Question

熒光素酶（Luciferase）是自然界中能夠產生生物熒光的酶的統稱．熒光素酶及其合成基因在生物研究中有著廣泛的利用．
（1）熒光素酶基因常被作為基因工程中的標記基因，一個完整的基因表達載體除了目的基因、標記基因和復制原點外，還應包括

 

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（2）下表為4種限制酶的識別序列和酶切位點，圖1為含有熒光素酶基因的DNA片段及其具有的限制酶切點．若需利用酶切法獲得熒光素酶基因，最應選擇的限制酶是

 

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限制酶	MspⅠ	BamHⅠ	MboⅠ	SmaⅠ
酶切 位點	C↓CGG GGC↑C	G↓GATCC CCTAG↑G	↓GATC CTAG↑	CCC↓GGG GGG↑CCC

（3）熒光素酶在ATP的參與下，可使熒光素發出熒光．生物學研究中常利用“熒光素-熒光素酶發光法”來測定樣品中ATP的含量．某研究小組對“測定ATP時所需熒光素酶溶液的最佳濃度”進行了探究．
【實驗材料】1×10^-8 mol/L ATP標準液、緩沖溶液、70mg/L熒光素溶液（過量）、濃度分別為10、20、30、40、50、60、70mg/L的熒光素酶溶液．
【實驗結果】見圖2．
【實驗分析與結論】
①實驗材料中緩沖溶液的作用是

 

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為使結果更加科學準確，應增設一組濃度為

 

的熒光素酶溶液作為對照．除題目已涉及的之外，還需要嚴格控制的無關變量有

 

（至少寫出一個）．
②由圖2可知，

 

點所對應的熒光素酶濃度為最佳濃度．e、f、g點所對應的熒光素酶濃度不同，但發光強度相同，其主要原因是

 

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（4）食品衛生檢驗中，可利用上述方法測定樣品中細菌的ATP總含量，進而測算出細菌的數量，判斷食品污染程度．測算的前提是每個細菌細胞中ATP的含量

 

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Answer 1

考點：基因工程的應用

專題：

分析：基因表達載體包括：目的基因、標記基因、啟動子和終止子．
第（2）小題著重要分析表格中不同酶識別的序列的關系，并結合在目的基因上的酶切位點綜合考慮．（3）（4）兩小題解題關鍵是用對照實驗的原則，對照實驗中遵循單一變量的原則，而無關變量則要保持相同且適宜．本實驗的無關變量有溫度、PH、反應時間等．

解答： 解：（1）一個完整的基因表達載體除了目的基因、標記基因和復制原點外，還應包括啟動子、終止子．
（2）要獲得目的基因必須在目的基因的兩側具有相應的酶切位點進行切割，圖1中可以看出，BamHⅠ的酶切位點在目的基因的中間，故不可取；根據表格可以看出，SmaⅠ的識別序列中含有MspⅠ的識別序列，因此SmaⅠ在目的基因的兩端進行切割．
（3）①實驗設計中可以看出，本實驗的自變量為熒光素酶溶液的濃度，而酶需要適宜的PH，該條件屬于實驗的無關變量，因此實驗材料中緩沖溶液能夠維持溶液pH值穩定．為使結果更加科學準確，應增設一組濃度為0mg/L的熒光素酶溶液作為空白對照．實驗的無關變量還有溫度、反應的時間等．
②圖2可以看出，酶濃度達到400mg/L時，發光強度不再增加，因此e點所對應的熒光素酶濃度為最佳濃度．限制e、f、g點發光強度的因素主要是ATP的數量的數量是有限的．
（4）食品衛生檢驗中，可利用上述方法測定樣品中細菌的ATP總含量，進而測算出細菌的數量，判斷食品污染程度．測算的前提是每個細菌細胞中ATP的含量大致相同（且相對穩定）．
故答案為：
（1）啟動子、終止子
（2）MspⅠ
（3）①維持溶液pH值穩定（或“保證熒光素酶的最適pH值”）   0 mg/L   溫度（或“反應時間”等）
②e　      ATP全部水解（或“ATP的數量限制”）
（4）大致相同（且相對穩定）

點評：本題考查了基因工程的工具和步驟等知識、探究類實驗的設計，意在考查考生能理解所學知識的要點，把握知識間的內在聯系的能力；具備驗證簡單生物學事實的能力，并能對實驗現象和結果進行解釋、分析、處理，能對一些簡單的實驗方案做出恰當的評價和修訂的能力．