Question

15．應用基因工程技術可以獲得人們需要的生物新品種或新產品．請根據資料和圖解回答下列問題：
材料一：蜘蛛絲（絲蛋白）被稱為“生物鋼”，有著超強的抗張強度，可制成防彈背心、降落傘繩等．蜘蛛絲還可被制成人造韌帶和人造肌腱．科學家研究出集中生產蜘蛛絲的方法--培育轉基因蜘蛛羊．
材料二：注射疫苗往往會在兒童和部分成年人身上引起痛苦，將疫苗藏身于水果蔬菜中，人們在食用這些轉基因植物的同時也獲得免疫力，因而無需免疫接種，這一新概念將引起疫苗研究的一場革命．

（1）過程①⑤所需要的工具酶有限制酶、DNA連接酶，構建的乙肝表面抗原蛋白基因表達載體一般由目的基因、啟動子、終止子、標記基因等部分組成．
（2）過程②是將重組質粒導入山羊受體細胞，受體細胞應選擇受精卵，采用最多的也是最有效的導入方法是顯微注射法；
過程⑥是將重組質粒導入萵苣受體細胞，受體細胞可為體細胞，采用最多的導入方法是農桿菌轉化法．
（3）通過①～④過程培育的蜘蛛羊可以作為乳腺生物反應器，從乳汁中提取所需要的蜘蛛絲蛋白．還可以形成膀胱生物反應器，從尿液中提取所需蛛絲蛋白，簡化提取過程．
資料三：PCR技術（聚合酶鏈式反應）是一項在生物體外復制特定的DNA片段的核酸合成技術，如圖表示合成過程，請據圖分析回答：

（4）A過程高溫使DNA變性解旋，對該過程的原理敘述正確的是：C
A．該過程用到耐高溫的解旋酶破壞氫鍵  B．該過程用到限制酶破壞磷酸二酯鍵；
C．該過程不需要解旋酶的作用         D．該過程與人體細胞的過程完全相同；
（5）從圖中可知，催化C過程的酶是耐高溫DNA聚合酶，它與正常細胞內的酶區別是耐高溫；PCR反應除提供酶、DNA模板、通過控制溫度使DNA復制在體外反復進行外，還需要滿足的兩個基本條件是引物、4種游離的脫氧核苷酸．
（6）如果把模板DNA的兩條鏈用¹⁵N標記，游離的脫氧核苷酸不做標記，控制“94℃-55℃-72℃”溫度循環3次，則在形成的子代DNA中含有¹⁵N標記的DNA占$\frac{1}{4}$．如果模板DNA分子共有a個堿基對，其中含有胞嘧啶m個，則該DNA復制10次，需要加入胸腺嘧啶脫氧核苷酸1023（a-m）個．

Answer 1

分析 分析題圖：圖中①～④為蜘蛛羊的培育過程，其中①表示基因表達載體的構建過程；②表示將目的基因導入受體細胞的過程；③表示早期胚胎培養過程；④表示胚胎移植過程．⑤～⑦表示轉基因萵苣的培育過程，其中⑤表示基因表達載體的構建過程；⑥表示將目的基因導入受體細胞的過程；⑦表示植物組織培養過程．

解答 解：（1）圖中①和⑤均表示基因表達載體的構建過程，該過程中需要限制酶切割含有目的基因的外源DNA分子和運載體，還需DNA連接酶連接目的基因和運載體以形成重組質粒．基因表達載體的組成：目的基因、啟動子、終止子、標記基因．
（2）顯微注射法是將目的基因導入動物細胞最有效的方法，此方法的受體細胞多是受精卵；將目的基因導入植物細胞采用最多的方法是農桿菌轉化法．
（3）以培育出的蜘蛛羊作為乳腺生物反應器時，最后從動物的乳汁中獲取目的基因表達產物，即蛛絲蛋白．還可以形成膀胱生物反應器，從尿液中提取所需蛛絲蛋白，簡化提取過程．
（4）AC、該過程不用解旋酶破壞氫鍵，A錯誤、C正確；
B、該過程沒有用到限制酶破壞磷酸二酯鍵，B錯誤；
D、該過程在高溫中進行，需要耐高溫DNA聚合酶，與人體不完全相同，D錯誤．
故選：C．
（5）圖中催化C過程的酶是耐高溫DNA聚合酶，具有耐高溫的特點．應用PCR技術可以對DCD基因進行體外大量擴增，反應體系中應提供模板、引物、4種游離的脫氧核苷酸、耐高溫的DNA聚合酶，同時通過控制溫度實現DNA的解聚，使DNA復制在體外反復進行．
（6）如果循環3次，則可形成8個DNA分子，其中含有¹⁵N標記的DNA分子為2個，占子代DNA的$\frac{1}{4}$．
根據DNA分子中的堿基互補配對原則可知，DNA分子中A+C=T+G=50%，如果DNA分子共有a個堿基對，其中胞嘧啶m個，則胸腺嘧啶T=（a-m）個，此DNA分子連續進行410次復制，增加了2¹⁰-1=1023個DNA分子，因此需要提供游離的胸腺嘧啶脫氧核苷酸1023（a-m）個．
故答案為：
（1）限制酶、DNA連接酶 目的基因、啟動子、終止子、標記基因
（2）受精卵   顯微注射法  體細胞  農桿菌轉化法
（3）乳汁  尿液
（4）C  
（5）耐高溫DNA聚合酶  耐高溫  引物、4種游離的脫氧核苷酸
（6）$\frac{1}{4}$  1023（a-m）

點評 本題結合轉基因生物培育過程圖，考查基因工程的原理及技術、植物組織培養、胚胎工程等知識，要求考生識記基因工程的原理、工具及操作步驟，能準確判斷圖中各過程的名稱；識記植物組織培養的過程及意義；識記胚胎移植技術的應用．