Question

15．应用基因工程技术可以获得人们需要的生物新品种或新产品．请根据资料和图解回答下列问题：
材料一：蜘蛛丝（丝蛋白）被称为“生物钢”，有着超强的抗张强度，可制成防弹背心、降落伞绳等．蜘蛛丝还可被制成人造韧带和人造肌腱．科学家研究出集中生产蜘蛛丝的方法--培育转基因蜘蛛羊．
材料二：注射疫苗往往会在儿童和部分成年人身上引起痛苦，将疫苗藏身于水果蔬菜中，人们在食用这些转基因植物的同时也获得免疫力，因而无需免疫接种，这一新概念将引起疫苗研究的一场革命．

（1）过程①⑤所需要的工具酶有限制酶、DNA连接酶，构建的乙肝表面抗原蛋白基因表达载体一般由目的基因、启动子、终止子、标记基因等部分组成．
（2）过程②是将重组质粒导入山羊受体细胞，受体细胞应选择受精卵，采用最多的也是最有效的导入方法是显微注射法；
过程⑥是将重组质粒导入莴苣受体细胞，受体细胞可为体细胞，采用最多的导入方法是农杆菌转化法．
（3）通过①～④过程培育的蜘蛛羊可以作为乳腺生物反应器，从乳汁中提取所需要的蜘蛛丝蛋白．还可以形成膀胱生物反应器，从尿液中提取所需蛛丝蛋白，简化提取过程．
资料三：PCR技术（聚合酶链式反应）是一项在生物体外复制特定的DNA片段的核酸合成技术，如图表示合成过程，请据图分析回答：

（4）A过程高温使DNA变性解旋，对该过程的原理叙述正确的是：C
A．该过程用到耐高温的解旋酶破坏氢键  B．该过程用到限制酶破坏磷酸二酯键；
C．该过程不需要解旋酶的作用         D．该过程与人体细胞的过程完全相同；
（5）从图中可知，催化C过程的酶是耐高温DNA聚合酶，它与正常细胞内的酶区别是耐高温；PCR反应除提供酶、DNA模板、通过控制温度使DNA复制在体外反复进行外，还需要满足的两个基本条件是引物、4种游离的脱氧核苷酸．
（6）如果把模板DNA的两条链用¹⁵N标记，游离的脱氧核苷酸不做标记，控制“94℃-55℃-72℃”温度循环3次，则在形成的子代DNA中含有¹⁵N标记的DNA占$\frac{1}{4}$．如果模板DNA分子共有a个碱基对，其中含有胞嘧啶m个，则该DNA复制10次，需要加入胸腺嘧啶脱氧核苷酸1023（a-m）个．

Answer 1

分析 分析题图：图中①～④为蜘蛛羊的培育过程，其中①表示基因表达载体的构建过程；②表示将目的基因导入受体细胞的过程；③表示早期胚胎培养过程；④表示胚胎移植过程．⑤～⑦表示转基因莴苣的培育过程，其中⑤表示基因表达载体的构建过程；⑥表示将目的基因导入受体细胞的过程；⑦表示植物组织培养过程．

解答 解：（1）图中①和⑤均表示基因表达载体的构建过程，该过程中需要限制酶切割含有目的基因的外源DNA分子和运载体，还需DNA连接酶连接目的基因和运载体以形成重组质粒．基因表达载体的组成：目的基因、启动子、终止子、标记基因．
（2）显微注射法是将目的基因导入动物细胞最有效的方法，此方法的受体细胞多是受精卵；将目的基因导入植物细胞采用最多的方法是农杆菌转化法．
（3）以培育出的蜘蛛羊作为乳腺生物反应器时，最后从动物的乳汁中获取目的基因表达产物，即蛛丝蛋白．还可以形成膀胱生物反应器，从尿液中提取所需蛛丝蛋白，简化提取过程．
（4）AC、该过程不用解旋酶破坏氢键，A错误、C正确；
B、该过程没有用到限制酶破坏磷酸二酯键，B错误；
D、该过程在高温中进行，需要耐高温DNA聚合酶，与人体不完全相同，D错误．
故选：C．
（5）图中催化C过程的酶是耐高温DNA聚合酶，具有耐高温的特点．应用PCR技术可以对DCD基因进行体外大量扩增，反应体系中应提供模板、引物、4种游离的脱氧核苷酸、耐高温的DNA聚合酶，同时通过控制温度实现DNA的解聚，使DNA复制在体外反复进行．
（6）如果循环3次，则可形成8个DNA分子，其中含有¹⁵N标记的DNA分子为2个，占子代DNA的$\frac{1}{4}$．
根据DNA分子中的碱基互补配对原则可知，DNA分子中A+C=T+G=50%，如果DNA分子共有a个碱基对，其中胞嘧啶m个，则胸腺嘧啶T=（a-m）个，此DNA分子连续进行410次复制，增加了2¹⁰-1=1023个DNA分子，因此需要提供游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸1023（a-m）个．
故答案为：
（1）限制酶、DNA连接酶 目的基因、启动子、终止子、标记基因
（2）受精卵   显微注射法  体细胞  农杆菌转化法
（3）乳汁  尿液
（4）C  
（5）耐高温DNA聚合酶  耐高温  引物、4种游离的脱氧核苷酸
（6）$\frac{1}{4}$  1023（a-m）

点评 本题结合转基因生物培育过程图，考查基因工程的原理及技术、植物组织培养、胚胎工程等知识，要求考生识记基因工程的原理、工具及操作步骤，能准确判断图中各过程的名称；识记植物组织培养的过程及意义；识记胚胎移植技术的应用．