Question

7．科學家通過利用PCR定點突變技術改造Rubisco酶基因，提高了光合作用過程中Rubisco酶對CO₂的親和力，從而顯著提高了植物的光合作用速率，請回答下列問題：
（1）PCR過程所依據的原理是DNA雙鏈復制，該過程需要加入的酶是耐高溫的DNA聚合酶（或Taq酶）．利用PCR技術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．
（2）該技術不直接改造Rubisco酶，而通過對Rubisco酶基因進行改造，從而實現對Rubisco酶的改造，其原因是蛋白質空間結構較為復雜，改造困難；直接改造蛋白質不能遺傳，改造了基因能遺傳．和傳統(tǒng)基因工程技術相比較，定點突變技術最突出的優(yōu)點是能生產出自然界不存在的蛋白質，PCR定點突變技術屬于蛋白質工程的范疇．
（3）可利用定點突變的DNA構建基因表達載體．常用農桿菌轉化法將基因表達載體導入植物細胞，將該細胞經植物組織培養(yǎng)技術培育成幼苗，從細胞水平分析所依據的原理是植物細胞的全能性．

Answer 1

分析 1、PCR技術：
（1）概念：PCR全稱為聚合酶鏈式反應，是一項在生物體外復制特定DNA的核酸合成技術．
（2）原理：DNA復制．
（3）前提條件：要有一段已知目的基因的核苷酸序以便合成一對引物．
（4）條件：模板DNA、四種脫氧核苷酸、一對引物、熱穩(wěn)定DNA聚合酶（Taq酶）
（5）過程：①高溫變性：DNA解旋過程（PCR擴增中雙鏈DNA解開不需要解旋酶，高溫條件下氫鍵可自動解開）；低溫復性：引物結合到互補鏈DNA上；③中溫延伸：合成子鏈．
2、蛋白質工程和基因工程的區(qū)別：

目		蛋白質工程	基因工程
區(qū)別	原理	中心發(fā)則的逆推	基因重組
	過程	預期蛋白質供能→設計預期的蛋白質結構→推測應有的氨基酸序列→找到相對應的脫氧核苷酸序列→合成DNA→表達出蛋白質	獲取目的基因→構建基因表達載體→將目的基因導入受體細胞→目的基因的檢測與鑒定
	實質	定向改造或生產人類所需蛋白質	定向改造生物的遺傳特性，一伙的人類所需的生物類型或生物產品（基因的異體表達）
	結果	生產自然界沒有的蛋白質	生產自然界已有的蛋白質
聯系		蛋白質工程是在基因工程基礎上延伸出的第二代基因工程，因為是對現有蛋白質的改造或制造新的蛋白質，所以必須通過基因修飾或基因合成實現

解答 解：（1）PCR的原理是DNA雙鏈復制；利用PCR技術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；擴增過程是在較高溫度下進行的，因此需要加入耐高溫的DNA聚合酶（或Taq酶）．
（2）蛋白質空間結構較為復雜，改造困難；直接改造蛋白質不能遺傳，改造了基因能遺傳，因此蛋白質工程技術不直接改造Rubisco酶，而通過對Rubisco酶基因進行改造，從而實現對Rubisco酶的改造．和傳統(tǒng)基因工程技術相比較，定點突變技術最突出的優(yōu)點是能生產出自然界不存在的蛋白質，PCR定點突變技術屬于蛋白質工程的范疇．
（3）將目的基因導入植物細胞常用農桿菌轉化法；將轉基因植物細胞培育成轉基因植株還需要采用植物組織培養(yǎng)技術，原理是植物細胞具有全能性．
故答案為：
（1）DNA雙鏈復制   　耐高溫的DNA聚合酶（或Taq酶）   　引物
（2）蛋白質空間結構較為復雜，改造困難；直接改造蛋白質不能遺傳，改造了基因能遺傳    　能生產出自然界不存在的蛋白質    蛋白質工程
（3）農桿菌轉化法   　植物細胞的全能性

點評 本題考查基因工程和蛋白質工程的相關知識，要求考生識記基因工程的原理、操作工具及操作步驟中，掌握各操作步驟中需要注意的細節(jié)，能結合所學的知識準確答題．