Question

多聚半乳糖醛酸酶（PG）能降解果膠使細(xì)胞壁破損．番茄果實(shí)成熟中，PG合成顯著增加，能使果實(shí)變紅變軟，但不利于保鮮．利用基因工程的方法減少PG基因的表達(dá)，可延長(zhǎng)果實(shí)保質(zhì)期．科學(xué)家將PG基因反向接到Ti質(zhì)粒上，導(dǎo)入到番茄細(xì)胞中，得到轉(zhuǎn)基因番茄．請(qǐng)據(jù)圖回答：
（1）提取目的基因
①若已獲取PG的mRNA，可通

 

獲取PG基因．
②在該基因上游加結(jié)構(gòu)A可確�；�因的轉(zhuǎn)錄，結(jié)構(gòu)A上應(yīng)具有

 

結(jié)合位點(diǎn)．得到的目的基因兩側(cè)需人工合成BamHI黏性末端．已知BamHI的識(shí)別序列如上圖甲所示，請(qǐng)?jiān)趫D乙相應(yīng)位置上，畫出目的基因兩側(cè)的黏性末端．
③重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化到大腸桿菌中的目的是

 

．
（2）用含目的基因的農(nóng)桿菌感染番茄原生質(zhì)體后，可用含有

 

的培養(yǎng)基進(jìn)行篩選，與此同時(shí)，為能更好地達(dá)到培養(yǎng)目的，還需在培養(yǎng)基中加入

 

．培養(yǎng)24～48h后取樣，在質(zhì)量濃度為0.3g/mL的蔗糖溶液中，觀察細(xì)胞

 

現(xiàn)象來鑒別細(xì)胞壁是否再生．
（3）由于導(dǎo)入的目的基因能轉(zhuǎn)錄反義RNA，且能與

 

互補(bǔ)結(jié)合，抑制PG基因的正常表達(dá)．判斷轉(zhuǎn)基因番茄培育成功的方法是

 

．
（4）在該番茄新品種的培育過程中，將目的基因?qū)�入受體細(xì)胞的方法叫做

 

．獲得的轉(zhuǎn)基因番茄產(chǎn)生的種子不一定保留目的基因，科研人員常采用

 

方法使子代保持轉(zhuǎn)基因的優(yōu)良性狀．
（5）改造過程需要的工具酶有

 

，

 

，如果在此過程中形成的是平末端，則其“縫合”作用的酶是

 

（6）如圖為在恒溫、密閉的透明玻璃箱中模擬大棚栽種該番茄新品種的相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，其中甲圖為一天中光照強(qiáng)度變化的曲線，乙圖為CO₂濃度為300μL?L^-1時(shí)光照強(qiáng)度對(duì)光合作用影響的曲線．據(jù)圖回答下列問題：
①14點(diǎn)與10點(diǎn)相比，葉綠體合成有機(jī)物速率較快的是

 

點(diǎn)，原因是

 

．
②若通過緩沖液維持密閉容器中CO₂濃度恒定為300μL?L^-1，9點(diǎn)C₅的合成速率

 

（填“小于”、“等于”或“大于”）10點(diǎn)C₅的合成速率，

 

點(diǎn)開始積累有機(jī)物，12～14點(diǎn)限制光合作用速率的主要因素是

 

．
③若向密閉容器中加入¹⁸O標(biāo)記的O₂，請(qǐng)問在番茄的淀粉中能否檢測(cè)到放射性的存在？

 

．若能，請(qǐng)寫出¹⁸O的物質(zhì)大致轉(zhuǎn)移途徑；若不能，請(qǐng)說明理由．

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：基因工程的原理及技術(shù),影響光合作用速率的環(huán)境因素,遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯

專題：

分析：1、分析流程圖：圖示表示轉(zhuǎn)基因番茄的培育過程，在PG基因上游加結(jié)構(gòu)A以確�；�因的反向轉(zhuǎn)錄，再構(gòu)建基因表達(dá)載體，通過農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，將目的基因?qū)�入番茄原生質(zhì)體，培養(yǎng)使之再生出細(xì)胞壁，再用植物組織培養(yǎng)技術(shù)使子代保持轉(zhuǎn)基因的優(yōu)良性狀．
2、環(huán)境因素對(duì)光合作用速率的影響，如CO₂濃度、溫度、光照強(qiáng)度．當(dāng)光照強(qiáng)度達(dá)到光補(bǔ)償點(diǎn)時(shí)，光合作用的速率等于呼吸作用的速率；當(dāng)光照強(qiáng)度達(dá)到光飽和點(diǎn)時(shí)，光合作用強(qiáng)度達(dá)到最大值，光照強(qiáng)度再增大已不能引起光合作用強(qiáng)度的增大．溫度影響酶的活性，影響光合速率．二氧化碳的濃度影響光合作用的暗反應(yīng)．

解答： 解：（1）①已獲取PG的mRNA，可通過逆轉(zhuǎn)錄或cDNA文庫(kù)的方法獲得目的基因．
   ②因轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物是mRNA，在轉(zhuǎn)錄時(shí)需要RNA聚合酶．目的基因兩側(cè)的黏性末端如圖：

