Question

【題目】【生物-選修3：現(xiàn)代生物科技專題】

研究人員通過利用PCR定點突變技術(shù)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。回答下列問題：

（1）PCR過程所依據(jù)的原理是______________，利用PCR技術(shù)擴增目的基因的前提是要有一段________的核苷酸序列，以便根據(jù)這一序列合成引物；PCR利用了DNA的熱變性原理，DNA受熱變性后解鏈為單鏈，冷卻使_____________與DNA模板鏈結(jié)合，然后再_____________的催化下進行互補子鏈的合成。細胞內(nèi)DNA復制時解鏈是在______________的催化下完成的。

（2）cDNA文庫中的Rubisco酶基因____________（填“含有”或“不含有”）啟動子和內(nèi)含子。檢測Rubisco酶基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA采用_____________技術(shù)。通過對Rubisco酶基因進行改造從而實現(xiàn)對Rubisco酶的改造屬于_______________工程。

（3）改造Rubisco酶基因能夠顯著的提高植物的光合作用速率體現(xiàn)了基因通過控制___________________。進而控制生物體的性狀。

Answer 1

【答案】 DNA雙鏈復制 已知目的基因 引物 熱穩(wěn)定DNA聚合酶（或Taq酶） 解旋酶 不含有 分子雜交 蛋白質(zhì) 酶的合成來控制代謝過程

【解析】（1）PCR技術(shù)是DNA擴增的技術(shù)，所以其原理是DNA雙鏈復制，但是該過程需要耐高溫的DNA聚合酶（或Taq酶）的催化。利用PCR技術(shù)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(jù)這一序列合成引物。細胞內(nèi)DNA復制時解鏈是在解旋酶的作用下解開的。

（2）通過逆轉(zhuǎn)錄得到的cDNA不含非編碼序列，如內(nèi)含子、啟動子和終止子等。由于蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)較為復雜，改造困難，所以該技術(shù)不直接改造Rubisco酶，而通過對Rubisco酶基因進行改造，從而實現(xiàn)對Rubisco酶的改造；和傳統(tǒng)基因工程技術(shù)相比較，最突出的優(yōu)點是能生產(chǎn)出自然界不存在的蛋白質(zhì)，PCR定點突變技術(shù)屬于蛋白質(zhì)工程的范疇。檢測Rubisco酶基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA采用分子雜交技術(shù)。

（3）Rubisco酶基因是通過控制酶的合成來控制細胞代謝過程，進而控制生物體的性狀。

		細胞內(nèi)DNA復制	體外DNA擴增（PCR）
不同點	解旋	在解旋酶作用下邊解旋邊復制	80～100℃高溫解旋，雙鏈完全分開
	酶	DNA解旋酶、DNA聚合酶	TaqDNA聚合酶
	引物	RNA	DNA、RNA
	溫度	體內(nèi)溫和條件	高溫
相同點		需提供DNA模板；②四種脫氧核苷酸為原料；③子鏈延伸的方向都是從5'端到3'端。