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植株中提取，产量低，价格高。基因工程及细胞工程等为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，偶然发现一株高产植株。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___________，前提是必须知道该基因的部分核苷酸序列，以便根据这一序列合成____________。在PCR扩增仪的反应体系中添加的有机物质除了上述酶外还要添加________、________、4种dNTP。PCR过程中先升温使DNA解旋变性，之后用到的特殊酶是_____________。

（2）如果用青蒿某个时期mRNA反转录产生双链cDNA片段，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__________________，获得的cDNA与青嵩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，先构建基因表迖载体，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SmaⅠ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）检测目的基因是否表达出相应蛋白质，应采取____________技术。

Answer 1

【答案】DNA（双链）复制 引物 引物 模板（突变基因） Taq酶/热稳定DNA聚合酶 cDNA文库（或部分基因文库） 不同 SmaⅠ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】

基因工程的基本原理是让目的基因在宿主细胞中稳定和高效地表达。基因工程的基本操作步骤包括：①获取目的基因，获取目的基因的方式之一是通过PCR扩增已知的目的基因片段；②形成重组DNA分子，形成重组DNA分子需要限制性核酸内切酶分别切割目的基因和载体，再用DNA连接酶连接；③将重组DNA分子导入受体细胞；④筛选含有目的基因的受体细胞；⑤目的基因的表达。基因工程在多个领域具有广阔的前景。

（1）PCR技术的原理是根据碱基互补配对原则和半保留复制进行的人工状态下的DNA复制的过程；PCR在扩增前需要合成引物作为DNA复制的模板；在PCR扩增仪的反应体系中需要的有机物除了酶以外还需要引物、模板和4种dNTP；PCR过程中特殊的酶是耐高温的DNA连接酶（Taq酶）；

（2）因为该受体菌群储存了从青蒿某时期mRNA转录获得的双链cDNA片段，只包含了青蒿的部分基因，因此这个受体菌群就叫做青蒿的部分基因文库（cDNA文库）；cDNA是由mRNA逆转录获得，该部分基因中缺少青蒿细胞中的非编码区以及编码区的内含子，因此获得的cDNA和青蒿细胞中该基因碱基序列不同；

（3）SmaⅠ的切割位点位于目的基因和抗生素抗性基因中间，用SmaⅠ切割会破坏目的基因和抗生素抗性基因，因此不能选择SmaⅠ切割；启动子是在转录过程中RNA聚合酶识别的启动部位；

（4）检测目的基因是否表达出相应蛋白质需要采取抗原-抗体杂交技术。