Question

【題目】植物細(xì)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(guò)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(wèn)題：

（1）運(yùn)用PCR技術(shù)擴(kuò)增DNA分子時(shí)，需經(jīng)過(guò)變性→_______→延伸→重復(fù)過(guò)程，經(jīng)過(guò)4輪循環(huán)后，得到的子代DNA分子中，不同時(shí)含有兩種引物DNA分子占________。

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

（3）通過(guò)①過(guò)程獲得的重組質(zhì)粒含有4.9kb個(gè)堿基對(duì)，其中manA基因含有1.8kb個(gè)堿基對(duì)�，F(xiàn)將該重組質(zhì)粒成功導(dǎo)入受體細(xì)胞后，經(jīng)培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)約有50%的細(xì)胞能正常表達(dá)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(zhǎng)度的另一種重組質(zhì)粒，則可獲得_____kb長(zhǎng)度兩種的DNA片段。

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

（5） ⑤過(guò)程前，通常需對(duì)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(shì)是 _______。

Answer 1

【答案】復(fù)性(退火） 1/8 構(gòu)建基因表達(dá)載體 目的基因與質(zhì)粒結(jié)合時(shí)，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(bǔ)充營(yíng)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(gè)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(bǔ)序列配對(duì)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(duì)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(diǎn)在啟動(dòng)子和終止子之間，以利于目的基因的表達(dá)。

（1）PCR技術(shù)的原理是DNA復(fù)制；每次循環(huán)需要經(jīng)過(guò)變性、復(fù)性（退火）、延伸三步。利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因時(shí)，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(shí)被擴(kuò)增；引物I延伸而成的DNA單鏈會(huì)與引物Ⅱ結(jié)合，進(jìn)行DNA的延伸，這樣，DNA聚合酶只能特異地復(fù)制處于兩個(gè)引物之間的DNA序列；一個(gè)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(gè)，不同時(shí)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(dá)載體的構(gòu)建。

（3）通過(guò)①過(guò)程獲得的重組質(zhì)粒含有4.9 kb個(gè)堿基對(duì)，其中manA基因含有1.8 kb個(gè)堿基對(duì)�，F(xiàn)將該重組質(zhì)粒成功導(dǎo)入受體細(xì)胞后，經(jīng)培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)約有50%的細(xì)胞能正常表達(dá)目的基因產(chǎn)物，原因是目的基因與質(zhì)粒結(jié)合時(shí)，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(shuō)明右側(cè)BamHI和EcoRI之間的長(zhǎng)度為1.7；用聯(lián)合酶切同等長(zhǎng)度的另一種重組質(zhì)粒，則切割的是BamHI左側(cè)的位點(diǎn)，又因?yàn)?/span>manA基因含有1.8 kb個(gè)堿基對(duì)，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(guò)程中，應(yīng)定期更換培養(yǎng)液，清除代謝廢物，補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。

（5）胚胎移植前，通常需對(duì)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(shì)是能分泌多聚糖酶，提高飼料的利用率。因?yàn)槎嗑厶敲富�因的表達(dá)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。