Question

【题目】2015年，屠呦呦因发现青蒿素治疗疟疾的新疗法获奖。工业上青蒿素一般从青蒿素植株中提取，产量低，价格高。基因工程及细胞工程等位培育出高青蒿素含量的青蒿提供了思路。科学家先通过紫外线处理大量青蒿幼苗后，偶尔发现一株高产植株。通过基因测序发现该高产植株控制青蒿素合成相关的一种关键酶的基因发生了突变。

（1）提取了高产植株的全部DNA后，要想快速大量获得该突变基因可以采用PCR技术，该技术的原理是___________。扩增时先要升温使DNA解旋变性，故要用到____________酶。

（2）如果用青蒿某个时期mRNA反转录产生双链cDNA片段，再用该双链cDNA进行PCR扩增，进行了30个循环后，理论上可以产生约________个DNA分子，该双链与载体连接后储存在一个受体菌群中，这个受体菌群就叫青蒿的__________________，获得的cDNA与青蒿细胞中该基因碱基序列__________（填“相同”或“不同”）。

（3）将获得的突变基因导入普通青蒿之前，先构建基因表达载体，图1、2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。请回答：

用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒，不能使用Sma Ⅰ切割，原因是_________，构建好的重组质粒在其目的基因前要加上特殊的启动子，启动子是__________的识别和结合位点。

（4）检测目的的基因是否表达出相应蛋白质，应采用___________技术。

Answer 1

【答案】 DNA复制（DNA或双链复制） （或热稳定聚合） 青蒿的cDNA文库（或部分基因文库） 不同 会破坏质粒的抗性基因及外源DNA中的目的基因 RNA聚合酶 抗原-抗体杂交

【解析】试题分析：PCR技术扩增目的基因：原理是DNA双链复制；过程：第一步：加热至90～95℃DNA解链；第二步：冷却到55～60℃，引物结合到互补DNA链；第三步：加热至70～75℃，热稳定DNA聚合酶从引物起始互补链的合成。目的基因的检测与鉴定：（1）分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因--DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA--分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质--抗原-抗体杂交技术。（2）个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。

（1）PCR技术扩增目的基因的原理为DNA双链复制。扩增时先要升温使DNA解旋变性，故要用到耐高温DNA聚合酶（Taq酶）。

（2）由于PCR技术利用的是DNA双链复制的原理，因此用该双链cDNA进行PCR扩增，进行了30个循环后，理论上可以产生约为230个DNA分子；又由于该基因库是由青蒿某个时期mRNA反转录产生的双链cDNA片段，只包含某种生物的部分基因，因此该双链与载体连接后储存在一个受体菌群中，这个受体菌群就叫做青蒿的cDNA文库（或部分基因文库）；通过逆转录得到的目的基因中缺少基因结构中的非编码区以及编码区的内含子，因此获得的cDNA与青蒿细胞中该基因碱基序列不同。

（3）分析图2可知，目的基因和抗生素抗性基因中都含有SmaⅠ限制酶的切割位点，用SmaⅠ切割会破坏质粒的抗性基因及外源DNA中的目的基因，因此不能用SmaⅠ切割图中的质粒和外源DNA．构建好的重组质粒在其目的基因前要加上特殊的启动子，启动子是RNA聚合酶识别结合位点。

（4）检测目的基因是否表达出相应蛋白质，应采取抗原抗体杂交技术技术。