Question

【題目】我國(guó)科學(xué)家屠呦呦因青蒿素的研究榮獲2015年諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)．青蒿素是目前世界上最有效的治療瘧疾藥物，為青蒿植株的代謝產(chǎn)物，其化學(xué)本質(zhì)是一種萜類(lèi)化合物，其生物合成途徑如圖1所示．正常青蒿植株的青蒿素產(chǎn)量很低，難以滿(mǎn)足臨床需求，科學(xué)家為了提高青蒿素產(chǎn)量，將棉花中的FPP合成酶基因?qū)�入了青蒿植株并讓其成功表達(dá)，獲得了高產(chǎn)青蒿植株，過(guò)程如圖2所示．
（1）研究人員從棉花基因文庫(kù)中獲取FPP合成酶基因后，可以采用技術(shù)對(duì)該目的基因進(jìn)行大量擴(kuò)增，該技術(shù)除了需要提供模板和游離的脫氧核苷酸外，還需要提供、等條件．在基因工程中通常選擇細(xì)菌質(zhì)粒作為運(yùn)載體，原因之一是；如果某質(zhì)粒由1000個(gè)核苷酸組成，核苷酸平均分子量為a，則該質(zhì)粒的質(zhì)量為 ．
（2）圖2中的①為 ， 形成過(guò)程中需要等酶；棉花FPP合成酶基因能夠和質(zhì)粒連接成①的主要原因是 ．
（3）若②不能在含有抗生素Kan的培養(yǎng)基上生存，則原因是 ．
（4）由題意可知，除了通過(guò)提高FPP的含量來(lái)提高青蒿素的產(chǎn)量外，還可以通過(guò)哪些途徑來(lái)提高青蒿素的產(chǎn)量？（試舉一例）

Answer 1

【答案】
（1）PCR；引物；熱穩(wěn)定的DNA聚合酶；質(zhì)粒進(jìn)入受體細(xì)胞（宿主細(xì)胞）能穩(wěn)定保存并復(fù)制自己（有多個(gè)酶切位點(diǎn)/有標(biāo)記基因）；1000a﹣18000
（2）基因表達(dá)載體（重組質(zhì)粒）；限制酶和DNA連接酶；切割后具有相同的粘性末端
（3）重組質(zhì)粒沒(méi)有導(dǎo)入農(nóng)桿菌
（4）抑制SQS基因的表達(dá)（或增強(qiáng)ADS基因的表達(dá)）
【解析】解：（1）PCR技術(shù)可在體外快速擴(kuò)增目的基因，PCR的條件：模板（目的基因）、原料（四種脫氧核苷酸）、引物、熱穩(wěn)定DNA聚合酶（Taq酶）．在基因工程中通常選擇細(xì)菌質(zhì)粒作為運(yùn)載體，是因?yàn)?質(zhì)粒進(jìn)入受體細(xì)胞（宿主細(xì)胞）能穩(wěn)定保存并復(fù)制自己（有多個(gè)酶切位點(diǎn)/有標(biāo)記基因）；由于質(zhì)粒為環(huán)狀DNA分子，因此脫氧核苷酸形成DNA分子時(shí)需要脫去1000分子的水，因此如果脫氧核苷酸平均分子量為a，則該質(zhì)粒的質(zhì)量為1000a﹣18000．（2）圖2中的①為構(gòu)建的基因表達(dá)載體（重組質(zhì)粒），形成過(guò)程中需要限制酶切割目的基因和運(yùn)載體，再用DNA連接酶連接．由于切割棉花FPP合酶基因和質(zhì)粒后，具有相同的粘性末端，兩者能夠連接成①基因表達(dá)載體．（3）重組質(zhì)粒中含有標(biāo)記基因，若②不能在含抗生素Kan的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)，說(shuō)明重組質(zhì)粒未導(dǎo)入農(nóng)桿菌．（4）據(jù)圖分析可知，F(xiàn)PP在ADS基因的表達(dá)的情況下，生成青蒿素，或者抑制SQS基因的表達(dá)，降低FPP生成其他萜類(lèi)化合物的量．因此要提高青蒿素的產(chǎn)量，可以通過(guò)抑制SQS基因的表達(dá)（或增強(qiáng)ADS基因的表達(dá)）這些途徑． 所以答案是：（1）PCR 引物 熱穩(wěn)定的DNA聚合酶 質(zhì)粒進(jìn)入受體細(xì)胞（宿主細(xì)胞）能穩(wěn)定保存并復(fù)制自己（有多個(gè)酶切位點(diǎn)/有標(biāo)記基因） 1000a﹣18000（2）基因表達(dá)載體（重組質(zhì)粒） 限制酶和DNA連接酶 切割后具有相同的粘性末端（3）重組質(zhì)粒沒(méi)有導(dǎo)入農(nóng)桿菌（4）抑制SQS基因的表達(dá)（或增強(qiáng)ADS基因的表達(dá)）
【考點(diǎn)精析】本題主要考查了基因工程的原理及技術(shù)的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，需要掌握基因工程的原理是利用DNA重組技術(shù)才能正確解答此題．