Question

【題目】我國科學家屠呦呦因青蒿素的研究榮獲2015年諾貝爾生理學和醫(yī)學獎．青蒿素是目前世界上最有效的治療瘧疾藥物，為青蒿植株的代謝產(chǎn)物，其化學本質(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，獲得了高產(chǎn)青蒿植株，過程如圖2所示．
（1）研究人員從棉花基因文庫中獲取FPP合成酶基因后，可以采用技術對該目的基因進行大量擴增，該技術除了需要提供模板和游離的脫氧核苷酸外，還需要提供、等條件．在基因工程中通常選擇細菌質(zhì)粒作為運載體，原因之一是；如果某質(zhì)粒由1000個核苷酸組成，核苷酸平均分子量為a，則該質(zhì)粒的質(zhì)量為 ．
（2）圖2中的①為 ， 形成過程中需要等酶；棉花FPP合成酶基因能夠和質(zhì)粒連接成①的主要原因是 ．
（3）若②不能在含有抗生素Kan的培養(yǎng)基上生存，則原因是 ．
（4）由題意可知，除了通過提高FPP的含量來提高青蒿素的產(chǎn)量外，還可以通過哪些途徑來提高青蒿素的產(chǎn)量？（試舉一例）

Answer 1

【答案】
（1）PCR；引物；熱穩(wěn)定的DNA聚合酶；質(zhì)粒進入受體細胞（宿主細胞）能穩(wěn)定保存并復制自己（有多個酶切位點/有標記基因）；1000a﹣18000
（2）基因表達載體（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)粒沒有導入農(nóng)桿菌
（4）抑制SQS基因的表達（或增強ADS基因的表達）
【解析】解：（1）PCR技術可在體外快速擴增目的基因，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）．在基因工程中通常選擇細菌質(zhì)粒作為運載體，是因為 質(zhì)粒進入受體細胞（宿主細胞）能穩(wěn)定保存并復制自己（有多個酶切位點/有標記基因）；由于質(zhì)粒為環(huán)狀DNA分子，因此脫氧核苷酸形成DNA分子時需要脫去1000分子的水，因此如果脫氧核苷酸平均分子量為a，則該質(zhì)粒的質(zhì)量為1000a﹣18000．（2）圖2中的①為構建的基因表達載體（重組質(zhì)粒），形成過程中需要限制酶切割目的基因和運載體，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基因表達載體．（3）重組質(zhì)粒中含有標記基因，若②不能在含抗生素Kan的培養(yǎng)基上生長，說明重組質(zhì)粒未導入農(nóng)桿菌．（4）據(jù)圖分析可知，F(xiàn)PP在ADS基因的表達的情況下，生成青蒿素，或者抑制SQS基因的表達，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，可以通過抑制SQS基因的表達（或增強ADS基因的表達）這些途徑． 所以答案是：（1）PCR 引物 熱穩(wěn)定的DNA聚合酶 質(zhì)粒進入受體細胞（宿主細胞）能穩(wěn)定保存并復制自己（有多個酶切位點/有標記基因） 1000a﹣18000（2）基因表達載體（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)粒沒有導入農(nóng)桿菌（4）抑制SQS基因的表達（或增強ADS基因的表達）
【考點精析】本題主要考查了基因工程的原理及技術的相關知識點，需要掌握基因工程的原理是利用DNA重組技術才能正確解答此題．