四環(huán)素被廣泛應用于治療人及動物的細菌感染,但殘留在動物組織、奶制品中的四環(huán)素通過食物鏈進入人體,會對人類健康造成威脅。為保障食品安全和人類健康,科研人員向大腸桿菌體內(nèi)導入了一些特殊的DNA序列作為生物傳感器,從而建立一種簡易、靈敏以及準確的四環(huán)素檢測方法。
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(1)研究者利用如圖1所示的原理設計四環(huán)素檢測傳感器(圖中GFP為綠色熒光蛋白基因)。當環(huán)境中有四環(huán)素時,菌體
能
能
(填“能”或者“不能”)發(fā)出綠色熒光,原因是 四環(huán)素能解除R蛋白對啟動子B的抑制作用
四環(huán)素能解除R蛋白對啟動子B的抑制作用
。因此可以通過檢測熒光強弱來判定環(huán)境中的四環(huán)素濃度。
(2)研究者利用基因工程技術構建含四環(huán)素檢測傳感器的大腸桿菌工程菌。
①利用如圖2所示的質粒1和質粒2,構建同時含片段1和片段2的表達載體,可用限制酶E、X和 E、S
E、S
分別處理質粒1和質粒2,再用DNA連接酶連接。(四種限制酶的識別序列及切割位點如下表所示)
限制酶 |
E |
X |
S |
P |
識別序列及切割位點 |
5′…G↓AATTC…3′ 3′…CTTAA↑G…5′ |
5′…T↓CTAGA…3′ 3′…AGATC↑T…5′ |
5′…A↓CTAGT…3′ 3′…TGATC↑A…5′ |
5′…CTGCA↓G…3′ 3′…G↑ACGTC…5′ |
②研究者通過上述方法將所有的啟動子和相應基因的DNA片段與載體連接,構建表達載體,導入用
CaCl2
CaCl2
處理的大腸桿菌細胞內(nèi)。經(jīng)過篩選,獲得工程菌。
(3)研究者發(fā)現(xiàn)在四環(huán)素濃度較低時,隨四環(huán)素濃度增加,工程菌的熒光強度變化不明顯。欲獲得檢測靈敏度更高的傳感器,參照(1)中的原理圖,從以下選項中選擇啟動子和基因,構建表達載體并轉入大腸桿菌后篩選,則啟動子和基因最合適的組合應為①A②
C
C
③
D
D
,該組合檢測靈敏度更高的原因是
添加T7基因,可表達T7RNA聚合酶,其活性比大腸桿菌RNA聚合酶更高,可增強相關基因的表達,sfGFP基因,表達熒光強度和穩(wěn)定性較高綠色熒光蛋白,進而增強檢測的靈敏度。
添加T7基因,可表達T7RNA聚合酶,其活性比大腸桿菌RNA聚合酶更高,可增強相關基因的表達,sfGFP基因,表達熒光強度和穩(wěn)定性較高綠色熒光蛋白,進而增強檢測的靈敏度。
。
Ⅰ.啟動子:
①啟動子A
②啟動子B
③經(jīng)T7RNA聚合酶特異性誘導開啟的啟動子
Ⅱ.基因:
A.R基因
B.GFP基因
C.T7基因(表達T7RNA聚合酶,其活性比大腸桿菌RNA聚合酶更高)
D.sfGFP基因(表達熒光強度和穩(wěn)定性都高于GFP的綠色熒光蛋白)