Question

【題目】2015年，屠呦呦因發(fā)現(xiàn)青蒿素治療瘧疾的新療法獲獎(jiǎng)。工業(yè)上青蒿素一般從青蒿植株中提取，產(chǎn)量低，價(jià)格高�；�因工程及細(xì)胞工程等為培育出高青蒿素含量的青蒿提供了思路�？茖W(xué)家先通過紫外線處理大量青蒿幼苗后，偶然發(fā)現(xiàn)一株高產(chǎn)植株。通過基因測序發(fā)現(xiàn)該高產(chǎn)植株控制青蒿素合成相關(guān)的一種關(guān)鍵酶的基因發(fā)生了突變。

（1）提取了高產(chǎn)植株的全部DNA后，要想快速大量獲得該突變基因可以采用PCR技術(shù)，該技術(shù)的原理是___________，前提是必須知道該基因的部分核苷酸序列，以便根據(jù)這一序列合成____________。在PCR擴(kuò)增儀的反應(yīng)體系中添加的有機(jī)物質(zhì)除了上述酶外還要添加________、________、4種dNTP。PCR過程中先升溫使DNA解旋變性，之后用到的特殊酶是_____________。

（2）如果用青蒿某個(gè)時(shí)期mRNA反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生雙鏈cDNA片段，該雙鏈與載體連接后儲(chǔ)存在一個(gè)受體菌群中，這個(gè)受體菌群就叫做青蒿的__________________，獲得的cDNA與青嵩細(xì)胞中該基因堿基序列___________(填“相同”或“不同”）。

（3）將獲得的突變基因?qū)�入普通青蒿之前，先�?gòu)建基因表迖載體，圖1、2中箭頭表示相關(guān)限制酶的酶切位點(diǎn)。請(qǐng)回答：

用圖中的質(zhì)粒和外源DNA構(gòu)建重組質(zhì)粒，不能使用SmaⅠ切割，原因是___________________，構(gòu)建好的重組質(zhì)粒在其目的基因前要加上特殊的啟動(dòng)子，啟動(dòng)子是____________的識(shí)別和結(jié)合位點(diǎn)。

（4）檢測目的基因是否表達(dá)出相應(yīng)蛋白質(zhì)，應(yīng)采取____________技術(shù)。

Answer 1

【答案】DNA（雙鏈）復(fù)制 引物 引物 模板（突變基因） Taq酶/熱穩(wěn)定DNA聚合酶 cDNA文庫（或部分基因文庫） 不同 SmaⅠ會(huì)破壞質(zhì)粒的抗性基因及外源DNA中的目的基因 RNA聚合酶 抗原-抗體雜交

【解析】

基因工程的基本原理是讓目的基因在宿主細(xì)胞中穩(wěn)定和高效地表達(dá)。基因工程的基本操作步驟包括：①獲取目的基因，獲取目的基因的方式之一是通過PCR擴(kuò)增已知的目的基因片段；②形成重組DNA分子，形成重組DNA分子需要限制性核酸內(nèi)切酶分別切割目的基因和載體，再用DNA連接酶連接；③將重組DNA分子導(dǎo)入受體細(xì)胞；④篩選含有目的基因的受體細(xì)胞；⑤目的基因的表達(dá)�；�因工程在多個(gè)領(lǐng)域具有廣闊的前景。

（1）PCR技術(shù)的原理是根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則和半保留復(fù)制進(jìn)行的人工狀態(tài)下的DNA復(fù)制的過程；PCR在擴(kuò)增前需要合成引物作為DNA復(fù)制的模板；在PCR擴(kuò)增儀的反應(yīng)體系中需要的有機(jī)物除了酶以外還需要引物、模板和4種dNTP；PCR過程中特殊的酶是耐高溫的DNA連接酶（Taq酶）；

（2）因?yàn)樵撌荏w菌群儲(chǔ)存了從青蒿某時(shí)期mRNA轉(zhuǎn)錄獲得的雙鏈cDNA片段，只包含了青蒿的部分基因，因此這個(gè)受體菌群就叫做青蒿的部分基因文庫（cDNA文庫）；cDNA是由mRNA逆轉(zhuǎn)錄獲得，該部分基因中缺少青蒿細(xì)胞中的非編碼區(qū)以及編碼區(qū)的內(nèi)含子，因此獲得的cDNA和青蒿細(xì)胞中該基因堿基序列不同；

（3）SmaⅠ的切割位點(diǎn)位于目的基因和抗生素抗性基因中間，用SmaⅠ切割會(huì)破壞目的基因和抗生素抗性基因，因此不能選擇SmaⅠ切割；啟動(dòng)子是在轉(zhuǎn)錄過程中RNA聚合酶識(shí)別的啟動(dòng)部位；

（4）檢測目的基因是否表達(dá)出相應(yīng)蛋白質(zhì)需要采取抗原-抗體雜交技術(shù)。