7.2015年,屠呦呦因發(fā)現(xiàn)青蒿素治療瘧疾的新療法獲獎.工業(yè)上青蒿素一般從青蒿素植株中提取,產(chǎn)量低,價格高.基因工程及細胞工程等位培育出高青蒿素含量的青蒿提供了思路.科學家先通過紫外線處理大量青蒿幼苗后,偶爾發(fā)現(xiàn)一株高產(chǎn)植株.通過基因測序發(fā)現(xiàn)該高產(chǎn)植株控制青蒿素合成相關的一種關鍵酶的基因發(fā)生了突變.
(1)提取了高產(chǎn)植株的全部DNA后,要想快速大量獲得該突變基因可以采用PCR技術,該技術的原理是DNA復制(或DNA雙鏈復制).擴增時先要升溫使DNA解旋變性,故要用到Taq(或熱穩(wěn)定)DNA聚合酶.
(2)如果用青蒿某個時期mRNA反轉錄產(chǎn)生雙鏈cDNA片段,再用該雙鏈cDNA進行PCR擴增,進行了30個循環(huán)后,理論上可以產(chǎn)生約230個DNA分子,該雙鏈與載體連接后儲存在一個受體菌群中,這個受體菌群就叫青蒿的青蒿的cDNA文庫(或部分基因文庫),獲得的cDNA與青蒿細胞中該基因堿基序列不同(填“相同”或“不同”).
(3)將獲得的突變基因?qū)肫胀ㄇ噍镏,先構建基因表達載體,圖1、2中箭頭表示相關限制酶的酶切位點.請回答:

用圖中的質(zhì)粒和外源DNA構建重組質(zhì)粒,不能使用SmaⅠ切割,原因是SmaI會破壞質(zhì)粒的抗性基因及外源DNA中的目的基因,構建好的重組質(zhì)粒在其目的基因前要加上特殊的啟動子,啟動子是RNA聚合酶的識別和結合位點.
(4)檢測目的基因是否表達出相應蛋白質(zhì),應采用抗原-抗體雜交技術.

分析 1、PCR技術擴增目的基因
(1)原理:DNA雙鏈復制
(2)過程:第一步:加熱至90~95℃DNA解鏈;第二步:冷卻到55~60℃,引物結合到互補DNA鏈;第三步:加熱至70~75℃,熱穩(wěn)定DNA聚合酶從引物起始互補鏈的合成.
2、cDNA文庫和基因文庫的比較表:

文庫類型cDNA基因組文庫
文庫大小
基因中啟動子
基因中內(nèi)含子
基因多少某種生物的部分基因某種生物的全部基因
物種間的基因交流可以部分基因可以
3、目的基因的檢測與鑒定:(1)分子水平上的檢測:①檢測轉基因生物染色體的DNA是否插入目的基因--DNA分子雜交技術;②檢測目的基因是否轉錄出了mRNA--分子雜交技術;③檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)--抗原-抗體雜交技術.(2)個體水平上的鑒定:抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等.

解答 解:(1)PCR技術擴增目的基因的原理為DNA雙鏈復制.擴增時先要升溫使DNA解旋變性,要用到Taq(或熱穩(wěn)定)DNA聚合酶.
(2)由于PCR技術利用的是DNA雙鏈復制的原理,因此用該雙鏈cDNA進行PCR擴增,進行了30個循環(huán)后,理論上可以產(chǎn)生約為230個DNA分子;又由于該基因庫是由青蒿某個時期mRNA反轉錄產(chǎn)生的雙鏈cDNA片段,只包含某種生物的部分基因,因此該雙鏈與載體連接后儲存在一個受體菌群中,這個受體菌群就叫做青蒿的cDNA文庫(或部分基因文庫).通過逆轉錄得到的目的基因中缺少基因結構中的非編碼區(qū)以及編碼區(qū)的內(nèi)含子,因此獲得的cDNA與青蒿細胞中該基因堿基序列不同.
(3)分析圖2可知,目的基因和抗生素抗性基因中都含有SmaⅠ限制酶的切割位點,用SmaⅠ切割會破壞質(zhì)粒的抗性基因及外源DNA中的目的基因,因此不能用SmaⅠ切割圖中的質(zhì)粒和外源DNA.構建好的重組質(zhì)粒在其目的基因前要加上特殊的啟動子,啟動子是RNA聚合酶識別結合位點.
(4)檢測目的基因是否表達出相應蛋白質(zhì),應采取抗原抗體雜交技術技術.
故答案為:
(1)DNA復制(或DNA雙鏈復制)  Taq(或熱穩(wěn)定)DNA聚合
(2)230      青蒿的cDNA文庫(或部分基因文庫)         不同
(3)SmaI會破壞質(zhì)粒的抗性基因及外源DNA中的目的基因          RNA聚合酶
(4)抗原-抗體雜交

點評 本題考查了基因工程的有關知識,要求考生能夠掌握PCR技術的原理和方法,區(qū)分基因組文庫和部分基因文庫的區(qū)別,能夠根據(jù)圖中限制酶的切割位點回答相關問題,同時識記目的基因檢測與鑒定的方法.

