Question

15．2015年，屠呦呦因發現青蒿素治療瘧疾的新療法獲獎．工業上青蒿素一般從青蒿植株中提取，產量低，價格高．基因工程及細胞工程等為培育出高青蒿素含量的青蒿提供了思路．科學家先通過紫外線處理大量青蒿幼苗后，偶然發現一株高產植株．通過基因測序發現該高產植株控制青蒿素合成相關的一種關鍵酶的基因發生了突變．
（1）提取了高產植株的全部DNA后，要想快速大量獲得該突變基因可以采用PCR技術，該技術的原理是DNA雙鏈復制．
（2）如果用青蒿某個時期mRNA反轉錄產生的雙鏈cDNA片段，用該雙鏈cDNA進行PCR擴增，進行了30個循環后，理論上可以產生約為2³⁰個DNA分子，該雙鏈與載體連接后儲存在一個受體菌群中，這個受體菌群就叫做青蒿的cDNA文庫（或部分基因文庫），獲得的cDNA與青蒿細胞中該基因堿基序列不同（填“相同”或“不同”）．
（3）將獲得的突變基因導入普通青蒿之前，先構建基因表達載體，圖l、2中箭頭表示相關限制酶的酶切位點．請回答：

用圖中的質粒和外源DNA構建重組質粒，不能使用SmaⅠ切割，原因是SmaⅠ會破壞質粒的抗性基因及外源DNA中的目的基因，構建好的重組質粒在其目的基因前要加上特殊的啟動子，啟動子是RNA聚合酶識別結合位點．
（4）檢測目的基因是否表達出相應蛋白質，應采取抗原抗體雜交技術技術．目的基因導入組織細胞后，通過植物組織培養技術培育出青蒿幼苗．

Answer 1

分析 1、PCR技術擴增目的基因
（1）原理：DNA雙鏈復制
（2）過程：第一步：加熱至90～95℃DNA解鏈；第二步：冷卻到55～60℃，引物結合到互補DNA鏈；第三步：加熱至70～75℃，熱穩定DNA聚合酶從引物起始互補鏈的合成．
2、cDNA文庫和基因文庫的比較表：

文庫類型	cDNA	基因組文庫
文庫大小	小	大
基因中啟動子	無	有
基因中內含子	無	有
基因多少	某種生物的部分基因	某種生物的全部基因
物種間的基因交流	可以	部分基因可以

3、目的基因的檢測與鑒定：（1）分子水平上的檢測：①檢測轉基因生物染色體的DNA是否插入目的基因--DNA分子雜交技術；②檢測目的基因是否轉錄出了mRNA--分子雜交技術；③檢測目的基因是否翻譯成蛋白質--抗原-抗體雜交技術．（2）個體水平上的鑒定：抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等．

解答 解：（1）PCR技術擴增目的基因的原理為DNA雙鏈復制．
（2）由于PCR技術利用的是DNA雙鏈復制的原理，因此用該雙鏈cDNA進行PCR擴增，進行了30個循環后，理論上可以產生約為2³⁰個DNA分子；又由于該基因庫是由青蒿某個時期mRNA反轉錄產生的雙鏈cDNA片段，只包含某種生物的部分基因，因此該雙鏈與載體連接后儲存在一個受體菌群中，這個受體菌群就叫做青蒿的cDNA文庫（或部分基因文庫）．通過逆轉錄得到的目的基因中缺少基因結構中的非編碼區以及編碼區的內含子，因此獲得的cDNA與青蒿細胞中該基因堿基序列不同．
（3）分析圖2可知，目的基因和抗生素抗性基因中都含有SmaⅠ限制酶的切割位點，用SmaⅠ切割會破壞質粒的抗性基因及外源DNA中的目的基因，因此不能用SmaⅠ切割圖中的質粒和外源DNA．構建好的重組質粒在其目的基因前要加上特殊的啟動子，啟動子是RNA聚合酶識別結合位點．
（4）檢測目的基因是否表達出相應蛋白質，應采取抗原抗體雜交技術技術．將轉基因受體細胞培育成轉基因植株需要采用植物組織培養技術．
故答案為：
（1）DNA雙鏈復制
（2）2³⁰       cDNA文庫（或部分基因文庫）     不同
（3）SmaⅠ會破壞質粒的抗性基因及外源DNA中的目的基因    RNA聚合酶
（4）抗原抗體雜交技術              植物組織培養

點評 本題考查了基因工程的有關知識，要求考生能夠掌握PCR技術的原理和方法，區分基因組文庫和部分基因文庫的區別，能夠根據圖中限制酶的切割位點回答相關問題，同時識記目的基因檢測與鑒定的方法．