。

②原核生物基因结构

a.结构简练。原核DNA分子的绝大部分是用来编码蛋白质的,一般不含内含子。

b.存在转录单元。原核生物DNA序列中功能相关的RNA和蛋白质基因,往往丛集在基因组的一个或几个特定部位,形成功能单位或转录单元,它们可被一起转录为含多个mRNA的分子,称为多顺反子mRNA。

c.有重叠基因。主要有以下几种情况:一个基因完全在另一个基因里面、部分重叠、两个基因只有一个碱基对的重叠。

(2)证明内含子结构存在的方法

测定该基因所表达蛋白质氨基酸的数量。该cDNA序列长度为1.5kb,若无内含子存在其所表达的氨基酸个数应该在500个左右,若存在内含子则表达的氨基酸个数远远小于500个。

(3)计算内含子占全长基因的比例

内含子比例=[1-(所表达的氨基酸个数/500)]×100%。

(4)研究该未知基因的功能或特点的实验

①设计3组实验。

a.将该基因结合到质粒上转导至大肠杆菌体内;

b.只将不带有任何外源基因的质粒转导至大肠杆菌体内;

c.无任何质粒转导的原生大肠杆菌。

②将三组大肠杆菌分别在培养条件完全一致的培养基中培养。

③表型观察。存在该基因的大肠杆菌和另外两组相比,有哪些其他两组不存在的性状或特点表现出来或者缺少了哪些性状特点,即可判定该基因的功能或特点。

④重复实验3次,观察记录。

研究未知基因的其他方法:

设计该基因突变,使其不能表达,观察其对生物有何影响。

利用基因敲除技术将此基因敲除与未敲除之前对比,观察结果;

利用RNAi技术,导入外源双李链RNA使其mRNA沉默,观察功能变化。

【答案解析】