Question

17．EPSPS是葉綠體中的一種酶，它能催化芳香族氨基酸的合成；草甘膦是一種除草劑，它能抑制EPSPS的作用而使植物死亡．因此草甘膦的使用也會(huì)影響到農(nóng)作物的正常生長(zhǎng)．目前，已發(fā)現(xiàn)可以從一種抗草甘膦的大腸桿菌突變株中分離出EPSPS基因，若將該基因轉(zhuǎn)入農(nóng)作物植物細(xì)胞內(nèi)，從而獲得的轉(zhuǎn)基因植物就能耐受高濃度的草甘膦．
（1）普通大豆施用草甘膦之后，電鏡下可以看到葉綠體很快變形，其原因是氨基酸合成受阻直接影響了蛋白質(zhì)的合成，使葉綠體內(nèi)的其結(jié)構(gòu)和功能嚴(yán)重受損從而使植物死亡．
（2）研究人員以大豆“黑農(nóng)37”胚尖為外植體，利用農(nóng)桿菌介導(dǎo)法將EPSPS基因成功轉(zhuǎn)入大豆，大豆產(chǎn)生了更多的EPSPS來(lái)抵抗草甘膦，成為抗除草劑（草甘膦）大豆．
①下表分別表示4種限制性核酸內(nèi)切酶的酶切位點(diǎn)．假設(shè)位于EPSPS基因兩側(cè)的DNA序列分別為和，則應(yīng)選擇表中酶2和3  進(jìn)行酶切．若EPSPS基因的右側(cè)序列如后者表所示，請(qǐng)?jiān)谙旅娣娇騼?nèi)畫(huà)出經(jīng)酶切后產(chǎn)生的兩個(gè)末端的堿基序列．

酶的種類	1	2	4	4
酶切位點(diǎn)

②若多個(gè)如圖1所示的片段甲和片段乙混合在一起，用DNA連接酶拼接得到環(huán)狀DNA，其中只由兩個(gè)DNA片段連接成的環(huán)狀DNA分子有3種．

（3）要測(cè)定EPSPS基因最終是否整合到大豆的某一染色體上，可用DNA分子雜交方法，要測(cè)定EPSPS基因是否轉(zhuǎn)錄，可采用DNA-RNA分子雜交方法．
（4）圖2是目的基因EPSPS（4.0kb，1kb=1000對(duì)堿基）與pUC18質(zhì)粒（2.7kb）重組的示意圖．圖中Ap′是抗氨芐青霉素基因，lacZ是顯色基因，其上的EcoRI識(shí)別位點(diǎn)位于目的基因插入位點(diǎn)的右側(cè)．現(xiàn)用EcoRI酶切質(zhì)粒，酶切后進(jìn)行電泳觀察，若出現(xiàn)長(zhǎng)度為3kb和3.7kb的片段，則可以判斷該質(zhì)粒已與目的基因重組成功．（重組質(zhì)粒上目的基因的插入位點(diǎn)與EcoRI的識(shí)別位點(diǎn)之間的堿基對(duì)忽略不計(jì)）．

Answer 1

分析 切割DNA的工具是限制性核酸內(nèi)切酶，又稱限制酶，限制酶是基因工程必需的工具酶，其特性是一種限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列．
分析圖3可知：植物A和D對(duì)草甘膦敏感，B和E對(duì)草甘膦天然具有抗性，C和F則經(jīng)過(guò)了轉(zhuǎn)基因處理，所以A-C澆清水，都能健康成長(zhǎng)．F雖經(jīng)過(guò)了轉(zhuǎn)基因處理，但是否成功還未知，所以D-F澆的水中含有草甘膦，D肯定不能健康成長(zhǎng)，E肯定能健康成長(zhǎng)，F(xiàn)未知．
一種限制酶能夠識(shí)別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷裂．

解答 解：（1）草甘膦能競(jìng)爭(zhēng)性抑制EPSPS的作用，而EPSPS是葉綠體中的一種酶，它能催化芳香族氨基酸的合成，所以普通大豆施用草甘膦之后死亡的原因是：葉綠體的類囊體薄膜上的蛋白質(zhì)的合成受阻，使得葉綠體的結(jié)構(gòu)受損，從而導(dǎo)致功能受損．
（2）①因?yàn)橄拗泼妇哂刑禺愋宰R(shí)別的能力，對(duì)照?qǐng)D1和2所示，則應(yīng)選擇表中酶2和3同時(shí)進(jìn)行酶切．畫(huà)圖時(shí)要注意：畫(huà)出完整的DNA片段，要有兩個(gè)黏性末端，化學(xué)鍵、堿基序列完整且正確．

②多個(gè)片段甲和多個(gè)片段乙混合，用DNA連接酶連接可形成甲甲、乙乙、甲乙三種連接方式（只考慮兩個(gè)DNA片段連接），所以其中只由兩個(gè)DNA片段連接成的環(huán)狀DNA分子有3種．
（3）檢測(cè)目的基因是否整合到受體細(xì)胞的染色體上，常用的方法是DNA分子雜交，要測(cè)定EPSPS基因是否轉(zhuǎn)錄，可采用DNA-RNA分子雜交方法．
（4）目的基因被酶切后形成兩個(gè)片段：1.0kb和3.0kb；質(zhì)粒被酶切后長(zhǎng)度不變：2.7kb．故質(zhì)粒只能和目的基因片段之一發(fā)生重組，如果成功的話將會(huì)出現(xiàn)兩種情況：3kb和3.7kb或1.0kb和5.7kb．
故答案：
（1）蛋白質(zhì)
（2）①2和3 （要求畫(huà)出化學(xué)鍵、堿基序列完整且正確）
②3
（3）DNA分子雜交      DNA-RNA分子雜交
（4）3kb和3.7kb或1.0kb和5.7kb

點(diǎn)評(píng) 本題重點(diǎn)考查基因工程的有關(guān)知識(shí)，要求掌握基因工程的操作步驟及在生產(chǎn)實(shí)踐中的運(yùn)用；能夠?qū)�基因工程中DNA片段的長(zhǎng)短進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算，難度適中．