Question

13．黑麥草具有抗除草劑草甘麟的能力，是因?yàn)楹邴湶輷碛芯幋a抗草甘麟酶的基因．科學(xué)家利用該基因．通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)獲得了抗除草劑草甘磷的玉米新品種．培育新品種過程中用到了PCR技術(shù)（如圖所示），請(qǐng)回答下列問題：
（1）通過反轉(zhuǎn)錄法得到cDNA文庫，從中選取抗草甘磷酶的基因．該方法獲得的目的基因缺少基因表達(dá)所需的調(diào)控序列，即啟動(dòng)子和終止子．
（2）體外獲得大量編碼抗草甘麟酶的基因要利用PCR技術(shù)，該技術(shù)所依據(jù)的原理為DNA雙鏈復(fù)制，圖中物質(zhì)A是引物，B酶是Taq酶．PCR中A不能過短，主要原因是過短，特異性差，會(huì)與模板隨機(jī)結(jié)合．
（3）加熱變性是使DNA雙鏈打開，這一步是打開氫鍵．在細(xì)胞內(nèi)斷此鍵用解旋 酶．
（4）若需要對(duì)轉(zhuǎn)入抗草甘麟基因的玉米進(jìn)行個(gè)體生物學(xué)水平的鑒定，需要對(duì)玉米做抗草甘麟接種實(shí)驗(yàn)．
（5）若實(shí)驗(yàn)結(jié)果不理想，為了提高抗草甘麟酶活性，可以通過蛋白質(zhì)工程設(shè)計(jì)和改造編碼抗草甘麟酶的基因．
（6）第四輪循環(huán)產(chǎn)物中含有A的DNA片段所占的比例為$\frac{15}{16}$．
（7）PCR擴(kuò)增中，理論上要獲得等長(zhǎng)的DNA片段，至少要擴(kuò)增到第三次．

Answer 1

分析 1、有關(guān)PCR技術(shù)的相關(guān)知識(shí)：
（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）過程：①高溫變性：DNA解旋過程；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．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、根據(jù)PCR過程的特點(diǎn)繪制PCR過程示意圖如圖所示：

解答 解：（1）組織細(xì)胞中由于基因的選擇性表達(dá)，因此通過反轉(zhuǎn)錄法得到是cDNA文庫，從中選取抗草甘磷酶的基因．由于mRNA是由基因的編碼區(qū)轉(zhuǎn)錄而來，該方法獲得的目的基因缺少基因表達(dá)所需的調(diào)控序列，即非編碼區(qū)的啟動(dòng)子和終止子．
（2）PCR技術(shù)所依據(jù)的原理為DNA雙鏈復(fù)制，圖中物質(zhì)A是引物，B酶是Taq酶．PCR中引物不能過短，過短，特異性差，會(huì)與模板隨機(jī)結(jié)合．
（3）加熱變性是使DNA雙鏈打開，這一步是打開氫鍵．在細(xì)胞內(nèi)斷氫鍵用解旋 酶．
（4）若需要對(duì)轉(zhuǎn)入抗草甘麟基因的玉米進(jìn)行個(gè)體生物學(xué)水平的鑒定，需要對(duì)玉米做抗草甘麟接種實(shí)驗(yàn)．
（5）若實(shí)驗(yàn)結(jié)果不理想，為了提高抗草甘麟酶活性，可以通過蛋白質(zhì)工程設(shè)計(jì)和改造編碼抗草甘麟酶的基因．
（6）由圖可知，由原來的每條母鏈為模板合成的兩個(gè)新DNA分子中，只含有引物A或另一種引物，而以新合成的子鏈為模板合成新DNA分子時(shí)，兩種引物都含有，第四輪循環(huán)共產(chǎn)生16個(gè)DNA分子，其中含有引物A的分子是15個(gè)，占 $\frac{15}{16}$．
（7）由圖示可知，第一、二輪循環(huán)合成的子鏈長(zhǎng)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(zhǎng)，第三輪循環(huán)產(chǎn)生的DNA分子存在等長(zhǎng)的兩條核苷酸鏈，如分析中的圖示．
故答案為：
（1）cDNA      啟動(dòng)子  終止子
（2）DNA雙鏈復(fù)制      引物      Taq酶    過短，特異性差，會(huì)與模板隨機(jī)結(jié)合
（3）氫   解旋
（4）抗草甘麟接種
（5）蛋白質(zhì)    
（6）$\frac{15}{16}$
（7）三

點(diǎn)評(píng) 本題考查基因工程的相關(guān)知識(shí)，要求考生識(shí)記基因工程的原理及操作步驟，掌握各操作步驟中需要注意的細(xì)節(jié)問題，識(shí)記PCR技術(shù)的原理和過程，能結(jié)合所學(xué)的知識(shí)準(zhǔn)確答題．