Question

【題目】我國科學(xué)家屠呦呦因青蒿素的研究榮獲2015年諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。青蒿素是目前世界上最有效的治療瘧疾藥物，為青蒿植株的代謝產(chǎn)物，其化學(xué)本質(zhì)是一種萜類化合物，其生物合成途徑如圖1所示。正常青蒿植株的青蒿素產(chǎn)量很低，難以滿足臨床需求，科學(xué)家為了提高青蒿素產(chǎn)量，將棉花中的FPP合成酶基因?qū)�入了青蒿植株并讓其成功表達(dá)，獲得了高產(chǎn)青蒿植株，過程如圖2所示。

（1）研究人員從棉花基因文庫中獲取FPP合成酶基因后，可以采用________技術(shù)對該目的基因進(jìn)行大量擴(kuò)增，該技術(shù)除了需要提供模板和游離的脫氧核苷酸外，還需要提供__________、________________________等條件。在基因工程中通常選擇細(xì)菌質(zhì)粒作為運(yùn)載體，原因之一是 ；如果某質(zhì)粒由1000個(gè)核苷酸組成，核苷酸平均分子量為a，則該質(zhì)粒的質(zhì)量為 。

（2）圖2中的①為_____________，形成過程中需要____________________等酶；棉花FPP合成酶基因能夠和質(zhì)粒連接成①的主要原因是_____________________________。

（3）若②不能在含有抗生素Kan的培養(yǎng)基上生存，則原因是_____________________________

____________________。

（4）由題意可知，除了通過提高FPP的含量來提高青蒿素的產(chǎn)量外，還可以通過哪些途徑來提高青蒿素的產(chǎn)量？（試舉一例）________________________________。

Answer 1

【答案】（1）PCR 引物 熱穩(wěn)定的DNA聚合酶 質(zhì)粒進(jìn)入受體細(xì)胞（宿主細(xì)胞）能穩(wěn)定保存并復(fù)制自己（有多個(gè)酶切位點(diǎn)/有標(biāo)記基因） 1000a—18000

（2）基因表達(dá)載體（重組質(zhì)粒） 限制酶和DNA連接酶 切割后具有相同的粘性末端

（3）重組質(zhì)粒沒有導(dǎo)入農(nóng)桿菌

（4）抑制SQS基因的表達(dá)（或增強(qiáng)ADS基因的表達(dá)）

【解析】

試題分析：（1）PCR技術(shù)可在體外快速擴(kuò)增目的基因，PCR的條件：模板（目的基因）、原料（四種脫氧核苷酸）、引物、熱穩(wěn)定DNA聚合酶（Taq酶）。

（2）圖2中的①為構(gòu)建的基因表達(dá)載體（重組質(zhì)粒），形成過程中需要限制酶切割目的基因和運(yùn)載體，再用DNA連接酶連接．由于切割棉花FPP合酶基因和質(zhì)粒后，具有相同的粘性末端，兩者能夠連接成①基因表達(dá)載體。

（3）重組質(zhì)粒中含有標(biāo)記基因，若②不能在含抗生素Kan的培養(yǎng)基上生長，說明重組質(zhì)粒未導(dǎo)入農(nóng)桿菌。

（4）據(jù)圖分析可知，F(xiàn)PP在ADS基因的表達(dá)的情況下，生成青蒿素，或者抑制SQS基因的表達(dá)，降低FPP生成其他萜類化合物的量．因此要提高青蒿素的產(chǎn)量，可以通過抑制SQS基因的表達(dá)（或增強(qiáng)ADS基因的表達(dá)）這些途徑。