Question

7．科學家正在培育一種“生物發光樹”，未來它將成為天然的路燈，而無需電能供給非常環保，英國劍橋大學的研究小組正在研制一種特殊的基因，該基因具備螢火蟲的生物發光特征，未來可植入不同類型的生物體．如果利用該基因培育樹木，他將有效地替換傳統路燈，生物發光植物還將為那些沒有輸電網絡的居民帶來生活便利，請回答下列問題：
（1）如果利用蛋白質工程改造螢火蟲的發光強度，其設計過程應從預期蛋白質的功能出發，設計預期的蛋白質結構，推測出應有的氨基酸序列，最終找到相應的脫氧核苷酸序列．
（2）在通過基因工程培育“生物發光樹”的過程中，需要用到的工具酶是限制性核酸內切酶（限制酶）和DNA連接酶．基因工程的核心步驟是基因表達載體的構建；標記基因在基因工程中所起的作用是將含有目的基因的受體細胞篩選出來．
（3）請寫出一種將螢火蟲基因導入楊樹細胞可以采用的方法是農桿菌轉化法（或基因槍法、花粉管通道法），若要檢測該過程獲得的楊樹細胞染色體上是否含有目的基因，可采用DNA分子雜交技術．
（4）將上述過程得到的導入目的基因的楊樹細胞經脫分化、再分化過程可得到放光楊樹幼苗，該技術所依據的原理是植物細胞的全能性．

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）蛋白質工程的基本途徑：從預期的蛋白質功能出發，設計預期的蛋白質結構，推測應有的氨基酸序列，找到相對應的脫氧核苷酸序列（基因）．
（2）基因工程的工具酶是限制酶和DNA連接酶；基因工程的核心步驟是基因表達載體的構建；標記基因的作用是將含有目的基因的受體細胞篩選出來．
（3）將目的基因導入植物細胞常用農桿菌轉化法（或基因槍法、花粉管通道法）；要檢測目的基因是否插入受體細胞染色體可采用DNA分子雜交技術．
（4）將轉基因植物細胞培育成轉基因植株需要采用植物組織培養技術，該技術包括脫分化和再分化兩個過程，其原理是植物細胞的全能性．
故答案為：
（1）蛋白質結構       脫氧核苷酸
（2）限制性核酸內切酶（限制酶）和DNA連接酶         基因表達載體的構建      含有目的基因的受體細胞
（3）農桿菌轉化法（或基因槍法、花粉管通道法）       DNA分子雜交
（4）脫分化、再分化        植物細胞的全能性

點評 本題考查基因工程的相關知識，要求考生識記基因工程的原理、概念、操作步驟及各步驟中需要注意的細節，能結合所學的知識準確答題．