   ③重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化到大腸桿菌中的目的是大量復(fù)制目的基因（克隆目的基因）．
（2）由圖可知質(zhì)粒上含有卡那霉素抗性基因，所以含重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌感染番茄原生質(zhì)體后將會(huì)使原生質(zhì)體獲得抗卡那霉素的能力，因此可用含卡那霉素的培養(yǎng)基進(jìn)行篩選；與此同時(shí)，為能更好地達(dá)到培養(yǎng)目的，還需在培養(yǎng)基中加入植物激素（生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素）．培養(yǎng)24～48h后取樣，在質(zhì)量濃度為0.3g/mL的蔗糖溶液中，觀察細(xì)胞是否發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象來鑒別細(xì)胞壁是否再生．
（3）反義RNA一般是指與編碼鏈或有義鏈互補(bǔ)的DNA鏈編碼的RNA，mRNA是由編碼鏈或有義鏈編碼的RNA，所以反義RNA和mRNA分子能互補(bǔ)成雙鏈的RNA．由于核糖體不能翻譯雙鏈的RNA，所以反義RNA與mRNA特異性的互補(bǔ)結(jié)合，即抑制了該mRNA的翻譯；若轉(zhuǎn)基因番茄的保質(zhì)期比非轉(zhuǎn)基因番茄長(zhǎng)，則可確定轉(zhuǎn)基因番茄成功．
（4）在該番茄新品種的培育過程中，將目的基因?qū)�入受體細(xì)胞的方法叫做農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法．獲得的轉(zhuǎn)基因番茄產(chǎn)生的種子不一定保留目的基因，科研人員常采用植物組織培養(yǎng)方法使子代保持轉(zhuǎn)基因的優(yōu)良性狀．
（5）改造過程需要的工具酶有限制性內(nèi)切酶、DNA連接酶，如果在此過程中形成的是平末端，則其“縫合”作用的酶是T₄DNA連接酶．
（6）①14點(diǎn)與10點(diǎn)時(shí)光照強(qiáng)度是相等的，但是植物是栽種在恒溫、密閉的透明玻璃箱中，密閉容器中14點(diǎn)CO₂濃度因光合作用消耗降低，而10點(diǎn)時(shí)密閉容器的CO₂濃度較高，故葉綠體合成有機(jī)物速率較快的是10點(diǎn)．
②若通過緩沖液維持密閉容器中C0₂濃度恒定為300?L．L^-1，9點(diǎn)時(shí)的光照強(qiáng)度低于10點(diǎn)時(shí)的光照強(qiáng)度，光反應(yīng)生成[H]和ATP的量較少，則三碳化合物的還原強(qiáng)度較弱，故9點(diǎn)C₅的合成速率小于10點(diǎn)C₅的合成速率．由圖3可知當(dāng)光照強(qiáng)度為100W/m²時(shí)，光合作用的強(qiáng)度等于呼吸作用的強(qiáng)度，當(dāng)光照強(qiáng)度高于100W/m²時(shí)，光合作用的強(qiáng)度大于呼吸作用的強(qiáng)度，即凈光合作用大于0，開始積累有機(jī)物．由圖2可知在8點(diǎn)時(shí)光照強(qiáng)度為100W/m²．由圖2可知，12點(diǎn)到14點(diǎn)時(shí)，光照強(qiáng)度大于400W/m²，此時(shí)光照強(qiáng)度不影響光合作用的速率．但整個(gè)過程都是在恒溫的條件下進(jìn)行的，溫度也不是影響光合作用速率的因素，則說明影響因素只有CO₂濃度．
③若向密閉容器中加入¹⁸O標(biāo)記的O₂，被¹⁸O標(biāo)記的氧氣參與有氧呼吸的第三階段生成被¹⁸O標(biāo)記的水，被¹⁸O標(biāo)記的水參與有氧呼吸的第二階段生成被¹⁸O標(biāo)記的二氧化碳，被¹⁸O標(biāo)記的二氧化碳參與光合作用的暗反應(yīng)生成被¹⁸O標(biāo)記的糖類等有機(jī)物．則在馬鈴薯塊莖的淀粉中能檢測(cè)到放射性的存在．
¹⁸O的物質(zhì)大致轉(zhuǎn)移途徑為：
故答案為：
（1）①逆轉(zhuǎn)錄（或cDNA文庫(kù)）      
    ②RNA聚合酶

   ③大量復(fù)制目的基因（克隆目的基因）
（2）卡那霉素            植物激素（生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素）      是否發(fā)生質(zhì)壁分離 
（3）天然PG基因轉(zhuǎn)錄的mRNA        轉(zhuǎn)基因番茄的保質(zhì)期與非轉(zhuǎn)基因番茄的保質(zhì)期進(jìn)行比較，保質(zhì)期延長(zhǎng)
（4）農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法      　  植物組織培養(yǎng)
（5）限制性內(nèi)切酶           DNA連接酶       　T₄DNA連接酶
（6）①10          密閉容器中14點(diǎn)CO₂濃度因光合作用消耗降低
    ②小于                  8              CO₂濃度
    ③能       

點(diǎn)評(píng)：本題結(jié)合轉(zhuǎn)基因番茄的培育過程，考查基因工程的原理及技術(shù)、植物組織培養(yǎng)過程、植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離，要求考生識(shí)記基因工程的原理、工具及相關(guān)操作，能分析轉(zhuǎn)基因番茄培育過程圖，并從中提取有效信息答題；識(shí)記植物組織培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用；掌握植物細(xì)胞質(zhì)壁分離的條件．影響綠色植物光合作用的因素光合作用的因素有多方面的，其外界因素因素有光照強(qiáng)度、CO₂含量、溫度等，需要結(jié)合曲線圖理解掌握．