Question

13．研究人員通過利用PCR定點(diǎn)突變技術(shù)改造Rubisco酶基因，提高了光合作用過程中Rubisco酶對(duì)CO₂的親和力，從而顯著提高了植物的光合作用速率．回答下列問題：
（1）PCR過程所依據(jù)的原理是DNA雙鏈復(fù)制，利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根據(jù)這一序列合成引物；PCR利用了DNA的熱變性原理，DNA受熱變性后解鏈為單鏈，冷卻使引物與DNA模板鏈結(jié)合，然后在熱穩(wěn)定DNA聚合酶（或Taq酶）的催化下進(jìn)行互補(bǔ)子鏈的合成．細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制時(shí)解鏈?zhǔn)窃诮庑�酶的催化下完成的�?br />（2）cDNA文庫(kù)中的Rubisco酶基因不含有（填“含有”或“不含有”）啟動(dòng)子和內(nèi)含子．檢測(cè)Rubisco酶基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA采用分子雜交技術(shù)．通過對(duì)Rubisco酶基因進(jìn)行改造從而實(shí)現(xiàn)對(duì)Rubisco酶的改造屬于蛋白質(zhì)工程．
（3）改造Rubisco酶基因能夠顯著的提高植物的光合作用速率體現(xiàn)了基因通過控制酶的合成來控制代謝過程．進(jìn)而控制生物體的性狀．

Answer 1

分析 1、cDNA文庫(kù)和基因文庫(kù)的比較表：

文庫(kù)類型	cDNA	基因組文庫(kù)
文庫(kù)大小	小	大
基因中啟動(dòng)子	無	有
基因中內(nèi)含子	無	有
基因多少	某種生物的部分基因	某種生物的全部基因
物種間的基因交流	可以	部分基因可以

2、PCR技術(shù)：
（1）概念：PCR全稱為聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，是一項(xiàng)在生物體外復(fù)制特定DNA的核酸合成技術(shù)．
（2）原理：DNA復(fù)制．
（3）前提條件：要有一段已知目的基因的核苷酸序以便合成一對(duì)引物．
（4）條件：模板DNA、四種脫氧核苷酸、一對(duì)引物、熱穩(wěn)定DNA聚合酶（Taq酶）
（5）過程：①高溫變性：DNA解旋過程（PCR擴(kuò)增中雙鏈DNA解開不需要解旋酶，高溫條件下氫鍵可自動(dòng)解開）；低溫復(fù)性：引物結(jié)合到互補(bǔ)鏈DNA上；③中溫延伸：合成子鏈．
3、基因?qū)π誀畹目刂品绞剑孩倩�因通過控制酶的合成來影響細(xì)胞代謝，進(jìn)而間接控制生物的性狀，如白化病、豌豆的粒形；②基因通過控制蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)來直接控制性狀，如鐮刀形細(xì)胞貧血癥、囊性纖維病．

解答 解：（1）PCR的原理是DNA雙鏈復(fù)制；利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根據(jù)這一序列合成引物；PCR利用了DNA的熱變性原理，DNA受熱變性后解鏈為單鏈，冷卻使引物與DNA模板鏈結(jié)合，形成局部雙鏈，然后在熱穩(wěn)定DNA聚合酶（或Taq酶）的催化下進(jìn)行互補(bǔ)子鏈的合成．細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制時(shí)解鏈?zhǔn)窃诮庑�酶的催化下完成的�?br />（2）基因中的啟動(dòng)子和終止子不能轉(zhuǎn)錄形成mRNA，因此以mRNA為模板逆轉(zhuǎn)錄形成的cDNA中不含啟動(dòng)子和終止子．檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA可采用分子雜交技術(shù)；蛋白質(zhì)工程指以蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過基因修飾或基因合成，對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行基因改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需要．因此，通過對(duì)Rubisco酶基因進(jìn)行改造從而實(shí)現(xiàn)對(duì)Rubisco酶的改造屬于蛋白質(zhì)工程．
（3）改造Rubisco酶基因，提高了光合作用過程中Rubisco酶對(duì)CO₂的親和力，進(jìn)而提高植物的光合作用速率，這說明基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進(jìn)而控制生物體的性狀．
故答案為：
（1）DNA雙鏈復(fù)制       已知目的基因      引物       熱穩(wěn)定DNA聚合酶（或Taq酶）      解旋酶
（2）不含有     分子雜交     蛋白質(zhì)
（3）酶的合成來控制代謝過程

點(diǎn)評(píng) 本題考查基因工程的相關(guān)知識(shí)，要求考生識(shí)記基因工程的原理及操作步驟，掌握各操作步驟中需要注意的細(xì)節(jié)；識(shí)記基因控制性狀的兩種途徑及蛋白質(zhì)工程的概念，能結(jié)合所學(xué)的知識(shí)準(zhǔn)確答題，屬于考綱識(shí)記和理解層次考查．