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13．黑麦草具有抗除草剂草甘麟的能力，是因为黑麦草拥有编码抗草甘麟酶的基因．科学家利用该基因．通过转基因技术获得了抗除草剂草甘磷的玉米新品种．培育新品种过程中用到了PCR技术（如图所示），请回答下列问题：
（1）通过反转录法得到cDNA文库，从中选取抗草甘磷酶的基因．该方法获得的目的基因缺少基因表达所需的调控序列，即启动子和终止子．
（2）体外获得大量编码抗草甘麟酶的基因要利用PCR技术，该技术所依据的原理为DNA双链复制，图中物质A是引物，B酶是Taq酶．PCR中A不能过短，主要原因是过短，特异性差，会与模板随机结合．
（3）加热变性是使DNA双链打开，这一步是打开氢键．在细胞内断此键用解旋 酶．
（4）若需要对转入抗草甘麟基因的玉米进行个体生物学水平的鉴定，需要对玉米做抗草甘麟接种实验．
（5）若实验结果不理想，为了提高抗草甘麟酶活性，可以通过蛋白质工程设计和改造编码抗草甘麟酶的基因．
（6）第四轮循环产物中含有A的DNA片段所占的比例为$\frac{15}{16}$．
（7）PCR扩增中，理论上要获得等长的DNA片段，至少要扩增到第三次．

分析 1、有关PCR技术的相关知识：
（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）过程：①高温变性：DNA解旋过程；②低温复性：引物结合到互补链DNA上；③中温延伸：合成子链．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．
2、根据PCR过程的特点绘制PCR过程示意图如图所示：

解答 解：（1）组织细胞中由于基因的选择性表达，因此通过反转录法得到是cDNA文库，从中选取抗草甘磷酶的基因．由于mRNA是由基因的编码区转录而来，该方法获得的目的基因缺少基因表达所需的调控序列，即非编码区的启动子和终止子．
（2）PCR技术所依据的原理为DNA双链复制，图中物质A是引物，B酶是Taq酶．PCR中引物不能过短，过短，特异性差，会与模板随机结合．
（3）加热变性是使DNA双链打开，这一步是打开氢键．在细胞内断氢键用解旋 酶．
（4）若需要对转入抗草甘麟基因的玉米进行个体生物学水平的鉴定，需要对玉米做抗草甘麟接种实验．
（5）若实验结果不理想，为了提高抗草甘麟酶活性，可以通过蛋白质工程设计和改造编码抗草甘麟酶的基因．
（6）由图可知，由原来的每条母链为模板合成的两个新DNA分子中，只含有引物A或另一种引物，而以新合成的子链为模板合成新DNA分子时，两种引物都含有，第四轮循环共产生16个DNA分子，其中含有引物A的分子是15个，占 $\frac{15}{16}$．
（7）由图示可知，第一、二轮循环合成的子链长度均不同，根据半保留复制特点可知，前两轮循环产生的四个DNA分子的两条链均不等长，第三轮循环产生的DNA分子存在等长的两条核苷酸链，如分析中的图示．
故答案为：
（1）cDNA      启动子  终止子
（2）DNA双链复制      引物      Taq酶    过短，特异性差，会与模板随机结合
（3）氢   解旋
（4）抗草甘麟接种
（5）蛋白质    
（6）$\frac{15}{16}$
（7）三

点评 本题考查基因工程的相关知识，要求考生识记基因工程的原理及操作步骤，掌握各操作步骤中需要注意的细节问题，识记PCR技术的原理和过程，能结合所学的知识准确答题．

练习册系列答案
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