Question

14．p53基因是人體內(nèi)一種抑癌基因．該基因編碼的p53蛋白可對(duì)癌變前的DNA損傷進(jìn)行修復(fù)，使其恢復(fù)正常，或誘導(dǎo)其進(jìn)入休眠狀態(tài)或細(xì)胞凋亡，阻止細(xì)胞癌變．“今又生”是我國首創(chuàng)的基因治療藥物之一，是世界首個(gè)獲準(zhǔn)上市的基因治療藥物，其核心成分是利用腺病毒和人p53基因拼裝得到的重組病毒．“今又生”藥物中的腺病毒經(jīng)基因工程改造后，在宿主細(xì)胞內(nèi)不能復(fù)制，不能整合到染色體上．請(qǐng)回答下列問題：
（l）將p53基因與腺病毒拼裝成重組病毒，需要用到的工具酶有限制酶和DNA連接酶．常用的基因工程載體除動(dòng)植物病毒外，還有質(zhì)粒和λ噬菌體衍生物等．
（2）限制酶能將特定序列的核苷酸之間的磷酸二酯鍵切開，形成黏性末端或平末端．
（3）在“今義生”的生產(chǎn)中，科學(xué)家選擇性地放棄了一般載體都應(yīng)該具有的復(fù)制原點(diǎn)，以獲得更高的安全性能．p53基因應(yīng)插入載體的啟動(dòng)子和終止子之間，以便于基因的表達(dá)．
（4）p53基因的大量擴(kuò)增可以采用PCR技術(shù)，該技術(shù)中需使用的一種特殊的酶是Taq酶．如圖是需要擴(kuò)增的p53基因在DNA中的位置示意圖，擴(kuò)增過程需要2種引物．n次循環(huán)之后，只含目的基因的片段占所有擴(kuò)增產(chǎn)物的比例為$\frac{{2}^{n}-2n}{{2}^{n}}$．

Answer 1

分析 PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因（適用于目的基因的核苷酸序列已知的情況）．PCR全稱為聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，是一項(xiàng)在生物體外復(fù)制特定DNA的核酸合成技術(shù)，其原理是DNA復(fù)制，需要模板DNA、四種脫氧核苷酸、一對(duì)引物、熱穩(wěn)定DNA聚合酶（Taq酶），以指數(shù)的方式擴(kuò)增，即約2n．引物是一段短的單鏈RNA或DNA片段，可結(jié)合在核酸鏈上與之互補(bǔ)的區(qū)域，其功能是作為核苷酸聚合作用的起始點(diǎn)．

解答 解：（1）腺病毒可作為運(yùn)載體，將p53基因與腺病毒拼裝成重組病毒，即基因表達(dá)載體的構(gòu)建，需要用到的工具酶有限制酶和DNA連接酶．常用的基因工程載體除動(dòng)植物病毒外，還有質(zhì)粒和λ噬菌體衍生物等．
（2）限制酶識(shí)別將特定核苷酸序列并切割特定的切割位點(diǎn)，作用對(duì)象是將磷酸二酯鍵切開，形成黏性末端或平末端．
（3）載體具備的條件：①能在受體細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存．②具有一至多個(gè)限制酶切點(diǎn)，供外源DNA片段插入．③具有標(biāo)記基因，供重組DNA的鑒定和選擇．但“今又生”藥物中的腺病毒經(jīng)基因工程改造后，在宿主細(xì)胞內(nèi)不能復(fù)制，不能整合到染色體上．在“今義生”的生產(chǎn)中，科學(xué)家選擇性地放棄了一般載體都應(yīng)該具有的復(fù)制原點(diǎn)，以獲得更高的安全性能．啟動(dòng)子是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位，能驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄出mRNA，最終獲得所需的蛋白質(zhì)．終止子也是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，位于基因的尾端．因此，p53基因應(yīng)插入載體的啟動(dòng)子和終止子之間，以便于基因的表達(dá)．
（4）PCR技術(shù)需使用Taq酶，擴(kuò)增過程需要2種引物．
由圖分析可知：
X基因第一次復(fù)制得到兩個(gè)兩種：①和②；
X基因第二次復(fù)制得到四個(gè)四種：①復(fù)制得①和③、②復(fù)制得②和④；
X基因第三次復(fù)制得到八個(gè)五種：①復(fù)制得①和③、③復(fù)制得③和⑤、②復(fù)制得②和④、④復(fù)制得④和⑤；
X基因第四次復(fù)制得到16個(gè)五種：①復(fù)制得①和③、兩個(gè)③復(fù)制得兩個(gè)③和兩個(gè)⑤、兩個(gè)④復(fù)制得兩個(gè)④和兩個(gè)⑤．兩個(gè)⑤得到4個(gè)⑤．    
從上面的推測可知，第三輪循環(huán)產(chǎn)物中才能開始出現(xiàn)獨(dú)立且完整的X基因，即⑤．n次循環(huán)之后，只含目的基因的片段占所有擴(kuò)增產(chǎn)物的比例為$\frac{{2}^{n}-2n}{{2}^{n}}$．
故答案為：
（1）限制酶和DNA連接酶    質(zhì)粒和λ噬菌體衍生物等
（2）磷酸二酯    黏性末端或平
（3）復(fù)制原點(diǎn)    啟動(dòng)子和終止子
（4）Taq酶   2   $\frac{{2}^{n}-2n}{{2}^{n}}$

點(diǎn)評(píng) 本題考查了基因工程的相關(guān)知識(shí)，意在考查考生能理解所學(xué)知識(shí)的要點(diǎn)，把握知識(shí)間的內(nèi)在聯(lián)系；理論聯(lián)系實(shí)際，綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決自然界和社會(huì)生活中的一些生物學(xué)問題的能力和從題目所給的圖形中獲取有效信息的能力．