Question

【題目】2015年，屠呦呦因發(fā)現(xiàn)青蒿素治療瘧疾的新療法獲獎。工業(yè)上青蒿素一般從青蒿素植株中提取，產(chǎn)量低，價格高�；�因工程及細胞工程等位培育出高青蒿素含量的青蒿提供了思路�？茖W(xué)家先通過紫外線處理大量青蒿幼苗后，偶爾發(fā)現(xiàn)一株高產(chǎn)植株。通過基因測序發(fā)現(xiàn)該高產(chǎn)植株控制青蒿素合成相關(guān)的一種關(guān)鍵酶的基因發(fā)生了突變。

（1）提取了高產(chǎn)植株的全部DNA后，要想快速大量獲得該突變基因可以采用PCR技術(shù)，該技術(shù)的原理是___________。擴增時先要升溫使DNA解旋變性，故要用到____________酶。

（2）如果用青蒿某個時期mRNA反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生雙鏈cDNA片段，再用該雙鏈cDNA進行PCR擴增，進行了30個循環(huán)后，理論上可以產(chǎn)生約________個DNA分子，該雙鏈與載體連接后儲存在一個受體菌群中，這個受體菌群就叫青蒿的__________________，獲得的cDNA與青蒿細胞中該基因堿基序列__________（填“相同”或“不同”）。

（3）將獲得的突變基因?qū)�入普通青蒿之前，先�?gòu)建基因表達載體，圖1、2中箭頭表示相關(guān)限制酶的酶切位點。請回答：

用圖中的質(zhì)粒和外源DNA構(gòu)建重組質(zhì)粒，不能使用Sma Ⅰ切割，原因是_________，構(gòu)建好的重組質(zhì)粒在其目的基因前要加上特殊的啟動子，啟動子是__________的識別和結(jié)合位點。

（4）檢測目的的基因是否表達出相應(yīng)蛋白質(zhì)，應(yīng)采用___________技術(shù)。

Answer 1

【答案】 DNA復(fù)制（DNA或雙鏈復(fù)制） （或熱穩(wěn)定聚合） 青蒿的cDNA文庫（或部分基因文庫） 不同 會破壞質(zhì)粒的抗性基因及外源DNA中的目的基因 RNA聚合酶 抗原-抗體雜交

【解析】試題分析：PCR技術(shù)擴增目的基因：原理是DNA雙鏈復(fù)制；過程：第一步：加熱至90～95℃DNA解鏈；第二步：冷卻到55～60℃，引物結(jié)合到互補DNA鏈；第三步：加熱至70～75℃，熱穩(wěn)定DNA聚合酶從引物起始互補鏈的合成。目的基因的檢測與鑒定：（1）分子水平上的檢測：①檢測轉(zhuǎn)基因生物染色體的DNA是否插入目的基因--DNA分子雜交技術(shù)；②檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA--分子雜交技術(shù)；③檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)--抗原-抗體雜交技術(shù)。（2）個體水平上的鑒定：抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等。

（1）PCR技術(shù)擴增目的基因的原理為DNA雙鏈復(fù)制。擴增時先要升溫使DNA解旋變性，故要用到耐高溫DNA聚合酶（Taq酶）。

（2）由于PCR技術(shù)利用的是DNA雙鏈復(fù)制的原理，因此用該雙鏈cDNA進行PCR擴增，進行了30個循環(huán)后，理論上可以產(chǎn)生約為230個DNA分子；又由于該基因庫是由青蒿某個時期mRNA反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的雙鏈cDNA片段，只包含某種生物的部分基因，因此該雙鏈與載體連接后儲存在一個受體菌群中，這個受體菌群就叫做青蒿的cDNA文庫（或部分基因文庫）；通過逆轉(zhuǎn)錄得到的目的基因中缺少基因結(jié)構(gòu)中的非編碼區(qū)以及編碼區(qū)的內(nèi)含子，因此獲得的cDNA與青蒿細胞中該基因堿基序列不同。

（3）分析圖2可知，目的基因和抗生素抗性基因中都含有SmaⅠ限制酶的切割位點，用SmaⅠ切割會破壞質(zhì)粒的抗性基因及外源DNA中的目的基因，因此不能用SmaⅠ切割圖中的質(zhì)粒和外源DNA．構(gòu)建好的重組質(zhì)粒在其目的基因前要加上特殊的啟動子，啟動子是RNA聚合酶識別結(jié)合位點。

（4）檢測目的基因是否表達出相應(yīng)蛋白質(zhì)，應(yīng)采取抗原抗體雜交技術(shù)技術(shù)。