Question

7．科學(xué)家通過利用PCR定點突變技術(shù)改造Rubisco酶基因，提高了光合作用過程中Rubisco酶對CO₂的親和力，從而顯著提高了植物的光合作用速率，請回答下列問題：
（1）PCR過程所依據(jù)的原理是DNA雙鏈復(fù)制，該過程需要加入的酶是耐高溫的DNA聚合酶（或Taq酶）．利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根據(jù)這一序列合成引物．
（2）該技術(shù)不直接改造Rubisco酶，而通過對Rubisco酶基因進(jìn)行改造，從而實現(xiàn)對Rubisco酶的改造，其原因是蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，改造困難；直接改造蛋白質(zhì)不能遺傳，改造了基因能遺傳．和傳統(tǒng)基因工程技術(shù)相比較，定點突變技術(shù)最突出的優(yōu)點是能生產(chǎn)出自然界不存在的蛋白質(zhì)，PCR定點突變技術(shù)屬于蛋白質(zhì)工程的范疇．
（3）可利用定點突變的DNA構(gòu)建基因表達(dá)載體．常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將基因表達(dá)載體導(dǎo)入植物細(xì)胞，將該細(xì)胞經(jīng)植物組織培養(yǎng)技術(shù)培育成幼苗，從細(xì)胞水平分析所依據(jù)的原理是植物細(xì)胞的全能性．

Answer 1

分析 1、PCR技術(shù)：
（1）概念：PCR全稱為聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，是一項在生物體外復(fù)制特定DNA的核酸合成技術(shù)．
（2）原理：DNA復(fù)制．
（3）前提條件：要有一段已知目的基因的核苷酸序以便合成一對引物．
（4）條件：模板DNA、四種脫氧核苷酸、一對引物、熱穩(wěn)定DNA聚合酶（Taq酶）
（5）過程：①高溫變性：DNA解旋過程（PCR擴(kuò)增中雙鏈DNA解開不需要解旋酶，高溫條件下氫鍵可自動解開）；低溫復(fù)性：引物結(jié)合到互補(bǔ)鏈DNA上；③中溫延伸：合成子鏈．
2、蛋白質(zhì)工程和基因工程的區(qū)別：

目		蛋白質(zhì)工程	基因工程
區(qū)別	原理	中心發(fā)則的逆推	基因重組
	過程	預(yù)期蛋白質(zhì)供能→設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測應(yīng)有的氨基酸序列→找到相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列→合成DNA→表達(dá)出蛋白質(zhì)	獲取目的基因→構(gòu)建基因表達(dá)載體→將目的基因?qū)�入受體細(xì)胞→目的基因的檢測與鑒定
	實質(zhì)	定向改造或生產(chǎn)人類所需蛋白質(zhì)	定向改造生物的遺傳特性，一伙的人類所需的生物類型或生物產(chǎn)品（基因的異體表達(dá)）
	結(jié)果	生產(chǎn)自然界沒有的蛋白質(zhì)	生產(chǎn)自然界已有的蛋白質(zhì)
聯(lián)系		蛋白質(zhì)工程是在基因工程基礎(chǔ)上延伸出的第二代基因工程，因為是對現(xiàn)有蛋白質(zhì)的改造或制造新的蛋白質(zhì)，所以必須通過基因修飾或基因合成實現(xiàn)

解答 解：（1）PCR的原理是DNA雙鏈復(fù)制；利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根據(jù)這一序列合成引物；擴(kuò)增過程是在較高溫度下進(jìn)行的，因此需要加入耐高溫的DNA聚合酶（或Taq酶）．
（2）蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，改造困難；直接改造蛋白質(zhì)不能遺傳，改造了基因能遺傳，因此蛋白質(zhì)工程技術(shù)不直接改造Rubisco酶，而通過對Rubisco酶基因進(jìn)行改造，從而實現(xiàn)對Rubisco酶的改造．和傳統(tǒng)基因工程技術(shù)相比較，定點突變技術(shù)最突出的優(yōu)點是能生產(chǎn)出自然界不存在的蛋白質(zhì)，PCR定點突變技術(shù)屬于蛋白質(zhì)工程的范疇．
（3）將目的基因?qū)�入植物�?xì)胞常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法；將轉(zhuǎn)基因植物細(xì)胞培育成轉(zhuǎn)基因植株還需要采用植物組織培養(yǎng)技術(shù)，原理是植物細(xì)胞具有全能性．
故答案為：
（1）DNA雙鏈復(fù)制   　耐高溫的DNA聚合酶（或Taq酶）   　引物
（2）蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，改造困難；直接改造蛋白質(zhì)不能遺傳，改造了基因能遺傳    　能生產(chǎn)出自然界不存在的蛋白質(zhì)    蛋白質(zhì)工程
（3）農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法   　植物細(xì)胞的全能性

點評 本題考查基因工程和蛋白質(zhì)工程的相關(guān)知識，要求考生識記基因工程的原理、操作工具及操作步驟中，掌握各操作步驟中需要注意的細(xì)節(jié)，能結(jié)合所學(xué)的知識準(zhǔn)確答題．