Question

【題目】下圖是基因工程的基本操作流程圖，回答相關的問題。

(1)圖中①是用_______切割，②是_______，④是________，⑤是_________。與④相比，cDNA文庫的基因中_________ (填“有”或“無”）啟動子（具有啟動作用的DNA片段），基因的數量_________ (填“多”、“少”或“不變”）。

(2) PCR的原理是_________，需要用的酶是_________。PCR —般要經歷三十多次循環，每次循環分為_________三步。利用PCR技術進行擴增目的基因的前提是_________。使用PCR技術，若已知對某雙鏈DNA擴增過程中消耗引物分子62個，則DNA擴增了 _________次。

(3)在“農桿菌轉化法”中，運載體是質粒,但最終的受體細胞卻不是大腸桿菌和酵母菌，而是不含質粒的雙子葉植物和裸子植物的細胞，請問使用農桿菌的原因是_________。

Answer 1

【答案】限制酶 反轉錄（逆轉錄） 基因組文庫 人工合成 無 少 DNA雙鏈復制 Taq酶（熱穩定DNA聚合酶） 變性→復性→延伸 要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根據這一序列合成引物 5 因為農桿菌的Ti質粒上的T-DNA可轉移至受體細胞，并整合到受體細胞的染色體的DNA上，使目的基因的遺傳特性得以穩定維持和表達

【解析】

分析圖示可知，①表示將DNA分子切割形成不同大小的DNA片段。②③表示逆轉錄形成DNA單鏈進而形成目的基因的過程。④表示基因組文庫，⑤表示用化學方法合成目的基因的過程，⑥表示基因工程的第二步，即基因表達載體的構建過程，⑦表示基因工程的第三步，即將目的基因導入受體細胞的過程。

（1）將DNA切割形成一定范圍大小的DNA需使用限制酶。②是以mRNA為模板形成cDNA鏈的過程，為逆轉錄過程。基因文庫包括基因組文庫和cDNA文庫，所以④是基因組文庫。獲取目的基因的方法包括：從基因文庫和cDNA文庫中獲取或人工合成，所以⑤是人工合成。由于cDNA文庫中的基因是通過逆轉錄形成的，只含有某種生物的部分基因，所以與④相比，cDNA文庫的基因中無啟動子（具有啟動作用的DNA片段），基因的數量少。

（2）PCR技術是利用DNA雙鏈復制的原理，由于PCR過程中是通過高溫使DNA解旋的，所以該過程使用的酶應為Taq酶（熱穩定DNA聚合酶）。PCR —般要經歷三十多次循環，每次循環分為變性→復性→延伸三步。利用PCR技術進行擴增目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根據這一序列合成引物。由于最初的DNA分子的兩條鏈上不含引物，所以某雙鏈DNA擴增過程中共消耗引物分子62個，說明共合成子代DNA分子（62+2）÷2=32個，所以該DNA擴增了5次。

（3）因為農桿菌的Ti質粒上的T-DNA可轉移至受體細胞，并整合到受體細胞的染色體的DNA上，使目的基因的遺傳特性得以穩定維持和表達，所以當運載體為質粒時，最終的受體細胞不是大腸桿菌和酵母菌，而是不含質粒的雙子葉植物和裸子植物的細胞。