Question

11．奶酷生產(chǎn)中的凝乳酶是一種分泌蛋白．研究人員利用PCR技術(shù)擴(kuò)增了目的基因，并培育了能合成凝乳酶的轉(zhuǎn)基因酵母菌．請(qǐng)結(jié)合如圖回答：
（1）利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因原理與細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制類似（如圖1所示）．圖中引物為單鏈DNA片段，它是子鏈合成延伸的基礎(chǔ)．從理論上推測(cè)，第四輪循環(huán)產(chǎn)物中含有引物A的DNA片段所占的比例為$\frac{15}{16}$．PCR反應(yīng)體系的主要成分應(yīng)包含：擴(kuò)增緩沖液（含ATP和Mg²⁺）、水、4種脫氧核糖核苷酸、模板DNA、引物和TaqDNA聚合酶．
（2）為了食品安全，圖2所示的表達(dá)載體需用ApaLI酶切除抗性基因的部分片段，再用DNA連接酶使表達(dá)載體重新連接起來(lái)．選用缺失URA3基因的酵母菌作為受體細(xì)胞（必須在含有尿嘧啶的培養(yǎng)基中才能存活），為了篩選出成功導(dǎo)入表達(dá)載體的酵母菌，所使用的培養(yǎng)基不需要（填“需要”或“不需要”）添加尿嘧啶．
（3）工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，選用大腸桿菌作為受體細(xì)胞不能正常表達(dá)出凝乳酶，而選用酵母菌則能，原因是酵母菌含有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體（可對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行加工和修飾）．
（4）測(cè)定凝乳酶基因轉(zhuǎn)錄的mRNA序列，測(cè)得從起始密碼子到終止密碼子之間的序列為1201個(gè)堿基，經(jīng)判斷這段序列的測(cè)定是錯(cuò)誤的，為什么？因?yàn)樯�物決定每個(gè)氨基酸的堿基序列為三聯(lián)密碼，所以基因轉(zhuǎn)錄的mRNA序列應(yīng)為3的整數(shù)倍．

Answer 1

分析 1、采用PCR技術(shù)擴(kuò)增DNA的過(guò)程為：變性、退火、延伸．根據(jù)PCR過(guò)程的特點(diǎn)繪制PCR過(guò)程示意圖如圖所示：

2、大腸桿菌是原核生物，只有一種核糖體．酵母菌為真核生物，含有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體，可對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行加工和修飾．
3、由于缺失URA3基因的酵母菌必須在含有尿嘧啶的培養(yǎng)基中才能存活．重組質(zhì)粒中含有URA3基因．為了篩選出成功導(dǎo)入表達(dá)載體的酵母菌，即所使用的培養(yǎng)基不需要添加尿嘧啶，如果能存活，說(shuō)明導(dǎo)入成功；如不能存活，說(shuō)明沒有成功．

解答 解：（1）由圖1可知，由原來(lái)的每條母鏈為模板合成的兩個(gè)新DNA分子中，只含有引物A或引物B，而以新合成的子鏈為模板合成新DNA分子時(shí)，兩種引物都含有，故第四輪循環(huán)共產(chǎn)生16個(gè)DNA分子，其中含有引物A的分子是15個(gè)，占$\frac{15}{16}$．PCR擴(kuò)增技術(shù)反應(yīng)體系的主要成分應(yīng)包含：擴(kuò)增緩沖液（含ATP和Mg²⁺）、水、4種脫氧核糖核苷酸、模板DNA、引物和TaqDNA聚合酶．
（2）根據(jù)圖2顯示ApaL I酶切除位點(diǎn)在氨芐青霉素抗性基因中，因此可以采用ApaL I酶切除抗性基因的部分片段，再用DNA連接酶使表達(dá)載體重新連接起來(lái)．由于缺失URA3基因的酵母菌必須在含有尿嘧啶的培養(yǎng)基中才能存活．重組質(zhì)粒中含有URA3基因．為了篩選出成功導(dǎo)入表達(dá)載體的酵母菌，即所使用的培養(yǎng)基不需要添加尿嘧啶，如果能存活，說(shuō)明導(dǎo)入成功；如不能存活，說(shuō)明沒有成功．
（3）大腸桿菌是原核生物，只有一種核糖體．酵母菌為真核生物，含有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體，可對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行加工和修飾，因此可以能正常表達(dá)出凝乳酶．
（4）因?yàn)樯�物決定每個(gè)氨基酸的堿基序列為三聯(lián)密碼，所以基因轉(zhuǎn)錄的mRNA序列應(yīng)為3的整數(shù)倍．從起始密碼子到終止密碼子之間的序列為1201個(gè)堿基，不是3倍數(shù)，因此可以判斷這段序列的測(cè)定是錯(cuò)誤．
故答案為：
（1）$\frac{15}{16}$   TaqDNA聚合酶
（2）ApaLI    DNA連接    不需要
（3）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體（可對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行加工和修飾）
（4）因?yàn)樯�物決定每個(gè)氨基酸的堿基序列為三聯(lián)密碼，所以基因轉(zhuǎn)錄的mRNA序列應(yīng)為3的整數(shù)倍

點(diǎn)評(píng) 本題結(jié)合PCR過(guò)程示意圖，考查PCR技術(shù)、DNA分子復(fù)制、基因工程等知識(shí)，要求考生識(shí)記PCR技術(shù)的過(guò)程、前提及原理，能分析題圖提取有效信息答題；能根據(jù)題干信息判斷限制酶在質(zhì)粒上的位置．