Question

16．口蹄疫是由口蹄疫病毒引起的一種動物傳染病，目前常用接種弱毒疫苗的方法預(yù)防．疫苗的主要成分是該病毒的一種結(jié)構(gòu)蛋白VP1．科學(xué)家嘗試?yán)�用轉(zhuǎn)基因番茄來生產(chǎn)口蹄疫疫苗．請回答下列問題：
（1）口蹄疫病毒的遺傳物質(zhì)為RNA，則獲得可重組到質(zhì)粒的VP1基因必須用到逆轉(zhuǎn)錄酶酶．要獲得大量該VP1基因，可利用PCR技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)增．
（2）如圖是插入VP1基因的農(nóng)桿菌Ti重組質(zhì)粒結(jié)構(gòu)示意圖，構(gòu)建具有VP1基因的基因表達(dá)載體還需要在質(zhì)粒中插入啟動子．
（3）VP1基因應(yīng)插入到農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒的T-DNA上，通過轉(zhuǎn)化作用進(jìn)入番茄細(xì)胞并插入到染色體DNA，使VP1基因能夠穩(wěn)定維持并發(fā)揮作用．
（4）通常用BamHⅠ、HindⅢ兩種限制酶切割VP1基因和Ti質(zhì)粒的目的是防止VP1基因、Ti質(zhì)粒的自身環(huán)化；要篩選出含有該目的基因表達(dá)載體的番茄細(xì)胞，首先需要在含卡那霉素的培養(yǎng)基上進(jìn)行．
（5）檢測發(fā)現(xiàn)染色體DNA上插入VP1基因的某些番茄細(xì)胞死亡了，導(dǎo)致這些轉(zhuǎn)基因番茄細(xì)胞死亡的最可能原因是VP1基因的插入可能破壞了生命活動必需的某些基因，導(dǎo)致細(xì)胞死亡．
（6）將成功轉(zhuǎn)入VP1基因的受體細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)，獲得轉(zhuǎn)基因植株．若要快速繁殖大量這種轉(zhuǎn)基因種苗，應(yīng)選取幼枝的形成層（芽尖）部位進(jìn)行組織培養(yǎng)．
（7）獲得表達(dá)VP1蛋白的番茄植株以后，要進(jìn)行免疫效力的測定，具體方法是：將從轉(zhuǎn)基因番茄葉片中提取的VP1蛋白質(zhì)注射到一定數(shù)量的豚鼠體內(nèi)，每半個(gè)月注射一次，三次注射后檢測豚鼠血液中產(chǎn)生的數(shù)量，為了使結(jié)果可信，應(yīng)設(shè)置空白對照組，注射VP1蛋白的抗體等量生理鹽水．

Answer 1

分析 基因工程技術(shù)的基本步驟：
（1）目的基因的獲�。悍椒ㄓ袕幕�因文庫中獲取、利用PCR技術(shù)擴(kuò)增和人工合成．
（2）基因表達(dá)載體的構(gòu)建：是基因工程的核心步驟，基因表達(dá)載體包括目的基因、啟動子、終止子和標(biāo)記基因等．（3）將目的基因?qū)�入受體細(xì)胞：根據(jù)受體細(xì)胞不同，導(dǎo)入的方法也不一樣．將目的基因?qū)�入植物�?xì)胞的方法有農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法和花粉管通道法；將目的基因?qū)�入動物�?xì)胞最有效的方法是顯微注射法；將目的基因?qū)�入微生物�?xì)胞的方法是感受態(tài)細(xì)胞法．
（4）目的基因的檢測與鑒定：分子水平上的檢測：①檢測轉(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檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA--分子雜交技術(shù)；③檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)--抗原-抗體雜交技術(shù)．個(gè)體水平上的鑒定：抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等．

解答 解：（1）口蹄疫病毒的遺傳物質(zhì)為RNA，可以RNA為模板逆轉(zhuǎn)錄獲得VPI基因；PCR技術(shù)可在體外大量擴(kuò)增目的基因．
（2）構(gòu)建具有VP1基因的基因表達(dá)載體還需要在質(zhì)粒中插入啟動子，啟動子是RNA聚合酶的結(jié)合位點(diǎn)，能啟動轉(zhuǎn)錄過程．
（3）VP1基因應(yīng)插入到農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒的T-DNA上，通過轉(zhuǎn)化作用進(jìn)入番茄細(xì)胞并插入到染色體DNA，使VP1基因能夠穩(wěn)定維持并發(fā)揮作用．
（4）用限制酶A、B切割出的末端完全不同，這樣可以防止目的基因、運(yùn)載體自身環(huán)化，也能防止目的基因和運(yùn)載體反向連接，即可以保證目的基因和質(zhì)粒的定向連接．由圖可知，標(biāo)記基因是卡那霉素抗性基因，因此要篩選出含有該目的基因表達(dá)載體的番茄細(xì)胞，首先需要在含卡那霉素的培養(yǎng)基上進(jìn)行．
（5）檢測發(fā)現(xiàn)染色體DNA上插入VP1基因的某些番茄細(xì)胞死亡了，導(dǎo)致這些轉(zhuǎn)基因番茄細(xì)胞死亡的最可能原因是VP1基因的插入可能破壞了生命活動必需的某些基因，導(dǎo)致細(xì)胞死亡．
（6）將成功轉(zhuǎn)入VP1基因的受體細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)，獲得轉(zhuǎn)基因植株．若要快速繁殖大量這種轉(zhuǎn)基因種苗，應(yīng)選取幼枝的形成層（芽尖）部位進(jìn)行組織培養(yǎng)．
（7）獲得表達(dá)VP1蛋白的番茄植株以后，要進(jìn)行免疫效力的測定，具體方法是：將從轉(zhuǎn)基因番茄葉片中提取的VP1蛋白質(zhì)注射到一定數(shù)量的豚鼠體內(nèi)，每半個(gè)月注射一次，三次注射后檢測豚鼠血液中產(chǎn)生的數(shù)量，為了使結(jié)果可信，應(yīng)設(shè)置空白對照組，注射VP1蛋白的抗體等量生理鹽水．
故答案為：
（1）逆轉(zhuǎn)錄酶    PCR
（2）啟動子
（3）T-DNA    轉(zhuǎn)化
（4）防止VP1基因、Ti質(zhì)粒的自身環(huán)化     卡那霉素
（5）VP1基因的插入可能破壞了生命活動必需的某些基因，導(dǎo)致細(xì)胞死亡
（6）形成層（芽尖）
（7）VP1蛋白的抗體

點(diǎn)評 本題考查基因工程、免疫預(yù)防的相關(guān)知識，意在考查考生理解所學(xué)知識的要點(diǎn)，把握知識間的內(nèi)在聯(lián)系的能力；識圖能力和從題目所給的圖形中獲取有效信息的能力；能用數(shù)學(xué)方式準(zhǔn)確地描述生物學(xué)方面的內(nèi)容、以及數(shù)據(jù)處理能力．