《2025年暑假生活北京师范大学出版社高二生物人教版》

16. (2023·全国乙卷)GFP 是水母体内存在的能发绿色荧光的一种蛋白。科研人员以 GFP 基因为材料,利用基因工程技术获得了能发其他颜色荧光的蛋白,丰富了荧光蛋白的颜色种类。回答下列问题。
(1)构建突变基因文库。科研人员将 GFP 基因的不同突变基因分别插入载体,并转入大肠杆菌制备出 GFP 基因的突变基因文库。通常,基因文库是指 将含有某种生物不同基因的许多 DNA 片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因。
(2)构建目的基因表达载体。科研人员从构建的 GFP 突变基因文库中提取目的基因(均为突变基因)构建表达载体,其模式图如图 6-5 所示(箭头为 GFP 突变基因的转录方向)。图中①为 终止子；②为 启动子,其作用是 RNA 聚合酶识别和结合的部位，驱动基因的转录；图中氨苄青霉素抗性基因是一种标记基因,其作用是 将含有目的基因的细胞筛选出来。
(3)目的基因的表达。科研人员将构建好的表达载体导入大肠杆菌中进行表达,发现大肠杆菌有的发绿色荧光,有的发黄色荧光,有的不发荧光。请从密码子特点的角度分析,发绿色荧光的可能原因是 由于密码子的简并，突变基因转录出的 mRNA 序列对应的氨基酸序列并没有改变，荧光蛋白未发生改变（合理即可）。
(4)新蛋白与突变基因的关联性分析。将上述发黄色荧光的大肠杆菌分离纯化后,对其所含的 GFP 突变基因进行测序,发现其碱基序列与 GFP 基因的不同,将该 GFP 突变基因命名为 YFP 基因(黄色荧光蛋白基因)。若要通过基因工程的方法探究 YFP 基因能否在真核细胞中表达,实验思路是 将 YFP 基因与载体构建成基因表达载体，将构建的基因表达载体导入酵母菌或其他真核细胞中，一段时间后观察是否发出黄色荧光；同时设置对照组，将不含 YFP 基因的空载体导入酵母菌或其他真核细胞中，一段时间后观察是否发出黄色荧光。

答案： （1）将含有某种生物不同基因的许多 DNA 片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因 （2）终止子 启动子 RNA 聚合酶识别和结合的部位，驱动基因的转录 将含有目的基因的细胞筛选出来 （3）由于密码子的简并，突变基因转录出的 mRNA 序列对应的氨基酸序列并没有改变，荧光蛋白未发生改变（合理即可） （4）将 YFP 基因与载体构建成基因表达载体，将构建的基因表达载体导入酵母菌或其他真核细胞中，一段时间后观察是否发出黄色荧光；同时设置对照组，将不含 YFP 基因的空载体导入酵母菌或其他真核细胞中，一段时间后观察是否发出黄色荧光