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我国科学家屠呦呦因青蒿素的研究荣获2015年诺贝尔生理学和医学奖。青蒿素是目前世...

我国科学家屠呦呦因青蒿素的研究荣获2015年诺贝尔生理学和医学奖。青蒿素是目前世界上最有效的治疗疟疾药物为青蒿植株的次级代谢产物其化学本质是一种萜类化合物其生物合成途径如图1所示。正常青蒿植株的青蒿素产量很低难以满足临床需求科学家为了提高青蒿素产量将棉花中的FPP合成酶基因导入了青蒿植株并让其成功表达获得了高产青蒿植株,过程如图2所示。

(1) 研究人员从棉花基因文库中获取FPP合酶基因后可以采用________技术对该目的基因进行大量扩增,利用技术扩增目的基因的前提是:根据一段已知目的基因的核苷酸序列合成      ,此外还需要提供______       __等条件。

(2)基因工程的核心是第二步              ,其目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在,并可以遗传给下一代,同时使目的基因能够      作用。形成过程中需要________等酶;棉花FPP合酶基因能够和质粒连接成①的主要原因是切割后具有________。

(3)图2中导入青蒿植株细胞的方法为                 ,具体的原理是利用了农杆菌中的Ti质粒的T—DNA可以转入受体细胞,并整合到受体细胞的           上的特点若这种方法应用于单子叶植物,从理论上说,可以向单子叶植物的伤口处喷洒       化合物。

(4)若②不能在含有            的培养基上生存则原因是重组质粒没有导入农杆菌。

(5)要想检测导入的FPP合基因是否表达,在分子水平上可用        方法进行检测。

(6)由题意可知除了通过提高FPP的含量来提高青蒿素的产量外,还可以通过哪些途径来提高青蒿素的产量?(试举一例)____          ___。

 

(1) PCR 引物 热稳定的DNA聚合 (2) 基因表达载体的构建 表达和发挥(2分) 限制酶和DNA连接酶(答全得分) 相同的粘性末端 (3) 农杆菌转化法 染色体DNA(基因组)(2分) 酚类(2分) (4) 抗生素Kan(2分) (5) 抗原-抗体杂交(2分) (6) 抑制SQS基因的表达(或增强ADS基因的表达) 【解析】(1)对目的基因进行大量扩增的技术是PCR技术,利用此技术扩增目的基因的前提是:根据一段已知目的基因的核苷酸序列合成引物,此外还需要提供原料、热稳定的DNA聚合酶等条件。(2)基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建,其目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在,并可以遗传给下一代,同时使目的基因能够表达和发挥作用。该过程中需要限制酶和DNA连接酶。目的基因能够和质粒连接成①的主要原因是切割后具有相同的粘性末端。(3)将目的基因导入植物细胞的常用方法是农杆菌转化法,具体的原理是利用了农杆菌中的Ti质粒上的T—DNA可以转入受体细胞,并整合到受体细胞的染色体DNA上的特点。由于酚类化合物有吸引农杆菌感染植物细胞的作用,所以若这种方法应用于单子叶植物,可以向单子叶植物的伤口处喷洒酚类化合物。(4)由于导入到农杆菌中重组质粒含有抗生素Kan基因的标记基因,所以导入的受体细胞②不能在含有抗生素Kan的培养基上生存,则原因是重组质粒没有导入农杆菌。(5)分子水平上检测导入的FPP合成酶基因是否表达产生出特定的蛋白质,可用抗原—抗体杂交法进行检测。(6)由题意可知,除了通过提高FPP的含量来提高青蒿素的产量外,还可以通过抑制SQS基因的表达或增强ADS基因的表达的途径来提高青蒿素的产量。 【考点定位】基因工程  
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考点分析:
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的结果。

 

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