Question

【題目】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植株中提取,產(chǎn)量低,價(jià)格高。基因工程及細(xì)胞工程等為培育出高青蒿素含量的青蒿提供了思路�？茖W(xué)家先通過(guò)紫外線處理大量青蒿幼苗后,偶然發(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_____技術(shù),該技術(shù)的原理是________。

(2)如果用青蒿某個(gè)時(shí)期mRNA反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的雙鏈cDNA片段,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________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)受體菌群就叫做青蒿的________,獲得的cDNA與青蒿細(xì)胞中該基因堿基序列________(填“相同”或“不同”)。

(3)將獲得的突變基因?qū)�入普通青蒿之�?先構(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SamIⅠ切割,原因是________,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________識(shí)別結(jié)合的位點(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________技術(shù)。目的基因?qū)�入組織細(xì)胞后,通過(guò)________技術(shù)培育出青蒿幼苗。

Answer 1

【答案】PCR DNA復(fù)制 230 cDNA文庫(kù)(或部分基因文庫(kù)) 不同 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 抗原抗體雜交 植物組織培養(yǎng)

【解析】

1、PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因的原理：DNA雙鏈復(fù)制；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

（1）PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因的原理為DNA雙鏈復(fù)制。

（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，因此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含有SmaⅠ限制酶的切割位點(diǎn)，因此用SmaⅠ切割圖中的質(zhì)粒和外源DNA構(gòu)建重組質(zhì)粒，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)．目的基因?qū)�入組織細(xì)胞后，通過(guò)植物組織培養(yǎng)技術(shù)培育出青蒿幼苗。