Question

【題目】2015年，屠呦呦因發現青蒿素治療瘧疾的新療法獲獎。工業上青蒿素一般從青蒿植株中提取，產量低，價格高。基因工程及細胞工程等為培育出高青蒿素含量的青蒿提供了思路。科學家先通過紫外線處理大量青蒿幼苗后，偶然發現一株高產植株。通過基因測序發現該高產植株控制青蒿素合成相關的一種關鍵酶的基因發生了突變。

（1）提取了高產植株的全部DNA后，要想快速大量獲得該突變基因可以采用PCR技術，該技術的原理是___________，前提是必須知道該基因的部分核苷酸序列，以便根據這一序列合成____________。在PCR擴增儀的反應體系中添加的有機物質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）如果用青蒿某個時期mRNA反轉錄產生雙鏈cDNA片段，該雙鏈與載體連接后儲存在一個受體菌群中，這個受體菌群就叫做青蒿的__________________，獲得的cDNA與青嵩細胞中該基因堿基序列___________(填“相同”或“不同”）。

（3）將獲得的突變基因導入普通青蒿之前，先構建基因表迖載體，圖1、2中箭頭表示相關限制酶的酶切位點。請回答：

用圖中的質粒和外源DNA構建重組質粒，不能使用SmaⅠ切割，原因是___________________，構建好的重組質粒在其目的基因前要加上特殊的啟動子，啟動子是____________的識別和結合位點。

（4）檢測目的基因是否表達出相應蛋白質，應采取____________技術。

Answer 1

【答案】DNA（雙鏈）復制 引物 引物 模板（突變基因） Taq酶/熱穩定DNA聚合酶 cDNA文庫（或部分基因文庫） 不同 SmaⅠ會破壞質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胞中穩定和高效地表達。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分子導入受體細胞；④篩選含有目的基因的受體細胞；⑤目的基因的表達。基因工程在多個領域具有廣闊的前景。

（1）PCR技術的原理是根據堿基互補配對原則和半保留復制進行的人工狀態下的DNA復制的過程；PCR在擴增前需要合成引物作為DNA復制的模板；在PCR擴增儀的反應體系中需要的有機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）因為該受體菌群儲存了從青蒿某時期mRNA轉錄獲得的雙鏈cDNA片段，只包含了青蒿的部分基因，因此這個受體菌群就叫做青蒿的部分基因文庫（cDNA文庫）；cDNA是由mRNA逆轉錄獲得，該部分基因中缺少青蒿細胞中的非編碼區以及編碼區的內含子，因此獲得的cDNA和青蒿細胞中該基因堿基序列不同；

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

（4）檢測目的基因是否表達出相應蛋白質需要采取抗原-抗體雜交技術。