Question

【題目】I．玉米是重要經濟作物，常受到玉米螟危害而減產。研究人員發現玉米螟若食用某種原核生物分泌的γ-蛋白后將會死亡，由此他們將γ-蛋白基因轉入到玉米體內，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，并將之取代質粒Zl上相應的E-F區域（0．4kb，lkb=1000對堿基）。圖中E、F、G、H是4種識別序列完全不同的限制酶及其部分識別位點，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，可得到0．4kb和4．6kb的DNA片段。

①質粒Zl上有____個限制酶G的酶切位點，若圖中所形成的重組質粒Z2的大小為5．4kb，則目的基因的大小是_____________________。

②若用含重組質粒的土壤農桿菌直接感染玉米植株根部傷口，則該植株產生的種子中______（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增，可以用PCR技術，DNA的兩條鏈是反向平行的，當引物與DNA母鏈通過堿基互補配對結合后，DNA聚合酶就能從引物的_______________（填“3”或“5”）端開始延伸DNA鏈。 PCR反應體系中加入dNTP（三磷酸堿基脫氧核苷酸，結構與ATP類似）后，不再單獨添加ATP等能源物質，請推測其原因是____________。

（3）下圖表示利用PCR技術擴增目的基因的部分過程，下列敘述錯誤的是_____

A．從理論上推測，第二輪循環產物中含有引物A的DNA片段占3/4

B．在第二輪循環產物中開始出現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生堿基互補配對則不能擴增目的基因

D．PCR的反應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粒上，然后將質粒直接導入人或動物體內，讓其在宿主細胞中表達出抗原蛋白，誘導機體產生免疫應答�？谔阋呤且环N危害嚴重的偶蹄動物傳染病，近年來國內外在口蹄疫基因疫苗研究方面有了許多新的突破。回答下列問題：

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

（2）DNA疫苗導入宿主細胞后首先經過__________過程表達出抗原蛋白，然后由抗原蛋白誘導機體產生免疫應答。

Answer 1

【答案】2 0．8kb 不含 3′ 三磷酸脫氧核苷酸轉變為脫氧核苷酸過程中，脫去磷酸基團，釋放高能磷酸鍵中的能量 BD 使目的基因在受體細胞中穩定存在，并且可以遺傳給下一代，同時使目的基因能夠表達和發揮作用。 轉錄和翻譯

【解析】

質粒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，說明該質粒上有2個限制酶G的酶切位點；用限制酶E和F切割Zl時，可得到0.4kb和4.6kb的DNA片段，結合圖解可知，該質粒上有1個限制酶E的酶切位點，有1個限制酶F的酶切位點。“PCR”是一種體外迅速擴增DNA片段的技術，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復制擴增；人體內的DNA復制，解旋雙鏈時用的是DNA解旋酶而不是高溫，復制時用普通的DNA聚合酶在體溫條件就能進行。引物作用是作為DNA復制的起點（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質粒Zl上有2個限制酶G的酶切位點。根據圖示，Z2是Z1中的EF段被目的基因替換后形成的，假設目的基因的大小為xkb，則3.2+0.8+0.6+x=5.4，可得x=0.8kb。

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

（2）DNA分子中，通常將含有游離的磷酸基團的末端稱為5′，另一端為3′端，當引物與DNA母鏈通過堿基互補配對結合后，DNA聚合酶從引物的3′端開始延伸DNA鏈“PCR”是一種體外迅速擴增DNA片段的技術，三磷酸脫氧核苷酸轉變為脫氧核苷酸過程中，脫去磷酸基團，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DNA片段，其中有兩個含有引物A和引物B，有一個只含有引物A，因此含有引物A的片段占3/4，A正確；從第三輪開始出現兩條脫氧核苷酸鏈等長的DNA片段，B錯誤；引物之間或引物自身發生堿基互補配對不會擴增目的基因，C正確；PCR利用DNA在不同溫度下變性解聚或復性的特性來解旋并結合引物，不需要解旋酶來解旋，D錯誤。故選BD。

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

（2）DNA疫苗（基因）導入宿主細胞后首先經過轉錄和翻譯過程表達出抗原蛋白。