Question

16．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，為青蒿植株的次級(jí)代謝產(chǎn)物，其化學(xué)本質(zhì)是一種萜類化合物，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合酶基因后，可以采用PCR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，還需要提供引物、熱穩(wěn)定的DNA聚合酶等條件．
（2）圖2中的①為基因表達(dá)載體（重組質(zhì)粒），形成過(guò)程中需要限制酶和DNA連接酶等酶；棉花FPP合酶基因能夠和質(zhì)粒連接成①的主要原因是切割后具有相同的粘性末端．
（3）若②不能在含有抗生素Kan的培養(yǎng)基上生存，則原因是重組質(zhì)粒沒(méi)有導(dǎo)入農(nóng)桿菌．
（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）抑制SQS基因的表達(dá)（或增強(qiáng)ADS基因的表達(dá)）．

Answer 1

分析 1、PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因的原理是DNA雙鏈復(fù)制．過(guò)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(bǔ)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(bǔ)鏈的合成．
2、基因工程的基本操作步驟主要包括四步：①目的基因的獲取；②基因表達(dá)載體的構(gòu)建；③將目的基因?qū)�入受體細(xì)胞；④目的基因的檢測(cè)與鑒定．

解答 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）．
（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．
故答案為：
（1）PCR　引物　熱穩(wěn)定的DNA聚合酶
（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)）

點(diǎn)評(píng) 本題考查基因工程和植物組織培養(yǎng)等知識(shí)，要求考生識(shí)記基因工程的原理、操作步驟及應(yīng)用，掌握各操作步驟中的方法及相關(guān)事項(xiàng)；識(shí)記植物組織培養(yǎng)技術(shù)的原理、條件及應(yīng)用，能結(jié)合所學(xué)的知識(shí)答題，屬于考綱識(shí)記層次的考查．