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7.科学家通过利用PCR定点突变技术改造Rubisco酶基因,提高了光合作用过程中Rubisco酶对CO2的亲和力,从而显著提高了植物的光合作用速率,请回答下列问题:
(1)PCR过程所依据的原理是DNA双链复制,该过程需要加入的酶是耐高温的DNA聚合酶(或Taq酶).利用PCR技术扩增目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列,以便根据这一序列合成引物.
(2)该技术不直接改造Rubisco酶,而通过对Rubisco酶基因进行改造,从而实现对Rubisco酶的改造,其原因是蛋白质空间结构较为复杂,改造困难;直接改造蛋白质不能遗传,改造了基因能遗传.和传统基因工程技术相比较,定点突变技术最突出的优点是能生产出自然界不存在的蛋白质,PCR定点突变技术属于蛋白质工程的范畴.
(3)可利用定点突变的DNA构建基因表达载体.常用农杆菌转化法将基因表达载体导入植物细胞,将该细胞经植物组织培养技术培育成幼苗,从细胞水平分析所依据的原理是植物细胞的全能性.

分析 1、PCR技术:
(1)概念:PCR全称为聚合酶链式反应,是一项在生物体外复制特定DNA的核酸合成技术.
(2)原理:DNA复制.
(3)前提条件:要有一段已知目的基因的核苷酸序以便合成一对引物.
(4)条件:模板DNA、四种脱氧核苷酸、一对引物、热稳定DNA聚合酶(Taq酶)
(5)过程:①高温变性:DNA解旋过程(PCR扩增中双链DNA解开不需要解旋酶,高温条件下氢键可自动解开);低温复性:引物结合到互补链DNA上;③中温延伸:合成子链.
2、蛋白质工程和基因工程的区别:

目蛋白质工程基因工程
区别原理中心发则的逆推基因重组
过程预期蛋白质供能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列→合成DNA→表达出蛋白质获取目的基因→构建基因表达载体→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定
实质定向改造或生产人类所需蛋白质定向改造生物的遗传特性,一伙的人类所需的生物类型或生物产品(基因的异体表达)
结果生产自然界没有的蛋白质生产自然界已有的蛋白质
联系蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出的第二代基因工程,因为是对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质,所以必须通过基因修饰或基因合成实现

解答 解:(1)PCR的原理是DNA双链复制;利用PCR技术扩增目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列,以便根据这一序列合成引物;扩增过程是在较高温度下进行的,因此需要加入耐高温的DNA聚合酶(或Taq酶).
(2)蛋白质空间结构较为复杂,改造困难;直接改造蛋白质不能遗传,改造了基因能遗传,因此蛋白质工程技术不直接改造Rubisco酶,而通过对Rubisco酶基因进行改造,从而实现对Rubisco酶的改造.和传统基因工程技术相比较,定点突变技术最突出的优点是能生产出自然界不存在的蛋白质,PCR定点突变技术属于蛋白质工程的范畴.
(3)将目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法;将转基因植物细胞培育成转基因植株还需要采用植物组织培养技术,原理是植物细胞具有全能性.
故答案为:
(1)DNA双链复制    耐高温的DNA聚合酶(或Taq酶)    引物
(2)蛋白质空间结构较为复杂,改造困难;直接改造蛋白质不能遗传,改造了基因能遗传     能生产出自然界不存在的蛋白质    蛋白质工程
(3)农杆菌转化法    植物细胞的全能性

点评 本题考查基因工程和蛋白质工程的相关知识,要求考生识记基因工程的原理、操作工具及操作步骤中,掌握各操作步骤中需要注意的细节,能结合所学的知识准确答题.

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