Question

科學家將魚抗凍蛋白基因轉(zhuǎn)入番茄，使番茄的耐寒能力大大提高，可以在相對寒冷的環(huán)境中生長．質(zhì)粒上有PstⅠ、SmaⅠ、HindⅢ、AluⅠ等四種限制酶切割位點，下圖是轉(zhuǎn)基因抗凍番茄培育過程的示意圖（amp^r為抗氨芐青霉素基因），其中①～④是轉(zhuǎn)基因抗凍番茄培育過程中的相關步驟，Ⅰ、Ⅱ表示相關結(jié)構或細胞．請據(jù)圖作答：

（1）在構建基因表達載體時，可用一種或者多種限制酶進行切割．為了避免目的基因和載體在酶切后產(chǎn)生的末端發(fā)生任意連接，在此實例中，應該選用限制酶

 

和

 

分別對含魚抗凍蛋白基因的DNA和質(zhì)粒進行切割，切割后產(chǎn)生的DNA片段分別為

 

種和

 

種．
（2）培養(yǎng)基中的氨芐青霉素會抑制番茄愈傷組織細胞的生長，要利用該培養(yǎng)基篩選已導入含魚的抗凍蛋白基因的番茄細胞，應使基因表達載體Ⅰ中含有

 

作為標記基因．
（3）研究人員通常采用

 

法將魚抗凍蛋白基因?qū)�入番茄細胞�?nèi)．通常采用

 

技術，在分子水平檢測目的基因是否翻譯形成了相應的蛋白質(zhì)．
（4）利用組織培養(yǎng)技術將導入含魚的抗凍蛋白基因的番茄組織細胞培育成植株．圖中②、③依次表示組織培養(yǎng)過程中番茄組織細胞的

 

、

 

過程．
（5）如果抗凍蛋白還需要改造才能符合人們的需要，這屬于

 

工程的范疇．

Answer 1

考點：基因工程的原理及技術,植物培養(yǎng)的條件及過程

專題：

分析：結(jié)合題意分析圖解：魚的抗凍蛋白基因上具有三種限制酶切割位點，PstⅠ酶的切割位點存在于目的基因的兩側(cè)，SmaⅠ酶的切割位點存在于目的基因的左側(cè)，而AluⅠ酶的切割位點存在于目的基因的中央，因此不宜選用AluⅠ酶．
質(zhì)粒上有PstⅠ、SmaⅠ、HindⅢ、AluⅠ等四種限制酶切割位點，在選擇限制酶時一般選擇同種限制酶，以便形成相同的黏性末端．
其中①～④分別表示：基因表達載體的構建、目的基因?qū)�入受體細胞、脫分化、再分化．

解答： 解：（1）在構建基因表達載體中，如果目的基因和載體用同一種限制酶切割，獲得的黏性末端相同，將會發(fā)生自身環(huán)化現(xiàn)象，故應選用不同的限制酶分別對目的基因和載體切割，以獲得不同的黏性末端，故應選用PstⅠ和SmaⅠ對含魚抗凍蛋白基因的DNA、質(zhì)粒進行切割．PstⅠ和SmaⅠ在魚抗凍蛋白基因的DNA上共有3個酶切位點，切割后產(chǎn)生4個DNA片段；而環(huán)狀質(zhì)粒上有兩個酶切位點，切割后產(chǎn)生2個DNA片段．
（2）能在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基中細胞具有抗氨芐青霉素基因，故基因表達載體Ⅰ中應含有抗氨芐青霉素基因作為標記基因．
（3）將目的基因?qū)�入植物細胞的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法．通常采用抗原-抗體雜交技術，在分子水平檢測目的基因是否翻譯形成了相應的蛋白質(zhì)．
（4）植物組織形成愈傷組織的過程是脫分化，而愈傷組織經(jīng)再分化形成胚狀體．
（5）蛋白質(zhì)工程指以蛋白質(zhì)的結(jié)構規(guī)律及其與生物功能的關系作為基礎，通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行基因改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需要．
故答案為：
（1）PstⅠ，SmaⅠ（順序可調(diào)），4，2
（2）抗氨芐青霉素基因（amp^r）
（3）農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化，抗原-抗體雜交
（4）脫分化，再分化
（5）蛋白質(zhì)

點評：本題具有一定的難度，屬于考綱中理解層次的要求，考查了基因工程的工具酶、目的基因?qū)�入受體細胞以及利用植物組織培養(yǎng)技術培養(yǎng)轉(zhuǎn)基因植株的相關知識，解答的難點是能夠根據(jù)目的基因和質(zhì)粒上的切割位點選擇合適的限制酶．