Question

5．圖1表示科學家通過基因工程培育抗早棉時，從蘇云金芽孢桿菌中提取抗早基因，將其“放入”棉花細胞中與棉花的DNA分子結合起來而發(fā)揮作用的過程示意圖．請據圖回答下列有關問題：


（1）圖2表示在上圖過程①中同時利用EcorI、EcoR52切割目的基因和運載體，以形成兩種不同的黏性末端，這種雙酶切的優(yōu)點是保證目的基因定向插入特定位置、防止目的基因和質粒環(huán)化．
（2）圖中過程③涉及的生物技術是植物組織培養(yǎng)；在含四環(huán)素的培養(yǎng)基中培養(yǎng)植物細胞，導入重組質粒的細胞能否增殖不能，依據是在構建基因表達載體的過程中，四環(huán)素抗性基因片段被切除．
（3）判斷基因轉化是否成功，應對轉基因植物進行鑒定，如果培育成功的植株能抗蟲，還應進行分子水平鑒定，以確定該變異能否遺傳給后代．將上述抗蟲棉植株的后代種子種植下去后，往往有很多植株不再具有抗蟲性，原因是抗蟲植株產生的雌雄配子各有$\frac{1}{2}$不含抗蟲基因，受精時雌雄配子隨機結合，可以產生$\frac{1}{4}$左右的不具抗蟲性植株，為獲得穩(wěn)定遺傳的轉基因植株，還需要對轉基因植株進行嚴格的連續(xù)自交．
（4）圖3表示蘇云金芽孢桿菌細胞中的某些生命活動過程，則①處需要有RNA聚合酶的催化，①②兩處共有的一種堿基配對方式是A-U．

Answer 1

分析 1、基因工程的工具有：限制性核酸內切酶、DNA連接酶和運載體．需要限制酶來切割以獲取目的基因，同時需要相同的限制酶切割運載體以獲取與目的基因相同的黏性末端，再通過DNA連接酶連接目的基因和運載體．將目的基因導入植物細胞采用最多的方法是農桿菌轉化法．基因表達載體的組成包括：目的基因、啟動子、終止子、標記基因等．標記基因的作用是為了鑒定受體細胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細胞篩選出來．個體水平上的鑒定：抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等．例：用蟲食用棉花，觀察其存活情況，來鑒定棉花是否具有抗蟲特性．
2、圖示過程為基因工程流程，①是構建基因表達載體，②將目的基因導入受體細胞，③經過植物組織培養(yǎng)獲得完整植株個體，個體表達過程包括轉錄和④翻譯過程，⑤為轉運RNA．

解答 解：（1）由于具有相同的黏性末端時能夠自身環(huán)化，所以在構建基因表達載體時，同時利用EcorI、EcoR52切割目的基因和運載體，以形成兩種不同的黏性末端，從而保證目的基因定向插入特定位置、防止目的基因和質粒環(huán)化．
（2）圖中過程③涉及的生物技術是植物組織培養(yǎng)，經過植物組織培養(yǎng)獲得完整植株個體．在含四環(huán)素的培養(yǎng)基中培養(yǎng)植物細胞，由于在構建基因表達載體的過程中，四環(huán)素抗性基因片段被切除，所以導入重組質粒的細胞不能增殖．
（3）對培育成功的植株能抗蟲，需要利用DNA分子雜交技術進行分子水平鑒定，以確定該變異能否遺傳給后代．將上述抗蟲棉植株的后代種子種植下去后，由于抗蟲植株產生的雌雄配子各有$\frac{1}{2}$不含抗蟲基因，受精時雌雄配子隨機結合，可以產生$\frac{1}{4}$左右的不具抗蟲性植株，所以會有很多植株不再具有抗蟲性．為獲得穩(wěn)定遺傳的轉基因植株，還需要對轉基因植株進行嚴格的連續(xù)自交，篩選出純合體．
（4）圖3表示蘇云金芽孢桿菌細胞中的某些生命活動過程，則①處進行著轉錄過程，需要有RNA聚合酶的催化，①②兩處共有的一種堿基配對方式是A-U．
故答案為：
（1）保證目的基因定向插入特定位置、防止目的基因和質粒環(huán)化
（2）植物組織培養(yǎng)  不能    在構建基因表達載體的過程中，四環(huán)素抗性基因片段被切除
（3）分子   抗蟲植株產生的雌雄配子各有$\frac{1}{2}$不含抗蟲基因，受精時雌雄配子隨機結合，可以產生$\frac{1}{4}$左右的不具抗蟲性植株  連續(xù)自交
（4）RNA聚合   A-U

點評 本題考查基因工程的相關知識，意在考查考生能運用所學知識與觀點，通過比較、分析與綜合等方法對某些生物學問題進行解釋、推理，做出合理的判斷或的能力．要注意，基因表達載體的構建是在生物體外完成的．