Question

【題目】I．玉米是重要經(jīng)濟(jì)作物，常受到玉米螟危害而減產(chǎn)。研究人員發(fā)現(xiàn)玉米螟若食用某種原核生物分泌的γ-蛋白后將會(huì)死亡，由此他們將γ-蛋白基因轉(zhuǎn)入到玉米體內(nèi)，使玉米獲得抗玉米螟危害的能力．回答下列問題：

（1）若用限制酶E和F從原核生物基因組DNA上切下γ-蛋白的基因，并將之取代質(zhì)粒Zl上相應(yīng)的E-F區(qū)域（0．4kb，lkb=1000對(duì)堿基）。圖中E、F、G、H是4種識(shí)別序列完全不同的限制酶及其部分識(shí)別位點(diǎn)，已知用限制酶G切割Zl，可得到2．5kb的DNA片段，用限制酶E和F切割Zl時(shí)，可得到0．4kb和4．6kb的DNA片段。

①質(zhì)粒Zl上有____個(gè)限制酶G的酶切位點(diǎn)，若圖中所形成的重組質(zhì)粒Z2的大小為5．4kb，則目的基因的大小是_____________________。

②若用含重組質(zhì)粒的土壤農(nóng)桿菌直接感染玉米植株根部傷口，則該植株產(chǎn)生的種子中______（填“含有”或“不含”）γ-蛋白基因。

（2）將獲得的目的基因在體外大量擴(kuò)增，可以用PCR技術(shù)，DNA的兩條鏈?zhǔn)欠聪蚱叫械�，�?dāng)引物與DNA母鏈通過堿基互補(bǔ)配對(duì)結(jié)合后，DNA聚合酶就能從引物的_______________（填“3”或“5”）端開始延伸DNA鏈。 PCR反應(yīng)體系中加入dNTP（三磷酸堿基脫氧核苷酸，結(jié)構(gòu)與ATP類似）后，不再單獨(dú)添加ATP等能源物質(zhì)，請(qǐng)推測其原因是____________。

（3）下圖表示利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因的部分過程，下列敘述錯(cuò)誤的是_____

A．從理論上推測，第二輪循環(huán)產(chǎn)物中含有引物A的DNA片段占3/4

B．在第二輪循環(huán)產(chǎn)物中開始出現(xiàn)兩條脫氧核苷酸鏈等長的DNA片段

C．引物之間或引物自身發(fā)生堿基互補(bǔ)配對(duì)則不能擴(kuò)增目的基因

D．PCR的反應(yīng)過程需要耐高溫的解旋酶和聚合酶

II．基因疫苗指的是DNA疫苗，即將編碼外源性抗原的基因插入到質(zhì)粒上，然后將質(zhì)粒直接導(dǎo)入人或動(dòng)物體內(nèi)，讓其在宿主細(xì)胞中表達(dá)出抗原蛋白，誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生免疫應(yīng)答�？谔阋呤且环N危害嚴(yán)重的偶蹄動(dòng)物傳染病，近年來國內(nèi)外在口蹄疫基因疫苗研究方面有了許多新的突破�；卮鹣铝袉栴}：

（1）將編碼外源性抗原的基因插入到質(zhì)粒上，此過程目的是___________________。

（2）DNA疫苗導(dǎo)入宿主細(xì)胞后首先經(jīng)過__________過程表達(dá)出抗原蛋白，然后由抗原蛋白誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生免疫應(yīng)答。

Answer 1

【答案】2 0．8kb 不含 3′ 三磷酸脫氧核苷酸轉(zhuǎn)變?yōu)槊撗鹾塑账徇^程中，脫去磷酸基團(tuán)，釋放高能磷酸鍵中的能量 BD 使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳給下一代，同時(shí)使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。 轉(zhuǎn)錄和翻譯

【解析】

質(zhì)粒Zl大小為5.0kb，若用限制酶G切割Z1，可得到大小未2.5kb的DNA片段，說明該質(zhì)粒上有2個(gè)限制酶G的酶切位點(diǎn)；用限制酶E和F切割Zl時(shí)，可得到0.4kb和4.6kb的DNA片段，結(jié)合圖解可知，該質(zhì)粒上有1個(gè)限制酶E的酶切位點(diǎn)，有1個(gè)限制酶F的酶切位點(diǎn)。“PCR”是一種體外迅速擴(kuò)增DNA片段的技術(shù)，在離體條件下，利用DNA的熱變性原理高溫解旋DNA雙鏈，然后再用耐高溫的DNA聚合酶使DNA復(fù)制擴(kuò)增；人體內(nèi)的DNA復(fù)制，解旋雙鏈時(shí)用的是DNA解旋酶而不是高溫，復(fù)制時(shí)用普通的DNA聚合酶在體溫條件就能進(jìn)行。引物作用是作為DNA復(fù)制的起點(diǎn)（或使DNA聚合酶能夠從引物的3′端開始連接脫氧核苷酸）。

I．（1）①質(zhì)粒Zl上有2個(gè)限制酶G的酶切位點(diǎn)。根據(jù)圖示，Z2是Z1中的EF段被目的基因替換后形成的，假設(shè)目的基因的大小為xkb，則3.2+0.8+0.6+x=5.4，可得x=0.8kb。

②農(nóng)桿菌易感染雙子葉植物和裸子植物，對(duì)單子葉植物沒有感染力，因此若用含重組質(zhì)粒的土壤農(nóng)桿菌直接感染玉米植株根部傷口，則該植株產(chǎn)生的種子中不含γ-蛋白基因。

（2）DNA分子中，通常將含有游離的磷酸基團(tuán)的末端稱為5′，另一端為3′端，當(dāng)引物與DNA母鏈通過堿基互補(bǔ)配對(duì)結(jié)合后，DNA聚合酶從引物的3′端開始延伸DNA鏈“PCR”是一種體外迅速擴(kuò)增DNA片段的技術(shù)，三磷酸脫氧核苷酸轉(zhuǎn)變?yōu)槊撗鹾塑账徇^程中，脫去磷酸基團(tuán)，釋放高能磷酸鍵中的能量

（3）從理論上推測，PCR第二輪后得到四個(gè)DNA片段，其中有兩個(gè)含有引物A和引物B，有一個(gè)只含有引物A，因此含有引物A的片段占3/4，A正確；從第三輪開始出現(xiàn)兩條脫氧核苷酸鏈等長的DNA片段，B錯(cuò)誤；引物之間或引物自身發(fā)生堿基互補(bǔ)配對(duì)不會(huì)擴(kuò)增目的基因，C正確；PCR利用DNA在不同溫度下變性解聚或復(fù)性的特性來解旋并結(jié)合引物，不需要解旋酶來解旋，D錯(cuò)誤。故選BD。

II．（1）將編碼外源性抗原的基因插入到質(zhì)粒上，此過程目的是使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳給下一代，同時(shí)使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。

（2）DNA疫苗（基因）導(dǎo)入宿主細(xì)胞后首先經(jīng)過轉(zhuǎn)錄和翻譯過程表達(dá)出抗原蛋白。