Question

4．科学家尝试使用Cre/loxP位点特异性重组系统，在检测目的基因导入成功后，删除转基因烟草细胞内的抗除草剂基因．其技术过程如下（图中的■代表基因前的启动子），据图回答：

（1）loxP是由34个碱基对构成的小型DNA片段，有两个13个碱基对反向重复序列和中间间隔的8个碱基对序列组成（如下图）．对于这种已知序列的小型DNA，通常用人工（化学）合成方法获取．

（2）loxP自身不会表达，插入质粒后也不影响原有基因的表达．Cre酶能特异性地识别此序列并在箭头处切开loxP上的磷酸二酯键，其功能类似于基因工程中的限制酶酶．从遗传学角度分析，Cre酶改变质粒产生的结果相当于可遗传变异中的基因重组．
（3）除图示外，重组质粒中通常还应具有复制原点、终止子结构；重组质粒上抗除草剂基因的作用是作为标记基因，用于检测目的基因是否导入成功；将重组质粒导入到植物细胞中最常用的方法是农杆菌转化法．
（4）经检测重组质粒转导成功后，抗除草剂基因已没有用途，继续留在植物体内可能会扩散转移造成安全问题．经Cre酶处理后，质粒中的两个loxP序列分别被切开后，可得到如上图右侧的这两个DNA分子．由于抗除草剂基因前缺乏启动子的原因，抗除草剂基因不再表达，之后会在培养过程中消失．
（5）loxP序列是有方向性的．如果经Cre酶处理后，发现抗除草剂基因反向连接在质粒一上，则原来质粒一中这两个loxP序列的方向是C．
A．两个都是正向B．两个都是反向C．一个正向一个反向  D．与方向无关．

Answer 1

分析 基因工程的基本操作步骤主要包括四步：①目的基因的获取；②基因表达载体的构建；③将目的基因导入受体细胞；④目的基因的检测与鉴定．基因工程的工具有：限制性核酸内切酶、DNA连接酶和运载体．基因工程的原理是基因重组．基因表达载体的组成包括：目的基因、启动子、终止子、标记基因．目的基因导入植物细胞的最常用方法是农杆菌转化法．标记基因的作用是为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来．

解答 解：（1）基因工程中，对于已知序列的小型DNA，通常用人工（化学）合成方法获取．
（2）限制酶能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断裂．Cre酶能特异性地识别此序列并在箭头处切开loxP，其功能类似于基因工程中的限制酶．从遗传学角度分析，Cre酶改变质粒产生的结果相当于可遗传变异中的基因重组．
（3）基因表达载体的组成包括：目的基因、启动子、终止子、标记基因、复制原点等．重组质粒上抗除草剂基因的作用是作为标记基因，用于检测目的基因是否导入成功；将重组质粒导入到植物细胞中最常用的方法是农杆菌转化法．
（4）由于抗除草剂基因前没有了启动子的原因，因此抗除草剂基因不再表达，之后会在培养过程中消失．
（5）loxP序列是有方向性的．据图分析，如果经Cre酶处理后，发现抗除草剂基因反向连接在质粒一上，则原来质粒一中这两个loxP序列的方向是一个正向一个反向．故选：C．
故答案为：
（1）人工（化学）合成   
（2）限制酶　  基因重组　   
（3）复制原点、终止子  作为标记基因，用于检测目的基因是否导入成功   农杆菌转化法　  
（4）抗除草剂基因前缺乏启动子　   
（5）C

点评 本题考查基因工程的相关知识，题目中考查的要点较多，设计到多方面的知识，要求学生对生物学知识掌握得比较全面．基因工程是考查的重点知识，与细胞工程、胚胎工程等现代生物技术都有一定联系．复习时可以建立知识框架，帮助记忆和理解．