Question

16．口蹄疫是由口蹄疫病毒引起的一種動物傳染病，目前常用接種弱毒疫苗的方法預防．疫苗的主要成分是該病毒的一種結構蛋白VP1．科學家嘗試利用轉基因番茄來生產口蹄疫疫苗．請回答下列問題：
（1）口蹄疫病毒的遺傳物質為RNA，則獲得可重組到質粒的VP1基因必須用到逆轉錄酶酶．要獲得大量該VP1基因，可利用PCR技術進行擴增．
（2）如圖是插入VP1基因的農桿菌Ti重組質粒結構示意圖，構建具有VP1基因的基因表達載體還需要在質粒中插入啟動子．
（3）VP1基因應插入到農桿菌Ti質粒的T-DNA上，通過轉化作用進入番茄細胞并插入到染色體DNA，使VP1基因能夠穩定維持并發揮作用．
（4）通常用BamHⅠ、HindⅢ兩種限制酶切割VP1基因和Ti質粒的目的是防止VP1基因、Ti質粒的自身環化；要篩選出含有該目的基因表達載體的番茄細胞，首先需要在含卡那霉素的培養基上進行．
（5）檢測發現染色體DNA上插入VP1基因的某些番茄細胞死亡了，導致這些轉基因番茄細胞死亡的最可能原因是VP1基因的插入可能破壞了生命活動必需的某些基因，導致細胞死亡．
（6）將成功轉入VP1基因的受體細胞進行培養，獲得轉基因植株．若要快速繁殖大量這種轉基因種苗，應選取幼枝的形成層（芽尖）部位進行組織培養．
（7）獲得表達VP1蛋白的番茄植株以后，要進行免疫效力的測定，具體方法是：將從轉基因番茄葉片中提取的VP1蛋白質注射到一定數量的豚鼠體內，每半個月注射一次，三次注射后檢測豚鼠血液中產生的數量，為了使結果可信，應設置空白對照組，注射VP1蛋白的抗體等量生理鹽水．

Answer 1

分析 基因工程技術的基本步驟：
（1）目的基因的獲取：方法有從基因文庫中獲取、利用PCR技術擴增和人工合成．
（2）基因表達載體的構建：是基因工程的核心步驟，基因表達載體包括目的基因、啟動子、終止子和標記基因等．（3）將目的基因導入受體細胞：根據受體細胞不同，導入的方法也不一樣．將目的基因導入植物細胞的方法有農桿菌轉化法、基因槍法和花粉管通道法；將目的基因導入動物細胞最有效的方法是顯微注射法；將目的基因導入微生物細胞的方法是感受態細胞法．
（4）目的基因的檢測與鑒定：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．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）口蹄疫病毒的遺傳物質為RNA，可以RNA為模板逆轉錄獲得VPI基因；PCR技術可在體外大量擴增目的基因．
（2）構建具有VP1基因的基因表達載體還需要在質粒中插入啟動子，啟動子是RNA聚合酶的結合位點，能啟動轉錄過程．
（3）VP1基因應插入到農桿菌Ti質粒的T-DNA上，通過轉化作用進入番茄細胞并插入到染色體DNA，使VP1基因能夠穩定維持并發揮作用．
（4）用限制酶A、B切割出的末端完全不同，這樣可以防止目的基因、運載體自身環化，也能防止目的基因和運載體反向連接，即可以保證目的基因和質粒的定向連接．由圖可知，標記基因是卡那霉素抗性基因，因此要篩選出含有該目的基因表達載體的番茄細胞，首先需要在含卡那霉素的培養基上進行．
（5）檢測發現染色體DNA上插入VP1基因的某些番茄細胞死亡了，導致這些轉基因番茄細胞死亡的最可能原因是VP1基因的插入可能破壞了生命活動必需的某些基因，導致細胞死亡．
（6）將成功轉入VP1基因的受體細胞進行培養，獲得轉基因植株．若要快速繁殖大量這種轉基因種苗，應選取幼枝的形成層（芽尖）部位進行組織培養．
（7）獲得表達VP1蛋白的番茄植株以后，要進行免疫效力的測定，具體方法是：將從轉基因番茄葉片中提取的VP1蛋白質注射到一定數量的豚鼠體內，每半個月注射一次，三次注射后檢測豚鼠血液中產生的數量，為了使結果可信，應設置空白對照組，注射VP1蛋白的抗體等量生理鹽水．
故答案為：
（1）逆轉錄酶    PCR
（2）啟動子
（3）T-DNA    轉化
（4）防止VP1基因、Ti質粒的自身環化     卡那霉素
（5）VP1基因的插入可能破壞了生命活動必需的某些基因，導致細胞死亡
（6）形成層（芽尖）
（7）VP1蛋白的抗體

點評 本題考查基因工程、免疫預防的相關知識，意在考查考生理解所學知識的要點，把握知識間的內在聯系的能力；識圖能力和從題目所給的圖形中獲取有效信息的能力；能用數學方式準確地描述生物學方面的內容、以及數據處理能力．