Question

7．2015年，屠呦呦因發(fā)現(xiàn)青蒿素治療瘧疾的新療法獲獎(jiǎng)．工業(yè)上青蒿素一般從青蒿素植株中提取，產(chǎn)量低，價(jià)格高．基因工程及細(xì)胞工程等位培育出高青蒿素含量的青蒿提供了思路．科學(xué)家先通過(guò)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(guò)基因測(cè)序發(fā)現(xiàn)該高產(chǎn)植株控制青蒿素合成相關(guān)的一種關(guān)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(shù)，該技術(shù)的原理是DNA復(fù)制（或DNA雙鏈復(fù)制）．?dāng)U增時(shí)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(gè)時(shí)期mRNA反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生雙鏈cDNA片段，再用該雙鏈cDNA進(jìn)行PCR擴(kuò)增，進(jìn)行了30個(gè)循環(huán)后，理論上可以產(chǎn)生約2³⁰個(gè)DNA分子，該雙鏈與載體連接后儲(chǔ)存在一個(gè)受體菌群中，這個(gè)受體菌群就叫青蒿的青蒿的cDNA文庫(kù)（或部分基因文庫(kù)），獲得的cDNA與青蒿細(xì)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)�入普通青蒿之前，先�?gòu)建基因表達(dá)載體，圖1、2中箭頭表示相關(guān)限制酶的酶切位點(diǎn)．請(qǐng)回答：

用圖中的質(zhì)粒和外源DNA構(gòu)建重組質(zhì)粒，不能使用SmaⅠ切割，原因是SmaI會(huì)破壞質(zhì)粒的抗性基因及外源DNA中的目的基因，構(gòu)建好的重組質(zhì)粒在其目的基因前要加上特殊的啟動(dòng)子，啟動(dòng)子是RNA聚合酶的識(shí)別和結(jié)合位點(diǎn)．
（4）檢測(cè)目的基因是否表達(dá)出相應(yīng)蛋白質(zhì)，應(yīng)采用抗原-抗體雜交技術(shù)．

Answer 1

分析 1、PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因
（1）原理：DNA雙鏈復(fù)制
（2）過(guò)程：第一步：加熱至90～95℃DNA解鏈；第二步：冷卻到55～60℃，引物結(jié)合到互補(bǔ)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(bǔ)鏈的合成．
2、cDNA文庫(kù)和基因文庫(kù)的比較表：

文庫(kù)類型	cDNA	基因組文庫(kù)
文庫(kù)大小	小	大
基因中啟動(dòng)子	無(wú)	有
基因中內(nèi)含子	無(wú)	有
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(cè)與鑒定：（1）分子水平上的檢測(cè)：①檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物染色體的DNA是否插入目的基因--DNA分子雜交技術(shù)；②檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA--分子雜交技術(shù)；③檢測(cè)目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)--抗原-抗體雜交技術(shù)．（2）個(gè)體水平上的鑒定：抗蟲(chóng)鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等．

解答 解：（1）PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因的原理為DNA雙鏈復(fù)制．?dāng)U增時(shí)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(shù)利用的是DNA雙鏈復(fù)制的原理，因此用該雙鏈cDNA進(jìn)行PCR擴(kuò)增，進(jìn)行了30個(gè)循環(huán)后，理論上可以產(chǎn)生約為2³⁰個(gè)DNA分子；又由于該基因庫(kù)是由青蒿某個(gè)時(shí)期mRNA反轉(zhuǎn)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(chǔ)存在一個(gè)受體菌群中，這個(gè)受體菌群就叫做青蒿的cDNA文庫(kù)（或部分基因文庫(kù)）．通過(guò)逆轉(zhuǎn)錄得到的目的基因中缺少基因結(jié)構(gòu)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(xì)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(diǎn)，用SmaⅠ切割會(huì)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(gòu)建好的重組質(zhì)粒在其目的基因前要加上特殊的啟動(dòng)子，啟動(dòng)子是RNA聚合酶識(shí)別結(jié)合位點(diǎn)．
（4）檢測(cè)目的基因是否表達(dá)出相應(yīng)蛋白質(zhì)，應(yīng)采取抗原抗體雜交技術(shù)技術(shù)．
故答案為：
（1）DNA復(fù)制（或DNA雙鏈復(fù)制）  Taq（或熱穩(wěn)定）DNA聚合
（2）2³⁰      青蒿的cDNA文庫(kù)（或部分基因文庫(kù)）         不同
（3）SmaI會(huì)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(diǎn)評(píng) 本題考查了基因工程的有關(guān)知識(shí)，要求考生能夠掌握PCR技術(shù)的原理和方法，區(qū)分基因組文庫(kù)和部分基因文庫(kù)的區(qū)別，能夠根據(jù)圖中限制酶的切割位點(diǎn)回答相關(guān)問(wèn)題，同時(shí)識(shí)記目的基因檢測(cè)與鑒定的方法．