Question

熒光素酶（Luciferase）是自然界中能夠產(chǎn)生生物熒光的酶的統(tǒng)稱．熒光素酶及其合成基因在生物研究中有著廣泛的利用．
（1）熒光素酶基因常被作為基因工程中的標(biāo)記基因，一個(gè)完整的基因表達(dá)載體除了目的基因、標(biāo)記基因和復(fù)制原點(diǎn)外，還應(yīng)包括

 

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（2）下表為4種限制酶的識(shí)別序列和酶切位點(diǎn)，圖1為含有熒光素酶基因的DNA片段及其具有的限制酶切點(diǎn)．若需利用酶切法獲得熒光素酶基因，最應(yīng)選擇的限制酶是

 

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限制酶	MspⅠ	BamHⅠ	MboⅠ	SmaⅠ
酶切 位點(diǎn)	C↓CGG GGC↑C	G↓GATCC CCTAG↑G	↓GATC CTAG↑	CCC↓GGG GGG↑CCC

（3）熒光素酶在ATP的參與下，可使熒光素發(fā)出熒光．生物學(xué)研究中常利用“熒光素-熒光素酶發(fā)光法”來測(cè)定樣品中ATP的含量．某研究小組對(duì)“測(cè)定ATP時(shí)所需熒光素酶溶液的最佳濃度”進(jìn)行了探究．
【實(shí)驗(yàn)材料】1×10^-8 mol/L ATP標(biāo)準(zhǔn)液、緩沖溶液、70mg/L熒光素溶液（過量）、濃度分別為10、20、30、40、50、60、70mg/L的熒光素酶溶液．
【實(shí)驗(yàn)結(jié)果】見圖2．
【實(shí)驗(yàn)分析與結(jié)論】
①實(shí)驗(yàn)材料中緩沖溶液的作用是

 

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為使結(jié)果更加科學(xué)準(zhǔn)確，應(yīng)增設(shè)一組濃度為

 

的熒光素酶溶液作為對(duì)照．除題目已涉及的之外，還需要嚴(yán)格控制的無關(guān)變量有

 

（至少寫出一個(gè)）．
②由圖2可知，

 

點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的熒光素酶濃度為最佳濃度．e、f、g點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的熒光素酶濃度不同，但發(fā)光強(qiáng)度相同，其主要原因是

 

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（4）食品衛(wèi)生檢驗(yàn)中，可利用上述方法測(cè)定樣品中細(xì)菌的ATP總含量，進(jìn)而測(cè)算出細(xì)菌的數(shù)量，判斷食品污染程度．測(cè)算的前提是每個(gè)細(xì)菌細(xì)胞中ATP的含量

 

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Answer 1

考點(diǎn)：基因工程的應(yīng)用

專題：

分析：基因表達(dá)載體包括：目的基因、標(biāo)記基因、啟動(dòng)子和終止子．
第（2）小題著重要分析表格中不同酶識(shí)別的序列的關(guān)系，并結(jié)合在目的基因上的酶切位點(diǎn)綜合考慮．（3）（4）兩小題解題關(guān)鍵是用對(duì)照實(shí)驗(yàn)的原則，對(duì)照實(shí)驗(yàn)中遵循單一變量的原則，而無關(guān)變量則要保持相同且適宜．本實(shí)驗(yàn)的無關(guān)變量有溫度、PH、反應(yīng)時(shí)間等．

解答： 解：（1）一個(gè)完整的基因表達(dá)載體除了目的基因、標(biāo)記基因和復(fù)制原點(diǎn)外，還應(yīng)包括啟動(dòng)子、終止子．
（2）要獲得目的基因必須在目的基因的兩側(cè)具有相應(yīng)的酶切位點(diǎn)進(jìn)行切割，圖1中可以看出，BamHⅠ的酶切位點(diǎn)在目的基因的中間，故不可取；根據(jù)表格可以看出，SmaⅠ的識(shí)別序列中含有MspⅠ的識(shí)別序列，因此SmaⅠ在目的基因的兩端進(jìn)行切割．
（3）①實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中可以看出，本實(shí)驗(yàn)的自變量為熒光素酶溶液的濃度，而酶需要適宜的PH，該條件屬于實(shí)驗(yàn)的無關(guān)變量，因此實(shí)驗(yàn)材料中緩沖溶液能夠維持溶液pH值穩(wěn)定．為使結(jié)果更加科學(xué)準(zhǔn)確，應(yīng)增設(shè)一組濃度為0mg/L的熒光素酶溶液作為空白對(duì)照．實(shí)驗(yàn)的無關(guān)變量還有溫度、反應(yīng)的時(shí)間等．
②圖2可以看出，酶濃度達(dá)到400mg/L時(shí)，發(fā)光強(qiáng)度不再增加，因此e點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的熒光素酶濃度為最佳濃度．限制e、f、g點(diǎn)發(fā)光強(qiáng)度的因素主要是ATP的數(shù)量的數(shù)量是有限的．
（4）食品衛(wèi)生檢驗(yàn)中，可利用上述方法測(cè)定樣品中細(xì)菌的ATP總含量，進(jìn)而測(cè)算出細(xì)菌的數(shù)量，判斷食品污染程度．測(cè)算的前提是每個(gè)細(xì)菌細(xì)胞中ATP的含量大致相同（且相對(duì)穩(wěn)定）．
故答案為：
（1）啟動(dòng)子、終止子
（2）MspⅠ
（3）①維持溶液pH值穩(wěn)定（或“保證熒光素酶的最適pH值”）   0 mg/L   溫度（或“反應(yīng)時(shí)間”等）
②e　      ATP全部水解（或“ATP的數(shù)量限制”）
（4）大致相同（且相對(duì)穩(wěn)定）

點(diǎn)評(píng)：本題考查了基因工程的工具和步驟等知識(shí)、探究類實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，意在考查考生能理解所學(xué)知識(shí)的要點(diǎn)，把握知識(shí)間的內(nèi)在聯(lián)系的能力；具備驗(yàn)證簡(jiǎn)單生物學(xué)事實(shí)的能力，并能對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果進(jìn)行解釋、分析、處理，能對(duì)一些簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)方案做出恰當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)和修訂的能力．