練習冊系列答案
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科目:高中生物 來源:2015-2016福建養(yǎng)正中學溪惠安高二上期末考試生物卷(解析版) 題型:選擇題

Leber遺傳性視神經(jīng)病是一種遺傳病,此病是由線粒體DNA基因突變所致。某女士的母親患有此病,如果該女士結婚生育,下列預測正確的是( )。

A.如果生男孩,孩子不會攜帶致病基因

B.如果生女孩,孩子不會攜帶致病基因

C.不管生男或生女,孩子都會攜帶致病基因

D.必須經(jīng)過基因檢測,才能確定

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科目:高中生物 來源: 題型:解答題

18.科研人員探究了不同氮素水平對青花菜葉光合作用的影響,實驗結果如表所示.請回答下列相關問題:
組別氮素水平
(mmol•L-1
葉綠素含量
(μg•cm-2
氣孔導度
(mmol•m-2•s-1
胞間CO2濃度(μL•L-1凈光合速率
(μmol•m-2•s-1
15(低氮)860.6830819.4
210(中氮)990.8430420.7
315(偏高)1030.8530121.4
420(高氮)1030.8429522.0
(1)葉綠素的組成元素有C、H、O、N、Mg.
(2)在第2、3、4組中,氣孔導度不是限制凈光合速率升高的因素.
(3)一定范圍內(nèi)增加(填“增加”或“降低”)氮素濃度,可提高青花菜葉片的凈光合速率.
(4)青花菜葉葉肉細胞的下列生命活動中,會發(fā)生ATP水解的是C(填選項字母).
A.光能的吸收    B.CO2進入葉綠體中   C.C3的還原     D.O2和[H]結合生成水
(5)凈光合速率可用單位時間CO2的吸收量(或“單位時間O2的釋放量”)表示.

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科目:高中生物 來源: 題型:選擇題

15.下列關于細胞的基因表達的敘述,不正確的是( 。
A.乳酸菌的基因的轉錄和翻譯過程在時間和空間上是分不開的
B.衰老細胞和處于分裂期的細胞的核基因難以復制和轉錄
C.轉錄產(chǎn)物的功能之一是降低化學反應的活化能
D.DNA 轉錄是以 DNA-條鏈為模板,翻譯則是以 DNA 另一條鏈為模板

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科目:高中生物 來源: 題型:選擇題

2.下列關于有絲分裂的敘述,錯誤的是( 。
A.間期染色質(zhì)完成復制后數(shù)目加倍
B.中期染色體縮短到最小程度,便于觀察和研究
C.后期移向兩極的染色體形態(tài)和數(shù)目完全相同
D.有絲分裂是真核生物進行細胞分裂的主要方式

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科目:高中生物 來源: 題型:解答題

12.為了探究不同光照處理對植物光合作用的影響,科學家以長勢相同的某種植物為材料進行實驗.
(1)實驗過程:
A、B、C、D四組實驗,每組處理的總時間均為135s,光照與黑暗處理情況見圖所示(A、B、C三組光照與黑暗處理時間相同).

各組實驗的溫度、光照強度和CO2濃度等條件相同且適宜,這樣處理的目的是排除無關變量對實驗結果的干擾.
(2)實驗結果:
處理結束時測定各組材料中光合作用產(chǎn)物的含量,見表.
組別ABCD
光合作用產(chǎn)物的相對含量(%)507094100
單位光照時間內(nèi),B組和C組植物合成有機物的量都高于D組植物合成有機物的量,依據(jù)是B組和C組都只用了D組一半的光照時間,其光合作用產(chǎn)物的相對含量卻是D組的70%和94%.
(3)A、B、C三組處理相比,隨著光照和黑暗交替頻率的增加,使光下產(chǎn)生的ATP和[H]能夠及時利用與再生,從而提高了光合作用中CO2的同化量.

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科目:高中生物 來源: 題型:選擇題

19.如圖是某植物細胞有絲分裂期的顯微照片,細胞分裂的順序是( 。
A.①?②?③?④B.④?③?②?①C.①?②?④?③D.②?③?①?④

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科目:高中生物 來源: 題型:選擇題

16.下列關于生物體中酶的敘述,正確的是( 。
A.高溫和低溫均能破壞酶的結構使其失去活性
B.由活細胞產(chǎn)生的酶在生物體外沒有催化活性
C.酶的化學本質(zhì)是蛋白質(zhì)或RNA
D.唾液淀粉酶催化反應最適溫度和保存溫度均是37℃

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核酸已經(jīng)成為刑偵人員偵破案件的重要工具。下列有關核酸的敘述,正確的是( )

A.只有DNA能攜帶遺傳信息

B.DNA、RNA在細胞中的主要分布場所不同

C.核酸與遺傳、變異有關,與催化作用無關

D.生物體細胞中的核酸均由兩條核苷酸長鏈構成

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