Question

【題目】植物細胞壁中存在大量不能被豬消化的多聚糖類物質(zhì)，如半纖維聚多聚糖，果膠質(zhì)(富含有半乳糖醛酸的多聚糖)等。研究人員通過基因工程，胚胎工程等技術(shù)培育出轉(zhuǎn)多聚糖酶基因（manA),主要流程如下圖(neo為新霉素抗性基因)，回答下列問題：

（1）運用PCR技術(shù)擴增DNA分子時，需經(jīng)過變性→_______→延伸→重復(fù)過程，經(jīng)過4輪循環(huán)后，得到的子代DNA分子中，不同時含有兩種引物DNA分子占________。

（2）圖2中的步驟[①] ____過程，是基因工程基本操作程序中的核心步驟。

（3）通過①過程獲得的重組質(zhì)粒含有4.9kb個堿基對，其中manA基因含有1.8kb個堿基對。現(xiàn)將該重組質(zhì)粒成功導(dǎo)入受體細胞后，經(jīng)培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)約有50%的細胞能正常表達目的基因產(chǎn)物，原因是________。若用BamH1和EcoRI聯(lián)合酶切割其中一種重組質(zhì)粒，只能獲得。7kb和3.2kb兩種DNA片段，若用上述聯(lián)合酶切割同等長度的另一種重組質(zhì)粒，則可獲得_____kb長度兩種的DNA片段。

（4）在④過程的早期胚胎培養(yǎng)時，通常需要定期更換培養(yǎng)液，目的是_________。

（5） ⑤過程前，通常需對受體母豬注射_______，使其生理狀態(tài)相同。與普通豬相比，該轉(zhuǎn)基因豬的優(yōu)勢是 _______。

Answer 1

【答案】復(fù)性(退火） 1/8 構(gòu)建基因表達載體 目的基因與質(zhì)粒結(jié)合時，存在正接和反接兩種重組基粒 1.4和3.5 清除代謝廢物，補充營養(yǎng)物質(zhì) 孕激素 能分泌多聚糖酶，提高飼料的利用率

【解析】

1．PCR由變性--退火--延伸三個基本反應(yīng)步驟構(gòu)成：a．模板DNA經(jīng)加熱至93℃左右，使模板DNA雙鏈解離，使之成為單鏈，以便它與引物結(jié)合；b．溫度降至55℃左右，引物與模板DNA單鏈的互補序列配對結(jié)合；c．DNA模板--引物結(jié)合物在TaqDNA聚合酶的作用下，按堿基配對與半保留復(fù)制原理，合成一條子鏈。

2．目的基因的插入位點在啟動子和終止子之間，以利于目的基因的表達。

（1）PCR技術(shù)的原理是DNA復(fù)制；每次循環(huán)需要經(jīng)過變性、復(fù)性（退火）、延伸三步。利用PCR技術(shù)擴增目的基因時，由于DNA聚合酶只能從3′端延伸DNA鏈，因此要用兩種引物才能確保DNA兩條鏈同時被擴增；引物I延伸而成的DNA單鏈會與引物Ⅱ結(jié)合，進行DNA的延伸，這樣，DNA聚合酶只能特異地復(fù)制處于兩個引物之間的DNA序列；一個DNA分子四輪復(fù)制以后，含有兩種引物的DNA分子有24-2=14個，不同時含有兩種引物的DNA分子占2/16＝1/8。

（2）基因工程基本操作程序中的核心步驟是基因表達載體的構(gòu)建。

（3）通過①過程獲得的重組質(zhì)粒含有4.9 kb個堿基對，其中manA基因含有1.8 kb個堿基對。現(xiàn)將該重組質(zhì)粒成功導(dǎo)入受體細胞后，經(jīng)培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)約有50%的細胞能正常表達目的基因產(chǎn)物，原因是目的基因與質(zhì)粒結(jié)合時，存在正接和反接兩種重組質(zhì)粒。上述4.9kb的重組質(zhì)粒有兩種形式，若用BamHI和EcoRI聯(lián)合酶切其中一種，只能獲得1.7kb和3.2kb兩種DNA片段，說明右側(cè)BamHI和EcoRI之間的長度為1.7；用聯(lián)合酶切同等長度的另一種重組質(zhì)粒，則切割的是BamHI左側(cè)的位點，又因為manA基因含有1.8 kb個堿基對，可獲得1.7+1.8=3.5kb和4.9-3.5=1.4kb兩種DNA片段。

（4）在培養(yǎng)過程中，應(yīng)定期更換培養(yǎng)液，清除代謝廢物，補充營養(yǎng)物質(zhì)。

（5）胚胎移植前，通常需對受體母豬注射孕激素，使其能同期發(fā)情。與普通豬相比，該轉(zhuǎn)多聚糖酶基因（manA）豬的優(yōu)勢是能分泌多聚糖酶，提高飼料的利用率。因為多聚糖酶基因的表達產(chǎn)物為多聚糖酶，它可以水解大量不能被普通豬消化的多聚糖類物質(zhì)，從而提高飼料的利用率。