Question

【題目】如圖為兩個(gè)優(yōu)良的基因片段所在的DNA分子，基因1來自植物甲，基因2來自植物乙，圖中A、B、C、D代表兩個(gè)基因片段的兩端，科學(xué)家試圖將兩個(gè)基因進(jìn)行拼接形成一個(gè)新的融合基因，并將融合基因轉(zhuǎn)入水稻中，使得水稻具有了某種優(yōu)良性狀。Ned I 、EcoRI、 Hind III代表三種不同的限制酶且切割產(chǎn)生的末端各不相同，圖中的箭頭代表不同酶的酶切位點(diǎn)

（1）首先應(yīng)選用某一種限制酶對(duì)上述兩個(gè)DNA分子進(jìn)行切割，選擇的這種限制酶是_____，同時(shí)還要用______________酶處理才能得到____________端相連的融合基因。

（2）在進(jìn)行上述操作時(shí)，由于提取的DNA分子數(shù)量較少，需要利用PCR技術(shù)對(duì)目的基因片段進(jìn)行擴(kuò)增，該技術(shù)的原理是模擬生物體內(nèi)的____________過程。在進(jìn)行擴(kuò)增前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，利用引物進(jìn)行目的基因擴(kuò)增時(shí)，若以擴(kuò)增基因1為例，至少在第________輪循環(huán)后才能獲得純目的基因片段（僅含引物及之間的序列）。

（3）將該融合基因?qū)�入水稻后，若要保證該基因能在該種水稻中穩(wěn)定遺傳應(yīng)保證該基因能整合在______________上，若要保證所轉(zhuǎn)入的基因盡可能少發(fā)生轉(zhuǎn)移應(yīng)將目的基因優(yōu)先轉(zhuǎn)入__________（填“細(xì)胞核”或“細(xì)胞質(zhì)”）中，這樣才確保轉(zhuǎn)基因生物的安全性。

Answer 1

【答案】EcoR I DNA連接酶 B和D DNA雙鏈復(fù)制 三 水稻染色體的DNA上 細(xì)胞質(zhì)

【解析】

PCR技術(shù)：
（1）概念：PCR全稱為聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，是一項(xiàng)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(duì)引物。
（4）條件：模板DNA、四種脫氧核苷酸、一對(duì)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(dòng)解開）；②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。

（1）要想讓兩種不同的基因連接在一起，首先應(yīng)用限制酶將兩個(gè)目的基因切出相同的粘性末端，然后才能根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)將兩個(gè)片段連在一起，根據(jù)“Ned I 、EcoRI、 Hind III代表三種不同的限制酶且切割產(chǎn)生的末端各不相同”，結(jié)合圖中不同酶的酶切位點(diǎn)可知，需使用EcoR I酶對(duì)兩種目的基因進(jìn)行切割，才能保證兩個(gè)基因出現(xiàn)相同的粘性末端，同時(shí)還要用DNA連接酶處理才能得到B和D端相連的融合基因。

（2）PCR技術(shù)的原理是模擬生物體內(nèi)的DNA雙鏈復(fù)制過程。采用PCR技術(shù)擴(kuò)增DNA的過程為：變性、復(fù)性、延伸。根據(jù)PCR過程的特點(diǎn)繪制PCR過程示意圖如圖所示：

由圖示可知，第一、二輪循環(huán)合成的子鏈長度均不同，根據(jù)半保留復(fù)制特點(diǎn)可知，前兩輪循環(huán)產(chǎn)生的四個(gè)DNA分子的兩條鏈均不等長，第三輪循環(huán)產(chǎn)生的DNA分子存在等長的兩條核苷酸鏈，即僅含引物之間的序列。

（3）由于水稻細(xì)胞中的染色體在遺傳時(shí)能保持穩(wěn)定性，所以若要保證融合基因能在該種水稻中穩(wěn)定遺傳應(yīng)保證該基因能整合在水稻染色體的DNA上�；ǚ壑袔缀醪缓�細(xì)胞質(zhì)，而受精卵中的細(xì)胞質(zhì)幾乎全部來自卵細(xì)胞，所以科學(xué)家設(shè)法將目的基因整合到受體細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)的葉綠體基因組中后，就不會(huì)通過花粉轉(zhuǎn)移到自然界中的其他植物，故若要保證所轉(zhuǎn)入的基因盡可能少發(fā)生轉(zhuǎn)移應(yīng)將目的基因優(yōu)先轉(zhuǎn)入細(xì)胞質(zhì)中，這樣才確保轉(zhuǎn)基因生物的安全性。