Question

11．奶酷生产中的凝乳酶是一种分泌蛋白．研究人员利用PCR技术扩增了目的基因，并培育了能合成凝乳酶的转基因酵母菌．请结合如图回答：
（1）利用PCR技术扩增目的基因原理与细胞内DNA复制类似（如图1所示）．图中引物为单链DNA片段，它是子链合成延伸的基础．从理论上推测，第四轮循环产物中含有引物A的DNA片段所占的比例为$\frac{15}{16}$．PCR反应体系的主要成分应包含：扩增缓冲液（含ATP和Mg²⁺）、水、4种脱氧核糖核苷酸、模板DNA、引物和TaqDNA聚合酶．
（2）为了食品安全，图2所示的表达载体需用ApaLI酶切除抗性基因的部分片段，再用DNA连接酶使表达载体重新连接起来．选用缺失URA3基因的酵母菌作为受体细胞（必须在含有尿嘧啶的培养基中才能存活），为了筛选出成功导入表达载体的酵母菌，所使用的培养基不需要（填“需要”或“不需要”）添加尿嘧啶．
（3）工业生产过程中，选用大肠杆菌作为受体细胞不能正常表达出凝乳酶，而选用酵母菌则能，原因是酵母菌含有内质网和高尔基体（可对蛋白质进行加工和修饰）．
（4）测定凝乳酶基因转录的mRNA序列，测得从起始密码子到终止密码子之间的序列为1201个碱基，经判断这段序列的测定是错误的，为什么？因为生物决定每个氨基酸的碱基序列为三联密码，所以基因转录的mRNA序列应为3的整数倍．

Answer 1

分析 1、采用PCR技术扩增DNA的过程为：变性、退火、延伸．根据PCR过程的特点绘制PCR过程示意图如图所示：

2、大肠杆菌是原核生物，只有一种核糖体．酵母菌为真核生物，含有内质网和高尔基体，可对蛋白质进行加工和修饰．
3、由于缺失URA3基因的酵母菌必须在含有尿嘧啶的培养基中才能存活．重组质粒中含有URA3基因．为了筛选出成功导入表达载体的酵母菌，即所使用的培养基不需要添加尿嘧啶，如果能存活，说明导入成功；如不能存活，说明没有成功．

解答 解：（1）由图1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或引物B，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，故第四轮循环共产生16个DNA分子，其中含有引物A的分子是15个，占$\frac{15}{16}$．PCR扩增技术反应体系的主要成分应包含：扩增缓冲液（含ATP和Mg²⁺）、水、4种脱氧核糖核苷酸、模板DNA、引物和TaqDNA聚合酶．
（2）根据图2显示ApaL I酶切除位点在氨苄青霉素抗性基因中，因此可以采用ApaL I酶切除抗性基因的部分片段，再用DNA连接酶使表达载体重新连接起来．由于缺失URA3基因的酵母菌必须在含有尿嘧啶的培养基中才能存活．重组质粒中含有URA3基因．为了筛选出成功导入表达载体的酵母菌，即所使用的培养基不需要添加尿嘧啶，如果能存活，说明导入成功；如不能存活，说明没有成功．
（3）大肠杆菌是原核生物，只有一种核糖体．酵母菌为真核生物，含有内质网和高尔基体，可对蛋白质进行加工和修饰，因此可以能正常表达出凝乳酶．
（4）因为生物决定每个氨基酸的碱基序列为三联密码，所以基因转录的mRNA序列应为3的整数倍．从起始密码子到终止密码子之间的序列为1201个碱基，不是3倍数，因此可以判断这段序列的测定是错误．
故答案为：
（1）$\frac{15}{16}$   TaqDNA聚合酶
（2）ApaLI    DNA连接    不需要
（3）内质网和高尔基体（可对蛋白质进行加工和修饰）
（4）因为生物决定每个氨基酸的碱基序列为三联密码，所以基因转录的mRNA序列应为3的整数倍

点评 本题结合PCR过程示意图，考查PCR技术、DNA分子复制、基因工程等知识，要求考生识记PCR技术的过程、前提及原理，能分析题图提取有效信息答题；能根据题干信息判断限制酶在质粒上的位置．