Question

7．科学家正在培育一种“生物发光树”，未来它将成为天然的路灯，而无需电能供给非常环保，英国剑桥大学的研究小组正在研制一种特殊的基因，该基因具备萤火虫的生物发光特征，未来可植入不同类型的生物体．如果利用该基因培育树木，他将有效地替换传统路灯，生物发光植物还将为那些没有输电网络的居民带来生活便利，请回答下列问题：
（1）如果利用蛋白质工程改造萤火虫的发光强度，其设计过程应从预期蛋白质的功能出发，设计预期的蛋白质结构，推测出应有的氨基酸序列，最终找到相应的脱氧核苷酸序列．
（2）在通过基因工程培育“生物发光树”的过程中，需要用到的工具酶是限制性核酸内切酶（限制酶）和DNA连接酶．基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建；标记基因在基因工程中所起的作用是将含有目的基因的受体细胞筛选出来．
（3）请写出一种将萤火虫基因导入杨树细胞可以采用的方法是农杆菌转化法（或基因枪法、花粉管通道法），若要检测该过程获得的杨树细胞染色体上是否含有目的基因，可采用DNA分子杂交技术．
（4）将上述过程得到的导入目的基因的杨树细胞经脱分化、再分化过程可得到放光杨树幼苗，该技术所依据的原理是植物细胞的全能性．

Answer 1

分析 基因工程技术的基本步骤：
（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成．
（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等．
（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样．将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法．
（4）目的基因的检测与鉴定：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．个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等．

解答 解：（1）蛋白质工程的基本途径：从预期的蛋白质功能出发，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（基因）．
（2）基因工程的工具酶是限制酶和DNA连接酶；基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建；标记基因的作用是将含有目的基因的受体细胞筛选出来．
（3）将目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法（或基因枪法、花粉管通道法）；要检测目的基因是否插入受体细胞染色体可采用DNA分子杂交技术．
（4）将转基因植物细胞培育成转基因植株需要采用植物组织培养技术，该技术包括脱分化和再分化两个过程，其原理是植物细胞的全能性．
故答案为：
（1）蛋白质结构       脱氧核苷酸
（2）限制性核酸内切酶（限制酶）和DNA连接酶         基因表达载体的构建      含有目的基因的受体细胞
（3）农杆菌转化法（或基因枪法、花粉管通道法）       DNA分子杂交
（4）脱分化、再分化        植物细胞的全能性

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、概念、操作步骤及各步骤中需要注意的细节，能结合所学的知识准确答题．