Question

【題目】口蹄疫是嚴重危害家畜的傳染病之一，其主要抗原為VP1蛋白。由于植物葉綠體表達系統(tǒng)能夠高效表達目的基因且環(huán)境安全性高，科學家將口蹄疫病毒的VP1抗原基因轉入植物葉綠體中并成功表達出VP1蛋白。請回答下列問題：

（1）口蹄疫病毒是RNA病毒，以其RNA為模板，經過_________過程獲得VP1抗原基因。采用PCR技術擴增目的基因時，需要的物質有__________。

（2）植物基因工程的操作步驟中，最核心的步驟是基因表達載體的構建，基因表達載體的組成中除了VP1基因和復制原點外，還必須有_________、_________。

（3）植物葉綠體基因工程的最大優(yōu)點是外源基因不會隨花粉擴散而產生基因污染，其原因是___________________。

Answer 1

【答案】反（逆）轉錄 Taq酶（耐高溫的DNA聚合酶）、四種脫氧核苷酸、引物 啟動子、終止子 標記基因 受精卵中的細胞質幾乎全部來自卵細胞，精子幾乎不含葉綠體基因，即葉綠體中的目的基因不會通過花粉傳遞給下一代

【解析】

1、基因工程四步驟：目的基因的獲取、基因表達載體的構建、將目的基因導入受體細胞、目的基因的檢測和表達。

①目的基因的獲取方法為根據(jù)基因的核苷酸序列、基因的功能、基因在載體上的位置、基因的轉錄產物、以及基因的表達產物蛋白質等特性來獲取目的基因。

②基因文庫、基因組文庫、cDNA文庫的區(qū)別：含有某種生物不同基因的許多DNA片段，導入受體菌的群體中儲存，各個受體菌體分別含有這種生物的不同基因，稱之為基因文庫。如果含有一種生物所有基因，叫做基因組文庫。只包含一種生物的一部分基因，這種基因文庫叫做部分基因文庫，如cDNA文庫。

③基因重組操作中構建基因表達載體的目的是將目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在，并且遺傳給下一代，同時目的基因能夠表達和發(fā)揮作用。

④一個完整的基因表達載體包括：目的基因、啟動子、終止子、標記基因。

⑤將目的基因導入植物細胞、動物細胞和微生物細胞的常用方法分別是膿桿菌轉化法、顯微注射法、Ca2+處理法。

⑥基因工程的受體細胞選擇，植物可以采用體細胞，動物不能用體細胞，一般采用受精卵細胞。因為受精卵具有全能性。

⑦當受體細胞是大腸桿菌時常用Ca2+處理細胞，這樣做的目的是使細胞處于一種能夠吸收周圍環(huán)境中的DNA分子的感受態(tài)細胞。

⑧目的基因的檢測：轉基因生物的DNA是否插入了目的基因（DNA分子雜交技術）；目的基因是否轉錄出了mRNA（分子雜交技術）；目的基因是否翻譯成蛋白質（抗原-抗體雜交）；個體生物學水平鑒定。

⑨目的基因的獲取、基因表達載體的構建、目的基因的檢測和表達一般需要堿基互補配對。將目的基因導入受體細胞不需要堿基互補配對。

2、多聚酶鏈式反應擴增DNA片段

①PCR：多聚酶鏈式反應的簡稱，是一種體外迅速擴增DNA片段的技術，它能以極少量的DNA為模板，在幾小時內復制出上百萬份的DNA拷貝。

②擴增方向：總是從子鏈的5′端向3′端延伸。

③需要引物的原因：DNA聚合酶不能從頭合成DNA，而只能從引物3′端延伸DNA鏈，因此DNA復制需要引物。

④原理：熱變性原理，

⑤條件：DNA模板，分別與兩條模板鏈相結合的兩種引物，脫氧核苷酸，耐熱的TaqDNA聚合酶，同時控制溫度。

⑥過程：變性（高溫94℃）、復性（低溫55℃）、延伸（中溫72℃）

⑦結果：DNA聚合酶只能特異地復制處于兩引物之間的DNA序列，使這段固定長度的序列呈指數(shù)擴增。

（1）口蹄疫病毒是RNA病毒，以其RNA為模板，經過逆轉錄過程獲得VP1抗原基因。采用PCR技術擴增目的基因時，需要的物質有Taq酶（耐高溫的DNA聚合酶）、四種脫氧核苷酸、引物。

（2）植物基因工程的操作步驟中，最核心的步驟是基因表達載體的構建，一個完整的基因表達載體包括：目的基因、啟動子、終止子、標記基因�；�因表達載體的組成中除了VP1基因和復制原點外，還必須有啟動子、終止子。

（3）植物葉綠體基因工程的最大優(yōu)點是外源基因不會隨花粉擴散而產生基因污染，其原因是受精卵中的細胞質幾乎全部來自卵細胞，精子幾乎不含葉綠體基因，即葉綠體中的目的基因不會通過花粉傳遞給下一代。