Question

3．近日，中國女科學(xué)家屠呦呦獲2015年諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)，她研制的抗瘧藥-青蒿素挽救了數(shù)百萬人的生命．但是自然界青蒿中青蒿素的含量很低，且受地域性種植影響大．通過研究已經(jīng)弄清了青蒿細(xì)胞中青蒿素的合成途徑（如圖實(shí)線方框內(nèi)所示），并且發(fā)現(xiàn)酵母細(xì)胞也能夠產(chǎn)生青蒿素合成所需的中間產(chǎn)物FPP（如圖虛線方框內(nèi)所示）．請(qǐng)回答以下問題：

（1）根據(jù)圖示代謝過程，科學(xué)家在設(shè)計(jì)培育能生產(chǎn)青蒿素的酵母菌細(xì)胞過程中，需要向酵母細(xì)胞中導(dǎo)入ADS酶基因、CYP71AV1酶基因等基因．導(dǎo)入相關(guān)基因前，一般先用鈣離子處理酵母細(xì)胞，使之由常態(tài)變?yōu)楦惺軕B(tài)．
（2）在FPP合成酶基因表達(dá)過程中，①是轉(zhuǎn)錄過程，需要RNA聚合酶酶催化，此酶在基因上結(jié)合的特定部位是啟動(dòng)子．檢測過程②是否成功一般可采用抗原-抗體雜交方法．
（3）實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，酵母細(xì)胞導(dǎo)入相關(guān)基因后，這些基因能正常表達(dá)，但酵母菌合成的青蒿素仍然很少，根據(jù)圖解分析原因很可能是在酵母細(xì)胞中，一部分FPP合成固醇．

Answer 1

分析 分析題圖：圖中實(shí)線方框中表示青蒿細(xì)胞中青蒿素的合成途徑，青蒿素的合成需要FPP合成酶、ADS酶和CYP71AV1酶．虛線方框表示酵母細(xì)胞合成FPP合成酶及固醇的過程，酵母細(xì)胞只能合成FPP合成酶，不能合成ADS酶和CYP71AV1酶，因此其不能合成青蒿素．

解答 解：（1）由圖可知，酵母細(xì)胞能合成FPP合成酶，但不能合成ADS酶和CYP71AV1酶，即酵母細(xì)胞缺乏ADS酶基因和CYP71AV1酶基因．酵母菌是微生物，因此將目的基因?qū)�入微生物�?xì)胞常用感受態(tài)轉(zhuǎn)化法，其轉(zhuǎn)化方法是：先用Ca²⁺處理細(xì)胞，使其成為感受態(tài)細(xì)胞，再將重組表達(dá)載體DNA分子溶于緩沖液中與感受態(tài)細(xì)胞混合，在一定的溫度下促進(jìn)感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA分子，完成轉(zhuǎn)化過程．
（2）圖中①表示轉(zhuǎn)錄過程，該過程需要RNA聚合酶的催化，mRNA從核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)；啟動(dòng)子是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位，能驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄出mRNA，最終獲得所需的蛋白質(zhì)．過程②表示翻譯，最后檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)，方法是從轉(zhuǎn)基因生物中提取蛋白質(zhì)，用相應(yīng)的抗體進(jìn)行抗原-抗體雜交．
（3）由圖可知，酵母細(xì)胞中部分FPP用于合成了固醇，因此將相關(guān)基因?qū)�入酵母菌后，即使這些基因能正常表達(dá)，酵母菌合成的青蒿素仍很少．
故答案為：
（1）ADS酶基因   CYP71AV1酶基因   鈣離子
（2）轉(zhuǎn)錄  RNA聚合酶 啟動(dòng)子  抗原-抗體雜交
（3）在酵母細(xì)胞中，一部分FPP合成固醇

點(diǎn)評(píng) 本題結(jié)合圖解，考查遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯、基因自由組合定律的實(shí)質(zhì)及應(yīng)用，要求考生識(shí)記遺傳信息轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程、場所、條件及產(chǎn)物等；同時(shí)還要求考生能分析題圖，從中提取有效信息答題．