Question

12．科學家將魚抗凍蛋白基因轉入番茄，使番茄的耐寒能力大大提高，可以在相對寒冷的環(huán)境中生長．質粒上有PstI、SmaI、HindⅢ、AluI等四種限制酶切割位點．如圖是轉基因抗凍番茄培育過程的示意圖（ampr為抗氨芐青霉素基因），其中①～④是轉基因抗凍番茄培育過程中的相關步驟，I、Ⅱ表示相關結構或細胞．請據(jù)圖作答：

（1）基因工程的核心步驟是構建基因表達載體，在該步驟中，可用一種或多種限制 酶進行切割．為了避免目的基因和載體在酶切后產(chǎn)生的末端發(fā)生任意連接，在此實例中，應該選用限制酶PstI、SmaI，分別對含魚抗凍蛋白基因的DNA和質粒進行切割，切割后產(chǎn)生的DNA片段分別為4種和2種．
（2）培養(yǎng)基中的氨芐青霉素會抑制番茄愈傷組織細胞的生長，欲利用該培養(yǎng)基篩選已導入含魚的抗凍蛋白基因的番茄細胞，應使基因表達載體 I中含有抗氨芐青霉素基因（ampr），作為標記基因．除上述目的基因和標記基因外，基因表達載體 I中還應有啟動子、終止子和復制原點．
（3）研究人員通常采用農(nóng)桿菌轉化（或基因槍法等） 法將魚抗凍蛋白基因導入番茄細胞內(nèi)．通常采用抗原--抗體雜交技術，在分子水平檢測目的基因是否翻譯形成了相應的蛋白質．

Answer 1

分析 分析圖解：魚的抗凍蛋白基因上具有三種限制酶切割位點，PstⅠ酶的切割位點存在于目的基因的兩側，SmaⅠ酶的切割位點存在于目的基因的左側，而AluⅠ酶的切割位點存在于目的基因的中央，因此不宜選用AluⅠ酶．質粒上有PstⅠ、SmaⅠ、HindⅢ、AluⅠ等四種限制酶切割位點，在選擇限制酶時一般選擇同種限制酶，以便形成相同的黏性末端．圖中①～④分別表示：基因表達載體的構建、目的基因導入受體細胞、脫分化、再分化．

解答 解：（1）基因工程的核心步驟是構建基因表達載體；在構建基因表達載體中，如果目的基因和載體用同一種限制酶切割，獲得的黏性末端相同，將會發(fā)生自身環(huán)化現(xiàn)象，故應選用不同的限制酶分別對目的基因和載體切割，以獲得不同的黏性末端，故應選用PstⅠ和SmaⅠ對含魚抗凍蛋白基因的DNA、質粒進行切割，PstⅠ和SmaⅠ在魚抗凍蛋白基因的DNA上共有3個酶切位點，切割后產(chǎn)生4個DNA片段，而環(huán)狀質粒上有兩個酶切位點，切割后產(chǎn)生2個DNA片段．
（2）能在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基中細胞具有抗氨芐青霉素基因，故基因表達載體Ⅰ中應含有抗氨芐青霉素基因作為標記基因．基因表達載體的組成包括啟動子、終止子、目的基因和標記基因等．
（3）將目的基因導入植物細胞常用的方法是農(nóng)桿菌轉化法．在分子水平檢測目的基因是否翻譯形成了相應的蛋白質，通常采用抗原-抗體雜交技術．
故答案為：
（1）構建基因表達載體   PstI、SmaI    含魚抗凍蛋白基因的DNA和質粒     4    2
（2）抗氨芐青霉素基因（ampr）    啟動子    終止子
（3）農(nóng)桿菌轉化（或基因槍法等）     抗原--抗體雜交

點評 本題具有一定的難度，屬于考綱中理解層次的要求，考查了基因工程的工具酶、目的基因導入受體細胞以及利用植物組織培養(yǎng)技術培養(yǎng)轉基因植株的相關知識，解答的難點是能夠根據(jù)目的基因和質粒上的切割位點選擇合適的限制酶．